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第一章温标和温度基准1

1.1 温度的概念和热力学温标1

1.1.1 温度和温标1

1.1.2 热力学温标2

1.1.3 理想气体温标4

1.2 温度基准5

1.2.1 气体温度计5

1.2.2 噪声温度计13

1.2.3 声学温度计16

1.2.4 磁温度计18

1.3 国际实用温标21

1.3.1 国际实用温标的由来和发展21

1.3.2 1968年国际实用温标（IPTS-68）23

1.3.3 1976年0.5—30K暂行温标（EPT-76）29

参考文献31

第二章温度的测量33

2.1 利用气体性质的温度计34

2.1.1 实用气体温度计34

2.1.2 蒸气压温度计38

2.2 电阻温度计47

2.2.1 金属电阻温度计48

2.2.2 半导体电阻温度计57

2.3 温差电偶温度计68

2.3.1 温差电偶测温原理及连接方法68

2.3.2 低温温差电偶温度计的类型和分度72

2.3.3 温差电偶的制作和参考点的选择83

2.4 其它温度计84

2.4.1 pn结温度计84

2.4.2 电容温度计86

2.5 温度计在磁场中的性能87

2.5.1 电阻温度计87

2.5.2 温差电偶温度计89

2.6.1 直流法92

2.6 低电势与电阻的精密测量方法92

2.6.2 交流法99

2.7 低温温度计的选择、分度和安装101

2.7.1 低温温度计的选择101

2.7.2 实用低温温度计的分度102

2.7.3 低温温度计的安装和使用104

参考文献106

3.1.1 相图112

3.1 概述112

第三章低温流体112

3.1.2 一些有关的物理性质113

3.2 氮（N2）115

3.2.1 物理性质数据115

3.2.2 液氮的应用115

3.3 氧（O2）119

3.4 氖（Ne）122

3.5 氢（H2）123

3.5.1 正氢和仲氢、正常氢和平衡氢124

3.5.2 物理性质数据128

3.5.3 液氢的应用与安全128

3.6 氦4（4He）133

3.6.1 零点能效应134

3.6.2 λ相变和相图136

3.6.3 超临界氦和两相氦139

3.6.4 物理性质数据146

3.7.1 零点能效应147

3.7 氦3（3He）147

3.7.2 物理性质数据149

参考文献156

第四章材料的低温物理性质158

4.1 热容158

4.1.1 定义158

4.1.2 晶格热容和电子热容159

4.1.3 材料的热容160

4.1.4 热容的温度特性与低温物理实验162

4.2 热膨胀163

4.3 材料的电与磁特性166

4.3.1 纯金属的电阻166

4.3.2 合金的电阻169

4.3.3 磁致电阻169

4.3.4 绝缘材料的电性能170

4.3.5 结构材料的低温磁性170

4.4 热导170

4.4.1 非金属材料的热导170

4.4.2 纯金属材料的热导173

4.4.3 合金材料的热导175

4.5 力学性质176

4.5.1 金属材料的力学性质176

4.5.2 非金属材料的力学性质179

4.6 常用材料的特性180

4.6.1 金属材料180

4.6.2 非金属材料183

4.6.3 粘接材料185

参考文献201

5.1 辐射传热204

5.1.1 物体的热辐射204

第五章传热204

5.1.2 两物体之间的辐射传热208

5.1.3 减小辐射传热的方法210

5.2 气体传热211

5.2.1 分子平均自由程和气体传热211

5.2.2 适应系数213

5.3.1 基本关系式214

5.3 固体传热214

5.3.2 热阻的串联与并联215

5.3.3 非稳定情况——暂态传热217

5.4 界面传热和卡皮查（Капича）热阻219

5.4.1 固体－固体界面传热220

5.4.2 固体－液体界面传热221

5.4.3 卡皮查热阻225

5.5.1 从杜瓦瓶口向低温部分的辐射传热227

5.5 传热计算举例227

5.5.2 沿杜瓦容器颈管的漏热230

参考文献232

第六章低温液体的使用233

6.1 氦液化器的配置和使用233

6.2 杜瓦容器235

6.2.1 实验用玻璃杜瓦瓶235

6.2.2 实验用金属杜瓦瓶240

6.2.3 贮存和运输用的杜瓦容器243

6.3 输液杜瓦管246

6.3.1 输液杜瓦管的结构和制作246

6.3.2 输液杜瓦管的使用249

6.4 实验用液氦杜瓦瓶的灌注250

6.5 液面的测量255

6.5.1 静液压法255

6.5.2 热声振荡法257

6.5.3 电容法258

6.5.4 电阻法261

6.5.5 其它方法264

6.6 安全知识264

参考文献265

第七章低温恒温器（Ⅰ）——主要类型及温度控制267

7.1 减压降温恒温器268

7.1.1 减压降温268

7.1.2 减压液池269

7.1.3 减压降温过程中低温液体的消耗272

7.1.4 蒸气压的控制273

7.2 高真空绝热恒温器276

7.2.1 高真空绝热恒温器276

7.2.2 热开关279

9.7.2 银焊280

7.3 电加热控温284

7.3.1 感温元件的选择284

7.3.2 控温的方法285

7.3.3 控温电路举例287

7.4 连续流恒温器293

7.4.1 实例293

