He液化冷凍機高効率化のための高機能性材料=蓄冷材=の開発研究

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本研究の目的は、実用金属超伝導の応用を可能にするために不可欠なHe液化機高効率化のための磁性体蓄冷材の基礎研究を行うものである。従来このような蓄冷材には、鉛あるいは鉛系合金が使用されてきたが、これ等金属の比熱は格子振動に由来するものであり、Heガス比熱の著しく増大する〜10K以下で、蓄冷材としての用をなさなくなる。本研究の主題は、この10K以下で唯一大きな比熱異常を示す磁性体の相転移点近傍の磁気比熱に注目し、これを蓄冷材に応用しようとするものである。このような観点から、本研究では次のようなことが行なわれまた明らかにされている。(I)蓄冷材に用い得る磁性材料の選択条件を明らかにし、次のような重希土類磁性合金系、1)(Er1-xDyx)Ni2、2)Er(Ni1-xCo_x)_23)Er3NiおよびEr3Co、等を研究対象に選んだ。(II)これ等材料の物性を明らかにするため、1)アーク溶解法で試料を作製し、アニールによる均質化處理を行い、2)X線による試料同定を行った後、3)2K〜30K領域で比熱測定および熱伝導測定を行った。(III)この磁性材料を実用化する場合には、鉛(高温側)と磁性体蓄冷材(低温側)とを適当な比で積層型にしたものを蓄冷器として用いなければならないが、この比をシミュレーションより明らかにした。(IV)鉛とEr3Niを積層にしたGM冷凍機用の蓄冷器を作り、冷凍試験を行い、磁性体蓄冷材の効果を明らかにした。この結果、このような磁性体蓄冷材を使用すると、J-T弁なしでHe液化が可能になり、効率も飛躍的に上昇することが明らかにされた。これ等の結果は、本年7月、米国ロスアンジェルスで行なわれる低温工学国際会議、5月中国杭州で行なわれる低温工学・冷凍の国際会議で5件の論文(うち2件は招待講演)として発表される予定である。