Tl2Ba2CuO6+δ - Laboratoire National des Champs Magnétiques ...

Dispositif expérimental :3.2.3.1 Réfrigérateur à dilution :Le principe du réfrigérateur à dilution a été énoncé pour la première fois en 1951 [102].Cette technique permet d’atteindre des températures de l’ordre du millikelvin. La gamme detempérature ainsi explorée est plus basse que celle atteinte par système à circulation d’ 3 He(T min ∼ 300 mK) ou d’ 4 He pompé (T min ∼ 1 K). Le principe de refroidissement est basésur une propriété particulière du mélange 3 He − 4 He. La figure 3.4 représente le diagrammede phases du mélange.Figure 3.4 – a) Diagramme de phases du mélange 3 He − 4 He [103]. b)Schéma d’un cryostatà dilution [104]. Point : phase diluée, croix phase concentrée.En dessous de T = 0.7 K et pour une certaine concentration d’ 3 He, le mélange sesépare en deux phases : une phase diluée (D) et une phase concentrée (C) en 3 He. A unetempérature inférieure à 100 mK, la phase diluée contient environ 7% d’ 3 He et la phaseconcentré 100%. A pression constante, l’enthalpie de ces atomes d’ 3 He est plus grande dansla phase diluée que dans la phase concentrée.3 H D − 3 H C = 82 T 2 J/mol (3.3)Le principe de la dilution est de faire circuler des atomes d’ 3 He de la phase riche versla phase diluée. A chaque fois qu’un atome traverse l’interface, il absorbe une partie de lachaleur de la phase diluée.La figure 3.4 représente le principe de circulation du réfrigérateur à dilution. Venant de lapompe, l’ 3 He gazeux se condense sur le pot maintenu à basse température en pompant surun bain d’ 4 He. Il se refroidit ensuite sur l’évaporateur (bouilleur) et passe par une séried’échangeurs thermiques et rentre dans la chambre de mélange où a lieu la dilution. Pardifférence de pression osmotique, l’ 3 He peut remonter jusqu’au bouilleur où il sera pompéavant d’être à nouveau réinjecté.41