超流動ヘリウム（⁴He）は、その量子特性により、極低温で超常熱伝導効果、噴水効果、および膜登り効果などの特殊な現象を示します。希釈冷凍機は循環作動流体として³Heを使用し、³Heは混合室で相界面を通過する際に冷却効果を生み、蒸留室で蒸発後に室温ポンプによって排出されます。蒸留室内部の超流動ヘリウムは壁面に液膜を形成し、高温側へ流れます。その超常的な熱伝導率により蒸留室の熱漏れが大きく、また超流動ヘリウム液膜は蒸発後に循環中の³Heの純度に影響を及ぼし、希釈冷凍の冷却能力に影響します。「ナイフエッジ」と「小孔」構造は超流動ヘリウムの膜登りを制限する主要な方法です。計算解析により、循環作動流体³Heの純度が希釈冷凍機の冷却能力に与える影響と、「小孔」の大きさがシステム内の³He循環流量の制限に与える影響を検討しました。実験では0.95 Kにて「小孔」と「ナイフエッジ＋小孔」をそれぞれ設置した際の超流動ヘリウムの膜登りの質量流量を測定し、「ナイフエッジ＋小孔」を使用した場合は単独の「小孔」使用時より約35.6%抑制効果が向上しました。

希釈冷凍機;超流動ヘリウム膜登り;ナイフエッジ;小孔