Глава IV. ТЕРМОГАЛЬВАНОМАГНИТНЫЕ МЕТОДЫ ОХЛАЖДЕНИЯ

Как указывалось выше, температура на холодном спае термоэлемента при оптимальном токе и отсутствии тепловой нагрузки зависит от температуры горячих спаев и величины используемого вещества. В теллуриде висмута, который пока является лучшим материалом для охлаждающих термоэлементов, с понижением температуры уменьшается значение что в свою очередь влечет за собой уменьшение перепада температур, обеспечиваемого термоэлементом. Как более подробно будет сказано ниже (ч. II, гл. I, § 2), при температуре горячих спаев в —120°С перепад температур на термоэлементе практически равен нулю. В связи с этим в последние годы в литературе широко обсуждается вопрос о возможности практического использования некоторых термогальваномагнитных эффектов для целей глубокого понижения температуры.

§ 1. ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ ПРИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ

Как указывалось выше, эффективность полупроводниковых сплавов на основе теллуридов висмута падает с понижением температуры горячих спаев термоэлемента, и они оказываются непригодными для целей глубокого охлаждения. Исследования сплавов висмут—сурьма показали, что они в области низких температур обладают необходимыми термоэлектрическими свойствами. Так, например, при температурах ниже 220° К сплав, состоящий из 95% висмута и 5% сурьмы, по своей эффективности превосходит сплавы на основе теллуридов висмута. При температуре 300° К величина для указанного выше сплава равна в то же время при температуре жидкого азота (77° К) величина увеличивается до (рис. 9). Небезынтересно отметить, что при температуре 77° К величина для висмут-сурьмянистых сплавов в довольно широком интервале незначительно зависит от состава сплава (рис. 10).

Расчетные перепады температур, которые может обеспечить термоэлемент из -ветвь) и при различных температурах горячего спая, приведены на рис. 11. Из хода кривой видно, что при 100° К термоэлемент может обеспечить дополнительное понижение температуры на 10°.

При работе термоэлемента в области сверхнизких температур (5—10° К) в качестве одной из ветвей возможно использовать металл, находящийся при этой температуре в сверхпроводящем состоянии. В этом случае величина такого термоэлемента будет определяться только параметрами второй несверхпроводящей ветви.

Рис. 9. Зависимость величины для сплава 95% от температуры (градиент температур вдоль тройной оси кристалла).