磁熱效應(yīng)是指在絕熱條件下，磁性材料由外部磁場控制而產(chǎn)生溫度變化的熱力學(xué)現(xiàn)象。相比于傳統(tǒng)氣體壓縮制冷技術(shù)，基于磁熱效應(yīng)的磁制冷技術(shù)因其具有環(huán)境友好和高效節(jié)能的潛力，是一種新型綠色的替代技術(shù)，具有廣泛的應(yīng)用前景。因此，設(shè)計(jì)出具有高效磁熱效應(yīng)的材料成為了實(shí)現(xiàn)磁制冷技術(shù)實(shí)際應(yīng)用的關(guān)鍵。

最近，一種與超導(dǎo)磁體相結(jié)合的主動磁性再生制冷機(jī)被開發(fā)出來，并成功地液化了氫氣^[1]。這項(xiàng)技術(shù)為利用新型磁制冷技術(shù)進(jìn)行氫液化開辟了一扇新的窗口，超越了傳統(tǒng)氣體壓縮/膨脹技術(shù)的局限。在這項(xiàng)研究中，HoAl₂因?yàn)槠湓跉湟夯瘻囟雀浇哂休^大的磁熵變化，被用作了磁性制冷劑。近期，日本國立材料科學(xué)研究所的Naoki Kikugawa等人^[2]創(chuàng)新性的通過新一代激光浮區(qū)法單晶爐生長了長度50 mm的HoAl₂單晶，并對該單晶樣品的比熱、磁化率、等溫磁化強(qiáng)度和熱膨脹等物理性能進(jìn)行了測量和研究。此外，作者還通過磁熵變化評估了磁熱效應(yīng)，并研究了沿主軸（[100]、[110]和[111]）方向的各向異性物理性質(zhì)。相關(guān)成果以《Single-Crystal Growth of a Cubic Laves-Phase Ferromagnet HoAl2 by a Laser Floating-Zone Method》為題發(fā)表在Crystals 上（https://doi.org/10.3390/cryst13050760）。

文章中生長HoAl₂單晶所采用的設(shè)備為Quantum Design Japan公司推出的型號為LFZ-2KW的新一代激光浮區(qū)法單晶爐，文中提及的相關(guān)晶體生長參數(shù)為：

1）樣品原料名義組分優(yōu)化為：Ho：Al=1:2.5。過量的Al用于補(bǔ)償晶體生長過程中的揮發(fā)損耗。

2）氣氛：Ar（96%）和H₂（4%）混合氣體。

3）氣體流速和壓強(qiáng)：1 L/min, 0.3MPa

4）晶體生長速度：5 mm/hour

5）晶體生長轉(zhuǎn)速：10 rpm

文章中HoAl₂單晶定向研究所采用的設(shè)備為日本Pulstec公司推出的型號為s-Laue的新一代單晶定向系統(tǒng)。

圖片引自^[1]

新一代高性能激光浮區(qū)法單晶爐

Quantum Design Japan公司推出的新一代高性能激光浮區(qū)法單晶爐（型號：LFZ-2kW）傳承日本理化研究所(RIKEN,CEMS)的先進(jìn)設(shè)計(jì)理念，具有更高功率、更加均勻的能量分布和更加穩(wěn)定的性能，將浮區(qū)法晶體生長技術(shù)推向一個全新的高度！

新一代高性能激光浮區(qū)法單晶爐適用于凝聚態(tài)物理、化學(xué)、半導(dǎo)體、光學(xué)等多種學(xué)科領(lǐng)域相關(guān)單晶材料制備，尤其適合高飽和蒸汽壓、高熔點(diǎn)材料及高熱導(dǎo)率材料等常規(guī)浮區(qū)法單晶爐難以勝任的單晶生長工作。

新一代激光浮區(qū)法單晶爐較傳統(tǒng)設(shè)備的技術(shù)優(yōu)勢：

?  采用全新五束激光設(shè)計(jì)，確保熔區(qū)能量分布更加均勻 

?  更加科學(xué)的激光光斑優(yōu)化方案，有助于降低晶體生長過程中的熱應(yīng)力

?  采用特殊的實(shí)時溫度集成控制系統(tǒng)

新一代高性能激光浮區(qū)法單晶爐

新一代X射線單晶定向系統(tǒng)

日本Pulstec公司推出的新一代X射線單晶定向系統(tǒng)s-Laue，是一款基于圓形全二維面探測器技術(shù)。該設(shè)備配備六軸樣品臺，具有功率小（30KV/1.5mA,因此輻射?。?、操作簡單、測試效率高（典型X射線曝光時間為15秒）等特點(diǎn)，可提供臺式、便攜式(即將發(fā)布，敬請期待)兩種類型設(shè)備，既可滿足實(shí)驗(yàn)室對小樣品進(jìn)行單晶定向的需求，也可以用于大型零件的現(xiàn)場晶體定向。

應(yīng)用領(lǐng)域：

可廣泛應(yīng)用于超導(dǎo)、鐵電、鐵磁、熱電、介電、半導(dǎo)體、光學(xué)等物理、化學(xué)、材料相關(guān)學(xué)科的晶體定向。

新一代X射線單晶定向系統(tǒng)s-Laue

參考文獻(xiàn)：

[1] Kamiya, K.; Matsumoto, K.; Numazawa, T.; Masuyama, S.; Takeya, H.; Saito, A.T.; Kumazawa, N.; Futatsuka, K.; Matsunaga, K.; Shirai, T.; et al. Active Magnetic Regenerative Refrigeration Using Superconducting Solenoid for Hydrogen Liquefaction. Appl. Phys. Express 2022, 15, 053001

[2] Kikugawa, N.; Kato, T.; Hayashi, M.; Yamaguchi, H. Single-Crystal Growth of a Cubic Laves-Phase Ferromagnet HoAl₂ by a Laser Floating-Zone Method. Crystals 2023, 13, 760