实验室空间的温度稳定在10mK的水平,超过一天的时间
Dylan Fife1, Dong-Chel Shin1, Vivishek Sudhir1,2
1Department of Mechanical Engineering, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts 02139, USA.
The Review of scientific instruments
|September 27, 2024
概括
一个新的温度控制系统在光学实验室中实现了10mK的不稳定性,大大提高了精度测量. 该系统使用被动隔离和主动反来实现长期的环境稳定性.
科学领域:
- 物理 物理学 物理
- 计量学 计量学 计量学
- 环境控制环境控制
背景情况:
- 温度波动 (超过1小时) 会导致光学电路的漂移.
- 精度测量对环境温度不稳定性非常敏感.
- 现有的实验室温度控制方法不足以满足长期的高稳定性要求.
研究的目的:
- 开发和演示一个实验室规模的环境温度控制系统.
- 在长时间 (小时到一天) 实现10mK级温度不稳定.
- 为了提高光学实验室的稳定性,用于精确测量.
主要方法:
- 使用循环空气间隙对实验室空间进行被动隔离.
- 活动控制系统,可反到HVAC单元中的加热线圈.
- 积极和被动技术的整合,以实现全面的温度稳定.
主要成果:
- 在实验室中实现了10mK级温度不稳定,整合时间超过一个小时.
- 在10-4 Hz时,证明了温度功率频谱的20 dB抑制.
- 在平均计算一个小时后,在15°C左右达到10mK的艾伦偏差.
- 超过了以前的实验室温度控制性能一个数量级.
结论:
- 开发的系统为光学实验室提供了前所未有的温度稳定性.
- 这一进步显著有利于对环境漂移敏感的精度测量应用.
- 综合的被动和主动控制策略对于长期环境稳定是非常有效的.


