絕熱連續(xù)升溫差分比熱測量裝置與聚苯胺低溫比熱研究.pdf

1、比熱是凝聚態(tài)物質(zhì)最重要的宏觀參量之一。在很低的溫度下，由于晶格振動變得很弱，電子和低能激發(fā)貢獻(xiàn)越來越突出，這對我們通過低溫比熱研究很多現(xiàn)象的微觀機(jī)制十分有利。系統(tǒng)、子系統(tǒng)的熵或微觀狀態(tài)數(shù)與微觀粒子間的相互作用及能級分布密切相關(guān)，因此研究比熱與溫度的依賴關(guān)系能夠提供被測量系統(tǒng)許多極其有用的微觀信息，對理解固體的電子結(jié)構(gòu)、電子態(tài)密度、聲子譜等起著十分重要的作用。低溫比熱的測量和研究對熱力學(xué)第三定律、固體量子理論和超導(dǎo)BCS等理論的建立起到了

2、積極的推動作用。比熱研究還有助于認(rèn)識各類相變(如結(jié)構(gòu)相變，磁性相變，超導(dǎo)相變等)及臨界點(diǎn)附近的標(biāo)度規(guī)律。為了研究毫克量級的小樣品的比熱隨組分或其它因素的變化，從總的熱容或晶格貢獻(xiàn)中分離出附加的熱容。我們研制和開發(fā)了絕熱連續(xù)升溫差分比熱測量裝置。和普通的差分比熱設(shè)備相比，我們的絕熱連續(xù)升溫差分比熱測量裝置主要有以下幾個方面創(chuàng)新： a.在測量原理上有改進(jìn)，我們在測量中保證待測樣品和標(biāo)準(zhǔn)樣品的溫度一致，代替了加熱功率一致，同時用42對

3、熱電偶作為測溫元件來控制兩個樣品溫度的一致性，這樣一方面提高了測量的靈敏度，同時使得樣品的連續(xù)升溫容易實(shí)現(xiàn)，提高了測量效率； b.采用惠斯通電橋來控制兩個樣品間加熱功率的比例，這樣能夠更準(zhǔn)確控制和測量兩個樣品加熱的功率差異，從而提高了測量的靈敏度。和普通差分比熱設(shè)備相比，本裝置的分辨率由1：1000提高到1：10000，甚至更高。目前是國際上同類裝置中分辨率最高之一。 c.為了保證與環(huán)境絕熱，在樣品架與銅塊之間安裝了20

4、對熱電偶，同時還在銅塊和內(nèi)輻射屏之間裝了5對熱電偶來監(jiān)視樣品與環(huán)境的溫差，以便于自動加熱控溫。 d.所有加熱控溫、數(shù)據(jù)采集和分析處理都是按照我們自己設(shè)計的算法開發(fā)出來的軟件通過電腦自動控制，以代替手工操作的不準(zhǔn)確性。 同時，我們研究了用自組裝法制備的納米結(jié)構(gòu)的聚苯胺在低溫下的比熱性質(zhì)。我們測量了聚苯胺及其摻雜鹽酸后在1.8K至45K的熱容，利用聲子－分形子模型來處理非晶態(tài)對比熱的貢獻(xiàn)，對獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，發(fā)現(xiàn)EB和ES