绝热去磁制冷

在极低的温度下（<1K），一切气体都已转化为液体或固体，包括液氦。仅靠气体膨胀制冷，难以达到更低的温度。

主要的进展最早终于出现在20世纪20年代末，Debye在1926年和Giauque在1927年分别独自提出可通过绝热去磁冷实现更低的温度。这种制冷技术首次被化学家Giauque和他的同事D.P. MacDougall博士在1933年在低温实验性中得到证明，当时他们达到了0.25 K，这个温度仅可通过对液体3He抽真空得到，Giauque也因此获得了诺贝尔奖。

Peter Joseph William Debye, Dutch (1884-1966)

William Francis Giauque, American (1895- 1982)

磁制冷是一种基于磁热效应的制冷技术。这种技术既可以用来实现极低温度（低于1 K），也可以在普通冰箱的温区范围使用。

该磁热效应是磁-热力学现象，一个特殊材料的温度可随器所处的磁场强度而可逆变化，它也被低温物理学家称为绝热去磁，因为他们应用这种过程的目的是专门为了产生温降。

任何一种金属物质在磁场中均会产生附加磁场，如果产生的附加磁场与原磁场的方向相同，则该物质称为顺磁性物质；反之，成为抗磁性物质。磁性制冷机中所采用的均是顺磁性物质。

外加磁场强度的降低，材料中的分子运动，使得原来磁热材料内部的各个区域（磁畴）重新失去方向。如果材料被孤立开来，例如绝热过程，磁畴将吸收热能已重新排布，结果使其温度下降。如图所示，钆合金在磁场内部先被磁化加热，然后把热能散到环境中，此时它若离开磁场，则其温度会比进入的时候更冷。

绝热去磁制冷原理

磁热效应最显着的例子之一是化学元素钆及其一些合金。当进入某一磁场时，钆的温度会上升；当它离开磁场，温度下降。钆合金的磁热效应更加强。镨与镍（PrNi5）合金的磁热效应最强，它使得科学家能够达到离绝对零度只有千分之一的范围内。

2001年，已可成功地研制出可在室温下商业应用化的材料和永久磁铁，可用于制造可广泛使用的磁热制冷机。

室温绝热去磁制冷机

在Giauque成功试验以后的30年中，都是采用这种绝热去磁方法来获得低于1K的温度。直至稀释制冷机出现后，1K以下的低温才由稀释制冷机来取代磁制冷机。由于稀释制冷机的制冷量很小，如果要连续制取温度为1~4K，而制冷量达瓦级水平，则稀释制冷机就无法满足要求。正是这种需求使磁性制冷机的发展达到了一个新的阶段。目前世界上用绝热去磁法获得的最低温度为10^-7K。