低温温度计标定系统的研究

　　中性束注入器被国际聚变界公认为是最有效的加热手段之一,它对真空系统的要求是真空箱内的动态真空度5.5×10^-3Pa,极限真空度(10^-5～10^-6Pa)数量级,确保不能有大质量的杂质离子流入等离子体区,污染等离子体,因此大抽速的低温泵是不可缺少的组成部分,此装置中低温泵设计为插板式液氦冷凝泵,为了减少冷凝面的热负荷,在冷凝板的两侧布置了LN_²人字形挡板,在装置的降温过程中,运行保冷和回温阶段都需要对温度进行准确监控,温度的精确测量直接关系到中性束注入器的现场技术诊断,根据诊断要求,液氦温区测量精度要求达到数十mK,液氮温区测量精度要求为0.5 K,所以对温度的精确测量显得十分重要。对此我们研制了一套适用的低温温度计标定系统,并对铑铁温度计进行了标定,其标定结果满足了中性束注入系统的技术诊断要求。

　　1　标定系统简介

　　低温温度计标定系统主要由低温恒温器,恒流源,低温控温仪以及数据采集几部分组成,图1给出标定装置示意图。

　　1.1　低温恒温器

　　低温恒温器是标定装置的重要部件,它的性能好坏直接影响到温度计的标定精度,我们设计的低温恒温器符合以下几个要求。

　　①恒温精度高,即温度起伏小。

　　②温度能定又能缓慢速率上升。

　　③标定温区比较宽。

　　④恒温块的传热性能好,热容量大。

　　它由恒温块、吸热柱、等温屏、加热器和真空室等部分组成,为了使标准温度计与待标温度计之间的温度一致性,并提高他们本身温度的均匀性,我们把它安置在导热良好的紫铜块上,并用紫铜套包围着,为了达到尽可能低的温度,低温部分都用紫铜制作,而低温与室温部分的连接却用导热很差的薄壁德银管和很细的漆包铜线,恒温块上饶有加热器,加热线圈用温度稳定性能较好的锰铜线并饶而成,可有效地改变恒温块的温度,并通过对真空室抽真空可把温度标定范围从3.8 K扩展到300 K,满足了中性束注入装置的要求。恒温块上均匀分布六个插孔和缝槽,可分别用做圆柱形和扁块状温度计标定用。

　　用两根绝热线把恒温块悬挂在等温屏中以减少漏热,利用等温屏上加热器,使锗温度计和恒温块上的标准温度计读数相同即恒温块与等温屏的温差等于零,这样恒温块就处于绝热状态,并使真空室形成比较均匀的温度分布。

　　插在恒温块上的温度计的引线是直径0.1 mm的铜线作为电流引线,直径0.1 mm的锰铜线作为电位引线,所有的温度计引线在预先设置好的吸热柱上绕几匝后进入室温区,这样吸热柱可以吸收引线的漏热而不至于直接传热给温度计,这也是提高标定精度的一个重要措施。真空室放在液氦杜瓦瓶中,全部引线从杜瓦瓶顶盖上的多芯密封插座引出,但是为了电屏蔽,引线束处缠有铝箔。