4.0 Тепловые контакты и тепловая изоляция

В любом низкотемпературном приборе некоторые из его элементов должны иметь между собой хороший тепловой контакт, в то вре­мя как другие элементы должны быть изолированы друг от друга и, в особенности, от окружающей среды. Проблемы передачи «тепла» (или лучше «холода») и тепловая изоляция требуют внимательного рассмотрения при конструировании низкотемпературной аппаратуры. Эти проблемы становятся все более острыми по мере понижения температуры, и они будут рассматриваться в этой главе.

Общая трактовка теплопроводности материалов дана в разд. 3.3. Кроме тщательного изучения вопроса о том, как выгодно использовать большое отличие теплопроводностей различных материалов, мы должны рассмотреть, как сконструировать прибор, чтобы достичь желаемых целей. Например, в низкотемпературной калориметрии имеются слу­чаи, когда сначала два вещества должны быть в хорошем тепловом контакте, а затем они должны быть полностью изолированы термически друг от друга для завершения эксперимента. Для этой цели нам нужен тепловой ключ, и я уделю особое внимание обсуждению сверхпроводящих тепловых ключей, которые в основном используются в области температур ниже 1 К. Одна из актуальных проблем низко­температурной технологии — это тепловое граничное сопротивление между разными материалами. Особенно актуальна эта проблема, если требуется хороший тепловой контакт между жидким гелием и твердым телом, что будет обсуждаться в последнем разделе данной главы.

В начале следующей главы будут рассмотрены неприятности, связанные с теплопередачей за счет проводимости и излучения. Различные источники тепла будут обсуждаться в разд. 10.5 в связи с охлаждением до предельно низких температур, где они особенно вредны.