磁冷卻法

又稱絕熱去磁，磁熱效應。絕熱去磁是產生1K以下低温的一個有效方法，即磁冷卻法。這是1926年德拜提出來的。在絕熱過程中順磁固體的温度隨磁場的減小而下降。

將順磁體放在裝有低壓氦氣的容器內，通過低壓氦氣與液氦的接觸而保持在1K左右的低温，加上磁場（量級為10^6A/m）使順磁體磁化，磁化過程時放出的熱量由液氦吸收，從而保證磁化過程是等温的。順磁體磁化後，抽出低壓氦氣而使順磁體絕熱，然後準靜態地使磁場減小到很小的值（一般為零）。

利用固體中的順磁離子的絕熱去磁效應可以產生1K以下至mK量級的低温。例如從0.5K出發，使硝酸鈰鎂絕熱去磁可降温到2mK。當温度降到mK量級時，順磁離子磁矩間的相互作用便不能忽略。磁矩間的相互作用相當於產生一個等效的磁場（大小約10^4~10^3A/m），使磁矩的分佈有序化，這方法便不再有效。

核磁矩的大小約為原子磁矩的1/2000。因此核磁矩間的相互作用較順磁離子間的相互作用要弱的多，利用核絕熱去磁可以獲得更低的温度

為了能夠獲得更低的，如

K數量級的温度，必須要利用自發磁有序温度更低的核磁矩系統，對順磁物質鹽類的核磁矩施行絕熱去磁。由於原子核的磁矩太小，即使在1—2K的温度時，因子（μB/kT）的數值仍然只有

K的數量級。因此在此温區內用核磁矩的絕熱去磁法不會產生明顯的降温效應。一般是先用稀釋致冷機，用原子磁矩的絕熱去磁把順磁鹽類物質的温度降到

K，此時（μB/kT）的數值已經接近1，大多數核磁矩將沿着外磁場的方向排列，可應用絕熱去磁法使樣品的温度進一步降低，達到

K數量級的超低温。PrNi5合金和金屬銅是常用的核絕熱去磁材料，利用PrNi5作第一級，銅作第二級，銅的温度可降到

K。由於不可避免的耦合作用，這樣的超低温大約只能維持30—90秒，隨後很快地回到原來的狀態。

退去磁場時，保持順磁物質與外界絕熱至關重要。因為絕熱過程體系熵不能發生變化，即與磁矩排列有序程度相關的因子μB/kT為常數，B減小時，温度T才會相應地下降。此外，在極低温時，固體材料的熱容極小，很少的漏熱即會使温度上升很多，在順磁鹽絕熱去磁中，漏熱要減小到約0.1μW。 ^[2] 

基於“磁熱效應”（MCE）的磁製冷是傳統的蒸汽循環制冷技術的一種有希望的替代方法。在有這種效應的材料中，施加和除去一個外加磁場時磁動量的排列和隨機化引起材料中温度的變化，這種變化可傳遞給環境空氣中。Gd5Ge2Si2是其中一種所謂的巨型MCE材料，當在上個世紀90年代後期被發現時曾引起人們很大興趣。該化合物作為製冷物質有一個缺點：當在該材料表現出大的磁熱效應的温度範圍內循環其磁化時，它會因磁滯現象而損失大量能量。研究人員找到了克服這一問題的一個簡單方法。只是通過添加少量鐵，就可將磁滯現象減少90%，所獲得的合金成為一種性能得到很大改善的製冷物質，可在接近室温的環境下應用。