Дифференциальная термопара преимущественно для низкотемпературного адиабатического калориметра

 

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ТЕРМОПАРА ПРЕИМУ1ШСТВЕННО ДЛЯ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНаГО АДИАБАТИЧЕСКОГО КАЛОРИМЕТРА, содержащая две измерительные и дифференциальн то ветви, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности измерения путем снижения теплоотвода, в разрыв-дифференциальной ветви включено тепловое сопротивление, выполненное в виде объемного тела из порслдка нитрида титана со средним размером частиц в пределах 50-1000 а .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

4(51) G 01 К 7 02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР пО делАм изоБРетений и OTHFHTMA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3595095/24-10 (22) 20. 05. 83 (46) 23.01.85. Бюл.9 3 (72) И.A.Äîìàøíåâ, О.Д.Торбова и В.Н.Троицкий (71) Институт новых химических проблем АН СССР (53) 536.5(088.8) (56 1. Чувствительный адиабатический калориметр для измерения удельной теплоемкости при низких температурах."3 .Phys.EtSci ° Instrum",1977,10, Р5, с.485-489, 2.Низкотемпературный адиабатический калориметр для малых количеств вещества. — "Приборы и техника экспе.римента 1976 Р 1, с.239 (прототип).

Л0,» А (54) (57) ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ TEPMOIIAPA

ПРЕИМУР(ЕСТВЕННО ДЛЯ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОГО А, 1ИАБАТИЧЕСКОГО КАЛОРИМЕТРА, содержащая две измерительные и дифференциальную ветви, о т л ич а þ ö à я с я тем, что, с целью повышения точности измерения путем снижения теплоотвода, в разрыв,дифференциальной ветви включено тепловое сопротивление, выполненное в виде объемного тела из порошка нитрида титана со средним размером частиц в пределах 50-1000 1

113б031

Составитель В.Голубев

Редактор E.Ëóøíèêoâà Техред Т.Маточка Корректор A.Tÿñêo

Подписное комитета СССР и открытий

Раушская наб., д.4/5 филиал ПЛП Патент, r Ужгород, ул Проектная, 4

Изобретение относится к низкотемпературной термометрии.

;.Известны дифференциальные термопары на основе золота или меди, которые используются в современных низкотемпературных адиабатических калориметрах в которых существуют высокие паразитные1е тепловые потоки (1) .

Тепловые потоки обычно уменьшают дифференциальную ветвь, что значи- 10 тельно усложняет их конструкцию.

Наиболее близкой по технической сущности . к предлагаемой является дифференциальная термопара ниэкотемпературного адиабатического кало- )5 риметра, содержащая две измерительные и дифференциальную ветви, выполненные из золотой проволоки с добавкой 0,07% железа. Общая теплопроводность.дифференциальной ветви такой термопары при температурах 5 K составляет

1 мкВт/К )2) .

Возникающий вследствие большой теплопроводности паразитный. . тепловой поток по диФференциальной ветвд ограничиваат точность измерений на уровне 5% и не позволяет проводить измерения теплофизических ха-. рактеристик малых (менее одного грамма) образцов.

Цель изобретения — повышение точ.ности измерения путем снижения теплоотвода по дифференциальной ветви термопары.

Поставленная цель достигается тем, что в дифференциальной термопаре, преимущественно для низкотемпературного адиабатического калориметра, содержащей две измерительные. и дифференциальную ветви, в разрыв дифференциальной ветви включено теп- ф) ловое .сопротивление, . выполненное в виде объемного тела из порошка нит рида..титана со средним размером частиц в пределах 50-1000 А.

Применение ультрадисперсного нит;. 45 рида титана в качестве теплового сопротивления возможно благодаря сочетанию сверхпроводимости укаэанного соединения при гелиевых температурах с удельной тепловодностью, которая на 5-6 порядков ниже, чем у металлов. о .При размере частиц меньше 50 A появляется остаточнЬе сопротивление при температурах ниже температуры сверхпроводящего перехода нитрида

Заказ 10275/30 Тираж 898

ВНИИПИ Государственного по делам изобретений

113035, Москва, Ж-35 титана, что приводит к появлению параэитных термо-ЭДС. .на концах теплового сопротивления. При размере частиц больше 1000 Л значительно увеличивается теплопроводимость сопротивления, что резко снижает. эффективность его работы.

На.чертеже показана схема установки термопары в составе низкотемпературного калориметра.

Дифференциальная термопара,содержит измерительные ветви 1 и 2, выполненные из золотой проволоки диаметром 0,1 мм, дифференциальную ветвь в виде двух, отрезков 3 и 4 из проволоки диаметром 0,1 мм на основе золота с добавкой 0,07% железа, между которыми включено тепловое сопротивление 5.

Измерительная ветвь 1 с помощью пайки или сварки соединена с отрезком 3 дифференциальной ветви, образуя спай б, который размещается в измерительной ячейке 7 калориметра, например, в медной капсуле, заполненной измеряемым веществом. Измерительная ветвь 2 аналогично соединяется с отрезком 4 дифференциальной ветви, образуя спай 8, размещенный на поверхности адиабатизирующего экрана 9 калориметра.

Тепловое сопротивление 5 изготавливается в виде объемного тела длиной 10 мм и диаметром 2 мм (или сечением 2 2 мм ) из ультрадисперсного порошка нитрида титана с размером частиц 50-1000 A и закрепляется внутри адиабатизнрующего экрана 9 и электрически соедйняется с помЬщью пайки или сварки с отрезками 3 и 4 дифференциальной ветви, образуя замкнутую цепь термопары.

Контактами 10 и 11 дифференциальная термопара подключается к внешнему измерительному прибору. Лдиабатиэирующий экран 9 помещается в ванну с жидким гелием.

Общая теплопроводность дифференциальной термопары при температуре

5 К составялет 0,2 мкВт. Такое уменьшение параэитных тепловых потоков позволяет увеличить точность измерения до 3% (для образцов массой

1 г) или уменьшить предельную массу образца примерно в два раза при сохранении той же точности измерения.