近年來(lái)晶體中磁光效應(yīng)的研究,，特別是半導(dǎo)體中磁光效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究有了很大的發(fā)展,，它已成為研究晶體中能帶結(jié)構(gòu)的重要實(shí)驗(yàn)方法之一.為進(jìn)行窄禁帶半導(dǎo)體磁光效應(yīng)的研究,，我們研制了專用的液氦杜瓦瓶.本文簡(jiǎn)要介紹液氦杜瓦瓶的結(jié)構(gòu)和主要性能.

二結(jié)構(gòu)

液氦杜瓦瓶的結(jié)構(gòu)見圖1所示.液氦杜瓦瓶以不銹鋼和紫銅為材料,，分為三層：內(nèi)層液氦容器采用壁厚為0.3毫米不銹鋼圓筒,，全長(zhǎng)946毫米.上部圓筒長(zhǎng)700毫米，直徑為90.7毫米,；下部插入磁場(chǎng)中心區(qū)圓筒長(zhǎng)246毫米,，直徑為20毫米.液氦容器底部與紫銅恒溫塊連接.中層是用紫銅材料做成的液氮槽和防輻射屏，兩者是用可拆卸的結(jié)構(gòu)裝配起來(lái)的,，全長(zhǎng)948毫米.液氮槽的內(nèi),、外圓筒均用1毫米厚紫銅板卷焊而成,，長(zhǎng)678毫米，內(nèi)圓筒直徑為122毫米,，外圓筒直徑為176毫米.防輻射屏圓筒長(zhǎng)270毫米,，直徑為30毫米，側(cè)面開兩個(gè)直徑為10毫米的通光圓孔,。外層用厚為2毫米的不銹鋼板卷焊成，圓筒長(zhǎng)718毫米,，直徑為206毫米,，其下部亦為可拆卸裝配結(jié)構(gòu)，可拆卸部分圓筒長(zhǎng)256毫米,，直徑為40毫米,，側(cè)面有兩個(gè)直徑為25毫米的通光窗口，窗口采用可拆卸真空橡皮O圈密封窗片的結(jié)構(gòu),，外層杜瓦瓶全長(zhǎng)為974毫米.

由于液氦杜瓦瓶下部三層圓筒的間隙較小,，裝配時(shí)層間用定位套圈支撐以防止層間直接接觸漏熱。定位套圈用有機(jī)玻璃材料做成,，結(jié)構(gòu)如

全部接口采用氬弧焊技術(shù),，用氦質(zhì)譜檢漏儀對(duì)全部焊縫進(jìn)行過(guò)檢漏.總裝配時(shí)層間用真空橡皮與法蘭盤O圈密封相連接，夾層間抽真

在內(nèi)層液氦容器上部離圓筒口約30毫米處的筒外壁套焊一紫銅圓環(huán)與液氮槽相連接(見圖1,，部件3),，以使液氦容器該處處于液氮溫度，減小液氦容器內(nèi)的溫度梯度.各層的外表面在焊接前經(jīng)機(jī)械拋光,，以增加其對(duì)輻射熱流的反射能力,。

三 主要特性

1.液氦容器**容量為4.5升，用液氮冷卻,，液氮槽的**容量為8升.如每次連續(xù)實(shí)驗(yàn)工作10小時(shí)以上,，只需灌人2升液氦，平均液氦蒸發(fā)率≤0.2升/小時(shí).

2.由于杜瓦瓶下部采用了可拆卸裝配結(jié)構(gòu),，安裝和更換樣品時(shí)杜瓦瓶夾層放氣后,，只需拆卸下部部件7，8(見圖1),，操作方便,，換樣品后夾層需重新抽真空，通常實(shí)驗(yàn)要求預(yù)冷前夾層真空度達(dá)~5×10-²毫米汞柱以上即可

(用液氮冷卻后,，夾層真空度就可達(dá)<5×10-3毫米汞柱).如果不更換樣品,，平時(shí)杜瓦瓶夾層保持在真空中，只需在預(yù)冷前短時(shí)間抽真空即可達(dá)到上述要求.

3.樣品在真空中絕熱,，通過(guò)與紫銅恒溫塊直接接觸(例如鋼焊)而冷卻.由于窗口熱輻射等影響,，紫銅恒溫塊溫度為9一10K.

4.光譜測(cè)量范圍可在紫外一可見一紅外整個(gè)寬波段內(nèi)進(jìn)行,，可以根據(jù)不同實(shí)驗(yàn)要求隨時(shí)更換一對(duì)中25毫米可拆卸O圈密封窗片，使不同波段的光透過(guò),，我們已使用過(guò)玻璃,、石英、氯化鈉,、氟化鈣等不同材料窗片研究稀土,、半導(dǎo)體晶休等在可見與紅外不同波段的磁光效應(yīng)，效果良好,。

5.此液氦杜瓦瓶與實(shí)驗(yàn)室自行設(shè)計(jì)的均勻度為10-4電磁鐵配合使用,，當(dāng)磁極間距為42毫米時(shí)，磁場(chǎng)強(qiáng)度可達(dá)10千高斯.本實(shí)驗(yàn)裝置適用于低場(chǎng)下連續(xù)自旋反轉(zhuǎn)受激喇曼散射研究和法拉第效應(yīng),，帶間和自由載流子磁光吸收等效應(yīng)的研究,，也可用于液氦溫度下一般光譜的研究工作，如光吸收譜等(強(qiáng)磁場(chǎng)下磁光效應(yīng)可用的超導(dǎo)磁體及光學(xué)杜瓦瓶系統(tǒng)將在另一文章中介紹).