液体ヘリウム中での結晶成長メカニズムに於ける巨視的量子トンネリング機構の発現

液氦晶体生长机制中宏观量子隧道机制的表达

• 批准号: 06740285
• 负责人: 佐々木 豊
• 金额: $ 0.77万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1994
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1994 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06740285/
• 关键词: 液体ヘリウム; 固体ヘリウム; 結晶成長; 巨視的量子トンネリング

本年度は現有の希釈冷凍機の改造増強から着手した。本機は以前に研究グループ内で自作した物であり老朽化に伴い数々の問題点が露見していたので、問題部分の取り替え改良などを行い今後の使用に耐えうる物にした。それに伴い超低温度用温度測定装置や温度制御回路を新たに自作した。これらの改良の結果希釈冷凍機は本研究を行うのに十分な性能(最低温度30mK以下冷凍力20μW@100mK)を保持するようになった。これに引き続き実験の鍵となる高感度圧力計(分解能1Pa@3MPa)および余分な容積を排除した試料容器を作成した。固体ヘリウム生成のための仕掛けとして先端の曲率半径を0.1μm程度に尖らせたタングステン針を用意し1000Vまでの高電圧をかける用意をした。これらの用意をして行った実験では以下のことが確かめられた。1.4Kで試料容器に閉じこめた液体ヘリウムを温度制御しながらゆっくり冷やしていくことにより1.0Kで臨界圧力2.5MPaより数KPa高い圧力の液体ヘリウムを準安定状態として数十分にわたって保持することに成功した。このとき希釈冷凍機内の温度分布によって試料の圧力が大きく影響を受け試料室近辺のみならず冷凍機の各部分の温度まで制御しなければ安定に保持できないことがわかった。この準安定状態の液体ヘリウムに対して針状電極の回りに与えた強電界による選択的な固体ヘリウムの生成を試みたところ、残念ながらほとんどの場合が予期していない場所からの偶発的な生成により安定状態である固液共存状態へと移行してしまった。針の形状と電圧より推定される電界強度は過去の知見からも十分な強度であり、なぜ電界による固体の生成がうまく起こらないのか原因を探っているところである。現在は形状を変えた針や別構造の強電界発生装置などを使って原因を探っているところである。また冷凍機内の温度分布の影響を排除するため試料室入り口へのコールドバルブの設置を検討している。

今年，我们开始对现有的稀释冰箱进行改造和增加。这台机器是我们课题组以前制造的，随着老化，暴露出很多问题，所以我们更换并改进了有问题的部件，以使其经久耐用。与此同时，我们创造了一种新的超低温温度测量装置和温度控制电路。由于这些改进，稀释制冷机现在保持了足够的性能（最低温度低于30mK，制冷功率20μW@100mK）来进行这项研究。接下来，我们制作了实验的关键高灵敏度压力计（分辨率：1Pa@3MPa），以及没有额外体积的样品容器。作为产生固体氦的机构，我们准备了尖端曲率半径约为0.1μm的尖锐钨针，并准备施加高达1000V的高电压。在用这些制剂进行的实验中，证实了以下内容。通过在控制温度的同时将样品容器内的液氦缓慢冷却至1.4K，我们成功地将液氦在比1.0K时的临界压力2.5MPa高几KPa的压力下保持在亚稳态数十分钟。做过。此时，发现样品的压力受稀释制冷机内部的温度分布的影响很大，并且除非样品室附近的温度而且在稀释制冷机内的温度也不能保持稳定。冰箱的每个部分都受到控制。当我们试图通过在针状电极周围施加强电场到这种亚稳态液氦来选择性地产生固态氦时，不幸的是，在大多数情况下，这种产生是意外地从意想不到的位置发生的，这导致了向稳定固液的转变。共存状态。根据过去的知识，根据针的形状和电压估计的电场强度是足够的，我们目前正在调查电场不能正确产生固体的原因。我们目前正在使用不同形状的针和不同结构的强电场发生器来调查原因。我们还考虑在样品室入口处安装冷阀，以消除冰箱内部温度分布的影响。