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Ansprechpartner Kryotechnik Kryo-Entwicklungen Tieftemperaturfühler

M. Süßer; Telefon: +49-721-608-23930

E-Mail: manfred suesserWim2∂kit edu

Automatische Kalibriereinrichtung für Tieftemperaturfühler

Kalibrierkryostat
Kalibrierkryostat
Kalibrierblock
Kalibrierblock

Die Kalibriereinrichtung zur Kalibrierung von Tieftemperaturfühlern ist automatisiert. Die Kalibrierung wird von einem PC gesteuert. Der Temperaturbereich liegt zwischen 1.8 - 300 K. Als Sekundärstandard kommt ein Germanium- oder ein Rhodium-Eisen-Sensor zum Einsatz. Zur periodischen Kontrolle der Sekundärstandards dient ein integriertes Dampf-Druck-Thermometer.


Für die unterschiedlichen Kalibrieraufgaben gibt es 5 Betriebsarten:

  • Automatik: Diese Betriebsart ermöglicht die automatische Kalibrierung von 30 Sensoren. Die Temperaturen werden entsprechend einer Stützstellentabelle angefahren. Unterschieden wird die sog. Normal- und Präzisionskalibrierung. Um den gesamten Temperaturbereich abzudecken, erfolgt die Kalibrierung unterhalb 4 K im Badbetrieb und oberhalb im Verdampferbetrieb.
  • Handbetrieb: Im Handbetrieb ist es möglich, unabhängig vom Algorithmus des Automatikbetriebes beliebige Temperaturen anzufahren. Er ist für spezielle Untersuchungen vorgesehen.
  • Zyklen: Diese Betriebsart ist zur Alterung oder zu Stabilitätsuntersuchungen an Sensoren geeignet. Dabei werden die Sensoren zwischen zwei Temperaturniveaus, im allgemeinen 300 K und 4.2 K, beliebig oft zykliert.
  • Dampfdruckmessung: Die periodische Kontrolle der Sekundärstandards erfolgt durch die Dampfdruckmessung. Dadurch ist es möglich, die Stabilität der Standards über lange Zeit zu verfolgen.

 

 Der Zentralteil des Kalibrierblocks ist an der Dampfdruckkapillaren aufgehängt. In ihm stecken die Sekundärstandards und die Si-Diode des Temperaturreglers. Im Inneren des Zentralteiles befindet sich außerdem das Volumen zur Dampfdruckmessung sowie ein weiterer RhFe-Fühler. Er dient zur Überprüfung des Sekundärstandards. Im aufsteckbaren äußeren Ring sind die Temperaturfühler eingesteckt. Die Austauschbarkeit ermöglicht die Bestückung eines zweiten Ringes während einer laufenden Kalibrierung. Deshalb wird die elektrische Verkabelung des äußeren Ringes über Steckverbindungen geführt. Die elektrische Verkabelung erfolgt mit lackisoliertem Manganindraht Ø 0,05 mm. Zur Kontaktierung der Fühler wird Apiezon-Fett verwendet. Um Temperaturgradienten zu minimieren, ist der Kalibrierblock ( Innenteil und äußerer Ring) aus Elektrolyt-Kupfer hergestellt. Die Kapillare zur Dampfdruckmessung ist zur thermischen Entkopplung vom Badraum ( Verhinderung von "Cold Spots") mit einem Isoliervakuum umgeben. Der Verdampfer und die Heizung sitzen auf einer speziellen Verdampferhülse. Diese ist über einen Kontaktgasraum mit dem Badraum thermisch gekoppelt.

 

Meßunsicherheit der Standards

 

 

Temperaturbereich

Reproduzierbarkeit

Kalibriergenauigkeit

RhFe

1,5 ÷ 6 K

6 ÷ 20 K

(20 ÷ 300 K)

0,3 mK

0,3 mK

keine Angabe

2 mK

5 mK

50 mK

Ge

< 10 K

30 K

100 K

0,8 mK

6 mK

20 mK

4 mK

12 mK

45 mK

 

Kalibrierunsicherheit / Kalibriergenauigkeit
(Gesamtmeßunsicherheit)

Temp.-Bereich

RhFe

delta T/T

[10E-3]

Ge

delta T/T

[10E-3]

1,5 ÷ 6 K

± 8 mK

5 ÷ 1,5

± 10 mK

6 ÷ 1,5

6 ÷ 30 K

± 20 mK

3 ÷ 0,6

± 40 mK

6 ÷ 1,3

30 ÷ 100 K

± 100 mK

3 ÷ 1

± 150 mK

3 ÷ 1,5

100 ÷ 300 K

± 200 mK

2 ÷ 0,6

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