24.10.2022
Die unübertroffen geringe Messunsicherheit, die mit Hilfe von Kryostromkomparatoren in der Widerstandsmetrologie erreicht wird, legt die Verwendung dieses Messmittels in der Widerstandsthermometrie nahe. Eine in Kooperation der PTB-Abteilungen „Elektrizität“ und „Temperatur und Synchrotronstrahlung“ entwickelte kommerzielle Kryostromkomparator-Messbrücke wurde erfolgreich im Fachbereich „Thermometrie“ für Untersuchungen an Wasser-Tripelpunkt-Zellen eingesetzt.
Im Fokus standen dabei Messungen zum vertikalen Temperaturprofil mit hoher Ortsauflösung. Für die Temperaturmessung wurde ein Standard-Platin-Widerstandsthermometer verwendet, dessen relative Widerstandsänderung – das Ergebnis einer Temperaturänderung – mit der Messbrücke und einem hochstabilen Referenzwiderstand (Nennwert: 10 Ω) bestimmt wurde. Die hohe Flexibilität in der Wahl der Betriebsparameter der Messbrücke erlaubt eine exzellente Anpassung an die Versuchsbedingungen. Die Rauschbegrenzung der Temperaturauflösung liegt bei einer Anregung von ±100 µA (Stromfluss durch das Thermometer) unter 5 µK und bei ±25 µA noch unter 20 µK. Diese Parameterwahl entspricht einem Leistungseintrag im Widerstandsthermometer von nur 250 nW bzw. 16 nW. Das belegt die besondere Eignung dieses Brückenaufbaus für den eingangs genannten Zweck, aber auch für vergleichende Untersuchungen an verschiedenen Tripelpunkt-Zellen.
Bild: Höhenverstellbare Halterung für ein Standard-Platin-Widerstandsthermometer bei Messungen in einer Tripelpunktzelle (Detailansicht rechts), die in einem Flüssigkeitsbadthermostaten betrieben wird.
Ansprechpersonen:
Martin Götz
Fachbereich 2.6 „Elektrische Quantenmetrologie"
Steffen Rudtsch
Fachbereich 7.4 „Thermometrie"