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Einsatz eines Kryostromkomparators in der Thermometrie

Categories:
  • Fundamentals of Metrology
24.10.2022

Bild: Höhenverstellbare Halterung für ein Standard-Platin-Widerstandsthermometer bei Messungen in einer Tripelpunktzelle (Detailansicht rechts), die in einem Flüssigkeitsbadthermostaten betrieben wird.

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"

martin.goetz@ptb.de

 

Steffen Rudtsch

Fachbereich 7.4 „Thermometrie"

steffen.rudtsch@ptb.de

 

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Dr. Dr. Jens Simon

Phone: +49 531 592-3005
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