Experimental assessment of methods of dissemination of the thermodynamic temperature at the highest temperatures

¹ Laboratoire commun de métrologie LNE-Cnam, 61 rue du Landy 93210 Saint-Denis, France
² Physikalisch-Technische Bundesanstalt, Abbestrasse 2–12, 10587 Berlin, Germany
³ Centre Espanol de Metrogia, C/Alfar, 2. 28760 Tres Cantos, Madrid, Spain
⁴ TUBITAK Ulusal Metroloji Enstitusu (TUBITAK UME), Gebze Yerleşkesi, 41470 Gebze/Kocaeli, Turkey
⁵ National Physical Laboratory, Hampton Rd, Teddington, Middlesex, TW11 0LW, United-Kingdom
⁶ VTT-MIKES Tekniikantie 1, FI-02150 Espoo, Finland
⁷ National Institute of Standards NIS-Egypt; post-doctoral stay at LNE-Cnam

^a Email de correspondance de l’auteur: mohamed.sadli@cnam.fr

Abstract

In the frame of the European Metrology Research Programme (EMRP)-funded joint research project “Implementing the new kelvin” one work package is devoted to the assessment of two different methods of dissemination of the thermodynamic temperature. These two methods are the dissemination via high temperature fixed points (HTFP) with assigned thermodynamic temperatures and the dissemination by radiometers or radiation thermometers calibrated in terms of thermodynamic temperature. To achieve a thorough assessment of these two distinct dissemination methods two dissemination exercises were organised in the form of comparisons. In one case the circulating artefacts were off-the-shelf high-temperature fixed point cells with transition temperatures ranging from 1324 °C to 2474 °C, in the other case absolutely calibrated pyrometers and filter radiometers were compared in the temperature range 1000 °C to 2500 °C. This work showed that both schemes were achievable with competing advantages and drawbacks and would most probably help disseminating thermodynamic temperature in the future at the level of 1 K to 2 K uncertainty over the whole temperature range.

Résumé

Dans le cadre du projet de recherche concertée financé par le programme européen de recherche en métrologie (EMRP) “Implementing the new kelvin”, un des lots de tâches, le workpackage 2, s’attèle à l’évaluation de deux méthodes différentes de dissémination de la température thermodynamique : une méthode reposant sur l’usage de cellules points fixes à hautes températures, ayant des températures thermodynamiques affectées à leurs transitions de phase ; une seconde méthode reposant sur la dissémination à l’aide de pyromètres étalonnés en absolu ou de radiomètres à filtres traçables au radiomètre cryogénique à substitution électrique. Afin de réaliser une évaluation complète des deux méthodes, deux comparaisons ont été organisées entre laboratoires européens dans un cas en utilisant un lot de cellules à points fixes à haute température entre 1324 °C et 2474 °C et dans l’autre cas en réunissant dans un même laboratoire, le PTB, quatre instruments étalonnés en absolu et en les comparant face à un corps noir de température variable entre 1000 °C et 2500 °C. Cette étude a prouvé en premier lieu que les deux méthodes peuvent être mise en œuvre avec succès et peuvent servir, en fonction des équipements disponibles en laboratoire, d’excellents moyens pour la dissémination de la température thermodynamique avec des incertitudes de l’ordre de 1 K à 2 K sur tout le domaine de température.