Rev. Phys. Appl. (Paris) 13, 533-545 (1978)
DOI: 10.1051/rphysap:019780013010053300

Appareil de mesure de capacité thermique et de transfert thermique jusqu'au mK

B. Hebral, G. Frossati, H. Godfrin, G. Schumacher et D. Thoulouze

Centre de Recherches sur les Très Basses Températures, C.N.R.S. B.P. 166 X, 38042 Grenoble Cedex, France

Abstract
We describe a cryogenic apparatus to perform heat capacity and heat transfer measurements in the range 1.5 mK-50 mK. They are done in an adiabatic demagnetization cell attached to a dilution refrigerator. Heat capacity measurements were performed on CMN-helium systems. Using liquid 3He or a mixture 1.1 % 3He-98.9 % 4He, we deduce the CMN specific heat above 1.6 mK. With liquid 4He, we observe a specific heat anomaly below 10 mK. It does not seem possible to interpret it by simple thermal equilibrium considerations. We also deduce the superfluid 3He heat capacity from the results obtained with liquid 3He under pressure. In the heat transfer measurements at the interface CMN-mixture 3He-4He, the temperature dependence of the thermal boundary resistance is in rather good agreement with other powder results. The measured resistances are larger than those predicted by the classical phonon process.

Résumé
Nous décrivons un appareillage composé d'une cellule de désaimantation adiabatique électronique attachée à un réfrigérateur à dilution, destiné à effectuer des mesures de capacité thermique et de transfert thermique entre 1,5 et 50 mK. Des mesures de capacité calorifique ont été effectuées sur les systèmes CMN-hélium. Une étude systématique en présence de 3He liquide à pression nulle ou sous pression, ou d'un mélange 1,1 % 3He-98,9 % 4He permet de mesurer la capacité thermique du CMN jusqu'à environ 1,6 mK. En présence de 4He liquide, on met en évidence une anomalie de chaleur spécifique en-dessous de 10 mK qui ne semble pas être interprétable par des considérations simples d'équilibre thermique. Nous déduisons également la capacité calorifique de 3He superfluide des résultats obtenus avec 3He liquide sous pression. Lors de mesures de transfert thermique à l'interface CMN-mélange 3He-4He, la variation en fonction de la température de la résistance thermique de contact est en assez bon accord avec d'autres résultats sur les poudres. Les résistances mesurées sont supérieures à celles prévues par le processus de phonons classique.

PACS
0720M - Cryogenics.
4450 - Thermal properties of matter phenomenology.
6540 - Heat capacities of solids.
6740K - Thermodynamic properties liquid helium 4.
6750F - Superfluid phase liquid helium 3.

Key words
cerium compounds -- low temperature techniques -- specific heat of solids -- superfluid helium 3 -- thermal capacity -- heat transfer -- cryogenic apparatus -- adiabatic demagnetisation cell -- specific heat anomaly -- superfluid sup 3 He -- thermal boundary resistance -- 1.5 to 50 mK -- CMN He systems