7.4.2 优缺点295

7.4.3 连续流控温297

7.4.4 其它类型的连续流恒温器300

7.5 其它恒温器302

7.5.1 漏热恒温器302

7.5.2 插入贮槽的恒温器305

7.5.3 制冷机冷却的恒温器307

7.5.4 活性炭退吸附恒温器308

参考文献308

第八章低温恒温器（Ⅱ）——实例及一些技术问题311

8.1 实用恒温器及测量举例311

8.1.1 校准温度计用恒温器311

8.1.2 热导测量用恒温器313

8.1.3 光学和X射线研究用恒温器、窗口316

8.1.4 磁测量用恒温器317

8.1.5 核磁共振（NMR）测量320

8.1.6 微波测量用恒温器323

8.1.7 扭摆324

8.1.8 低温拉伸用恒温器327

8.2 真空室，引线热沉及其它328

8.2.1 真空室328

8.2.2 同轴线330

8.2.3 电引线的热沉331

8.2.4 超导线的连接332

8.2.5 实验杜瓦顶部辐射的减小333

8.2.6 实验杜瓦中温度的分布336

8.2.7 热声振荡338

8.3 恒温器设计小结340

参考文献343

第九章真空技术345

9.1 真空系统346

9.1.1 真空系统的构成和使用346

9.1.2 极限真空度351

9.1.3 抽气速率352

9.2 检漏技术356

9.3.1 真空系统的抽速361

9.3.2 系统的真空度361

9.3 高真空绝热恒温器的抽真空361

9.3.3 低温泄漏现象362

9.4 杜瓦容器的抽真空363

9.4.1 吸附剂363

9.4.2 除气364

9.4.3 封口365

9.5 减压降温的抽空设备和管路368

9.6 冷凝泵和吸附泵370

9.6.1 冷凝泵370

9.6.2 吸附泵373

9.7 焊接374

9.7.1 锡焊和伍德合金焊375

9.7.3 氩弧焊381

9.8 真空密封383

9.8.1 用环氧树脂的密封383

9.8.2 密封圈的使用384

9.8.3 锥形密封387

9.8.4 管子的螺纹连接及其它388

9.8.5 室温下电引线的密封388

参考文献390

第十章热容的测量391

10.1 绝热量热法392

10.1.1 热脉冲方法392

10.1.2 连续量热法396

10.1.3 差分量热法397

10.2 非绝热量热法399

10.2.1 热弛豫方法399

10.2.2 交流量热法405

10.2.3 测量小样品热容的各种方法的比较410

10.3 热容测量中的漏热计算411

参考文献414

第十一章氦的特性416

11.1 HeⅡ的特性416

11.1.1 超流动性416

11.1.2 热－机械效应421

11.1.3 热传导422

11.1.4 波的传播423

11.1.5 液氦膜424

11.1.6 涡旋线和临界速度425

11.2 3He的特性426

11.2.1 固态和液态的熵426

11.2.2 3He的超流相429

11.3 3He-4He混合液体433

11.3.1 3He-4He混合液体的相分离433

11.3.2 3He-4He混合液体的一些物理性质434

参考文献435

第十二章1K以下实验技术概述436

12.1 He恒温器436

12.1.1 恒温器的结构437

12.1.2 恒温器的使用438

12.1.3 连续循环工作方式440

12.1.4 采用活性炭吸附泵的3He恒温器441

12.2 稀释制冷442

12.2.1 稀释制冷机的原理和循环3He的制冷机的结构442

12.2.2 热交换器446

12.2.3 蒸馏室449

12.2.4 混合室451

12.2.5 主流阻452

12.2.6 稀释制冷机的使用452

12.2.7 其它类型的稀释制冷机454

12.3 波麦兰丘克制冷455

12.4 顺磁盐绝热去磁458

12.5 核绝热去磁461

12.6 1K以下温度的测量466

12.6.1 核取向温度计467

12.6.2 核磁共振温度计469

12.7 1K以下实验技术的特点和一些具体问题471

12.7.1 漏热的减小471

12.7.2 热平衡和热接触477

参考文献479

第十三章超导电性与超导磁体482

13.1 超导体的基本性质及其应用482

13.1.1 超导体的基本性质482

13.1.2 超导电性在低温物理实验中的一些应用489

13.2 强磁场超导材料490

13.2.1 强磁场超导材料490

13.2.2 超导材料性能的测量492

13.3 超导磁体505

13.3.1 超导磁体的特点505

13.3.2 中小型超导磁体的使用509

13.3.3 磁体设计简介519

参考文献522

第十四章超导量子干涉器件526

14.1 约瑟夫森效应526

14.1.1 直流约瑟夫森效应527

14.1.2 交流约瑟夫森效应529

14.1.3 弱连接超导体的各种形式531

14.2.1 直流超导量子干涉器件（dcSQUID）534

14.2 超导量子干涉器件的工作原理和测量方法534

14.2.2 射频超导量子干涉器件（rfSQUID）541

14.2.3 其它SQUID测量仪器548

14.3 超导量子干涉器件的结构和使用550

14.3.1 超导量子干涉器件的结构550

14.3.2 磁通变换器和磁场梯度计554

14.3.3 SQUID系统中的噪声557

参考文献558

附录560