在温度与氦气压强控制下测量相对长度变化的高级技术

我们报道了一种在温度（$T$）与氦气压强（$P$）控制下测量毫米级样品相对长度变化 $\Delta L/L$ 的高级技术的实现。该系统是 Manna 等人所述装置（Rev. Sci. Instrum. 83, 085111 (2012)）的扩展，由两个 $^4$He 浴低温恒温器组成，每个恒温器内装有一个压力池与一个电容式膨胀仪。压力池的互联及其温度的独立可控，开启了多种操作模式以在温度与压强变化下执行 $\Delta L/L$ 测量。该装置的特殊之处包括：(1) 将压强提升至远超外部压强储库的值，(2) 在温度扫描期间大幅改善压强稳定性，(3) 实现降压与升压过程中的连续压强扫描，以及 (4) 沿与获取 $\Delta L(T,P)/L$ 数据所用的相同 $T$-$P$ 轨迹，同时测量传压介质氦的介电常数 $\varepsilon_{\mathrm{r}}^{\mathrm{He}}(T,P)$。该装置的性能通过单晶 NaCl 在 $T=180\,\mathrm{K}$、于 $6\,\mathrm{MPa}\leq P \leq 40\,\mathrm{MPa}$ 范围内连续变压时的相对长度变化 $(\Delta L/L)_T$ 测量得以展示。