超導研究·試管嬰兒·克（kè）隆綿羊·火箭發射

深冷技術與低（dī）溫計量

——每降低一攝氏（shì）度都（dōu）引起科技新飛躍

中國計量科學研究院  高鴻春

　　1877年，德國人林德首次將空氣液化成功，這項科（kē）技成果震驚了世界科技界。當時所能達到的最低溫度-190℃，這項成就不但開創了深冷技術的新紀元，同時也打開了許多新學科的大門。1898年杜瓦（wǎ）獲得了液態氫，它在一個大氣壓(101kPa)下（xià）的液化點（diǎn）是-253℃。1908年在卡末林昂尼斯指導下的荷蘭萊（lái）頓實驗室獲（huò）得了液體氦，達到了4.2K(-269℃)的低溫。這些成就為超低溫的研（yán）究奠定了堅實的基（jī）礎。

　　開（kāi）始階段，低溫技術的研究主要停留在實驗室的範圍。60年代以來低溫技術邁出了實驗室階段，在低溫工程和各個尖端科技（jì）領域直接轉化為生產力。低溫技術使許多（duō）物質表現（xiàn）出奇異的特性，有些金（jīn）屬會出現奇妙的“超導”現象（xiàng）。利用這個超導現象可以做出高效率的超導發（fā）電機、無損耗超導電纜，無摩擦超導軸承，選礦用的超導磁分離器，還有超（chāo）導磁懸浮（fú）列車等。所（suǒ）以低溫技術的發展吸引了更多人對超導技術進行研究（jiū）。

　　最近，在醫學、生物化學、動物遺傳學等領域也開始大量使用（yòng）深冷（lěng）技術，在醫學領域，器官移植手術需要先將人（rén）體器官用液體氮冷凍起來（lái）。這種冷凍（dòng）要求的時間要快，器官（guān）化凍時不能破（pò）壞組織，這些技術上的問題現在已（yǐ）經解決。試管嬰（yīng）兒的誕生、克隆羊的出現（xiàn）都歸於深冷技術的（de）保證，深冷技術的發展在生（shēng）化領域所造（zào）成的影響可見一斑。

　　由（yóu）於低溫技術，大型製氧機（jī）應用於煉鋼，如氧氣頂吹煉鋼的出（chū）現促使（shǐ）鋼鐵工業得到迅猛的（de）發（fā）展（zhǎn）。目前（qián）國外已（yǐ）有了每小時生產（chǎn）10萬立方米氧氣的大（dà）型製（zhì）氧機。

　　另一（yī）個促使（shǐ）低溫技術急（jí）劇發展的因素是空間（jiān）技（jì）術的（de）發展（zhǎn），因為宇宙火（huǒ）箭（jiàn）的燃料需要大量的液氧和液氫（qīng）。

　　超導研究、電子技（jì）術、射電天文、低溫物理、生物化學、醫（yī）藥衛生、天然氣的液化與（yǔ）運輸等在科研生產和（hé）人民（mín）生活中都廣泛運用低溫技術。這些學科與低溫工程的發展趨勢必然對（duì）低溫計量提出相應（yīng）的要求。

　　科學上現在（zài）采用熱力學溫標T表示低溫數值，單位是（shì）K(開)，稱絕對溫度，比（bǐ）用攝氏度要方便。通常按照所應用的致冷劑產生溫度的方法把（bǎ）低溫範圍分成三部分:第一是氮和氫的冷凝溫度範圍90K～13K；第二（èr）是中間溫（wēn）度範圍13K～4.2K；第三是氦的冷凝（níng）溫度範圍（wéi）4.2K～1K。

　　為了準確測定低溫的溫度，必須有一個接近於熱力學溫標的溫度標準，而此溫標通常是（shì）按一次儀表確定的，同時（shí）還需（xū）要有二次儀表，以及對溫度計進行分度的方法。

　　1990年國際溫標(ITS—90)是（shì）目前比（bǐ）較（jiào）完善的一個溫標，這（zhè）個溫標在低（dī）溫範圍藉助銠（lǎo）鐵和鍺電阻溫度計可（kě）以達到0.5K～27K的溫度（dù）範圍。

　　在13.8033K～273.16K溫（wēn）區（qū）可（kě）以藉助（zhù）鉑電阻溫度計來完成測溫任務，總之（zhī）在目前可以藉助（zhù）各種溫度計（jì）和多種低溫熱電偶來完（wán）成低溫計量。但究（jiū）竟選擇哪一種則要看測溫範（fàn）圍和測溫準（zhǔn）確度來決定，以免造成浪費。

　　隨著深冷技術的不斷發展（zhǎn），低溫計量工作的天地將極為（wéi）廣闊。