物性測定用液体ヘリウムレス希釈冷凍機の完全自動化システムの開発

本研究では、試作希釈冷凍機を用い、現在の開発中のリレー操作自動システムをコンピュータ制御の自動システムに置き換え、かつ、適切なプログラミング化により300KからmKまでの連続的温度設定が可能な希釈冷凍機の実現を目的とする。物性測定用としては、室温から数十mKまで連続的に温度設定を必要とするため、コンピュータ制御が不可欠であり、運転操作の自動化のためのコンピュータのプログラミング開発を行うことが本研究の目的である。運転の自動化シークエンスのコンピュータプログラミング化を行い、シークエンスと同様の運転が再現できることの確認であったが、これに関しては再現できることを確認した。冷却速度を自由に設定できることの確認においては、各温度域で必要なパワーが数桁も変わることから、複数の温度定点となる箇所に、それぞれ適切なパワーをもつヒーター抵抗を設置することが必要であることがわかった。実際のオペレーションに置いては、20mKから1K間は問題なく温度制御ができたものの、1Kから10Kおよび10Kから300Kの範囲では、それぞれ冷却速度の調整、および温度計の感度切換などが伴うため、一つの温度計だけの制御は難しく、プログラミングの開発も複雑になることが判明した。広範囲な温度制御を可能とするためには、単一の場所に設置した温度計での制御は困難で、最低2カ所に温度計とヒーターを設置し、適切なヒーターパワー配分による制御が必要となることが判明した。いずれにしても寒剤をいっさい用いないため、室温から連続的に温度制御はこのタイプの希釈冷凍機を用いることにより可能であることを明らかにできた。

本研究では、試作希釈冷凍機を用い、現在の開発中のリレー操作自動システムをコンピュータ制御の自動システムに置き換え、かつ、適切なプログラミング化により300KからmKまでの連続的温度設定が可能な希釈冷凍機の実現を目的とする。物性測定用としては、室温から数十mKまで連続的に温度設定を必要とするため、コンピュータ制御が不可欠であり、運転操作の自動化のためのコンピュータのプログラミング開発を行うことが本研究の目的である。運転の自動化シークエンスのコンピュータプログラミング化を行い、シークエンスと同様の運転が再現できることの確認であったが、これに関しては再現できることを確認した。冷却速度を自由に設定できることの確認においては、各温度域で必要なパワーが数桁も変わることから、複数の温度定点となる箇所に、それぞれ適切なパワーをもつヒーター抵抗を設置することが必要であることがわかった。実際のオペレーションに置いては、20mKから1K間は問題なく温度制御ができたものの、1Kから10Kおよび10Kから300Kの範囲では、それぞれ冷却速度の調整、および温度計の感度切換などが伴うため、一つの温度計だけの制御は難しく、プログラミングの開発も複雑になることが判明した。広範囲な温度制御を可能とするためには、単一の場所に設置した温度計での制御は困難で、最低2カ所に温度計とヒーターを設置し、適切なヒーターパワー配分による制御が必要となることが判明した。いずれにしても寒剤をいっさい用いないため、室温から連続的に温度制御はこのタイプの希釈冷凍機を用いることにより可能であることを明らかにできた。