Techniklexikon

3He-4He-Gemisch

³He-⁴He-Gemisch , ein Gemisch aus den beiden stabilen Isotopen des Heliums, dessen Verhalten im suprafluiden Zustand sich ebenso wie bei reinem ⁴He durch ein Zweiflüssigkeitenmodell beschreiben lässt; in diesem Fall ist das ³He Teil der normalflüssigen Komponente. Dabei bilden die ³He-Atome unterhalb von ca. 0,5 K ein nahezu ideales Gas, Streuprozesse an Phononen oder Rotonen kommen fast nicht mehr vor; nur die effektive Masse erhöht sich zu . Bei tieferen Temperaturen nimmt die Wärmekapazität wie bei einem Fermi-Gas (Thomas-Fermi-Modell) linear mit der Temperatur ab. Das Phasendiagramm (Abb.) zeigt, dass es bei niedrigen Temperaturen eine Bereich der Phasentrennung gibt, oberhalb des trikritischen Punktes sind beide Isotope unbegrenzt mischbar. Die l-Temperatur nimmt oberhalb davon mit sinkendem ³He-Anteil ab. Auch bei beliebig tiefen Temperaturen gibt es einen ³He-Anteil von x » 0,06. Dabei reichert sich das ³He auf der kälteren Seite an (»Heat-Flush«), dieser Effekt wird zur Erzeugung von isotopenreinem ⁴He genutzt. (³He-⁴He-Entmischungskühlung)

³He-⁴He-Gemisch: Phasendiagramm.