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比热、热导率、热膨胀系数、电阻率、热电势等材料的热物性，不仅是进行工程设计、分析计算的关键依据，而且是物理基础研究的重要表征参数。材料低温热物性随温度变化很大，与高温下热物性相比，具有非常不同的特点。传统低温热物性测量装置大部分是基于低温液体作为冷源的，这类测量装置操作复杂、运行成本高，而且随着液氦供应的紧缺，该类装置运行将变得越来越困难。因此进行制冷机做冷源的低温多种热物性参数测量装置的研制具有非常重要的现实意义。
本文以小型低温制冷机做冷源，在对固体材料低温热物性测量方法和装置结构分析研究的基础上，设计研制了液氦至室温温区可进行多种热物性参数测量的实验装置。首先，对设计的第一套测量装置相关性能进行了测试实验和模拟计算分析，根据理论分析和实验结果，对该测量装置进行了优化改进，设计了第二套测量装置。其次，基于常规经典低温热物性测量方法，对不同热物性参数进行了验证及测试实验。主要内容如下:
1.结合低温测量装置的结构特点及不同热物性参数测量要求，选择各自最佳测量方法。本文从测量理论模型角度出发，对选用的方法进行了较详细的理论分析，并给出了相关修正及测量过程介绍。
2.制冷机做冷源的低温测量装置，关键技术在于使样品室获得良好低温环境。结合理论分析及实验测试结果，本文先后设计了两套不同结构的测量装置，其冷量传输结构分别采用固体导热方式和氦气冷却方式，对其结构性能进行了实验分析。另一方面，为了实现样品快速更换，同时满足多种热物性参数测量要求，本文设计了独特样品测量腔和多功能性样品台结构。最后，对本低温测量装置控制及数据采集系统也进行了较全面的介绍。
3.为了验证测量装置的可靠性，首先分别对各种热物性测量模块进行了验证实验，采用不锈钢或无氧铜等标准样品进行了测量实验，将实验测量结果与NIST标准数据或同类测量设备结果进行对比分析。测量结果显示本测量装置结果准确可靠，达到国际同类装置技术水平。在保证测量可靠的基础之后，利用上述装置对不同材料不同低温热物性参数进行了实验研究，并进行了相应的理论模拟分析。总结了影响测量结果的原因，并对两个代表性温度下的比热、热导率、热膨胀系数、电阻率和热电势的测量结果进行了不确定度分析。
本论文的研究为建立全面的低温材料热物性数据库提供了可靠的测量平台，同时为低温物理研究提供了强大的技术手段。