Термометрия магнитная

В этой главе, посвященной практическим вопросам измерения температуры, прежде всего рассматриваются три основных метода первичной термометрии. Это — классическая газовая термометрия, акустическая газовая термометрия и шумовая термометрия. Затем выясняется роль магнитной термометрии. Магнитная термометрия в обсуждаемом случае не применяется в качестве первичного метода, однако она тесно связана с первичной термометрией и поэтому ее роль выясняется ниже. То же самое можно сказать о газовых термометрах, основанных на коэффициенте преломления и диэлектрической проницаемости как тот, так и другой могут быть использованы в качестве интерполяционного прибора. Термометрия, основанная на определении характеристик теплового излучения, рассматривается отдельно в гл. 7. В данной главе в основном обсуждаются принципиальные основы каждого из методов, а не результаты измерений, поскольку последние были представлены в гл. 2, где говорилось о температурных шкалах. [c.76]

Еще более низкие температуры (в интервале от 0,01 до 1,5 К) измеряют термометром магнитной восприимчивости [20]. Принцип действия этого термометра основан на зависимости магнитной восприимчивости церий-магние-вого нитрата от температуры. Закон Кюри устанавливает пропорциональность магнитной восприимчивости обратной абсолютной температуре. Поэтому этот способ измерения температуры эффективен только при низких температурах. Так, при уменьшении температуры от 0,8 до 0,01 К магнитная восприимчивость возрастет в 80 раз. [c.187]

Значительно реже используются другие термометрические параметры, например интенсивность электрических флуктуаций (термошумовой термометр) магнитная восприимчивость парамагнетика (магнитный термометр, применяемый при сверхнизких температурах — ниже 1°К) скорость звука уширение спектральных линий и др. Рассмотрение этих специальных методов измерения температуры выходит за рамки настоящей книги. [c.22]

Температурная шкала термометра магнитной восприимчивости рекомендована ГОСТ 8.157—75 для применения в СССР в качестве практической низкотемпературной шкалы для диапазона тем-р от 0,01 до 0,8 К. Шкала основана на зависимости магн. восприимчивости х термометра из цезий-магниевого нитрата от тем-ры Т. Эта зависимость выражается законом Кюри х = С/Т, где С — константа, определяемая градуировкой термометра. [c.348]

Шкапа температурная пирометра микроволнового излучения 2.13 Шкала температурная термодинамическая 2.3 Шкала температурная термометра магнитной восприимчивости 2.12 Шкала температурная германиевого термометра сопротивления 2.11 Шкала температурная условная 2.2 Шкала Не 1958 г. 2.9 Шкала Не 1962 г. 2.10 [c.73]

Термометры магнитной восприимчивости применяются для измерения температур ниже [c.78]

К. Необходимость проведения магнитных измерений практически исключает использование термометров магнитной восприимчивости в промышленных установках. А необходимые размеры также ограничивают область их применения. [c.78]

К настоящему времени наиболее значительным шагом в этом направлении явилось создание Предварительной температурной шкалы 1976 г. от 0,5 до 30 К (ПТШ-76), текст которой введен в приложения при подготовке русского текста книги (приложение VII). Исследования, выполненные в ряде термометрических лабораторий, в том числе в СССР, показали, что такой термодинамический интерполяционный прибор, как магнитный термометр, позволяет обеспечить сходимость результатов измерений лучшую, чем 1 мК. Позднее результаты работы Национальной физической лаборатории Англии (НФЛ) с газовым термометром позволили уточнить значения термодинамических температур. Кроме того, было показано, что интерполяция с газовым термометром от 4,2 до 13,8 К возможна с отклонениями менее 0,5 мК (по отечественным данным <0,4 мК). [c.5]

Необходимый тепловой контакт между термометром и телом, температуру которого желательно измерить, не обязательно должен быть механическим контактом. Уже отмечалось, что передача излучения от одного тела к другому позволяет осуществить идеально адекватные способы теплового контакта. Кроме того, хороший физический контакт не обязательно подразумевает хороший тепловой контакт. При очень низких температурах возможно существование магнитных спиновых систем, которые составляют единое целое с кристаллической решеткой, но имеют с ней очень плохой тепловой контакт. На этом факте основаны способы достижения предельно низких температур. С другой стороны, при очень высоких температурах (в плазме) распределение энергии между электронами может существенно отличаться от распределения энергии между ионами. Поэтому можно говорить, что электронная температура отличается от ионной температуры . [c.23]

В 1975 г. в Национальной метрологической лаборатории (НМЛ, Австралия) было проведено международное сличение германиевых термометров сопротивления, имевшее целью найти расхождения нескольких магнитных температурных шкал и акустической шкалы НБЭ 2—20 К. Результаты сличения показали [5], что можно при единой процедуре градуировки магнитных термометров сблизить их показания по термодинамической шкале до уровня 1 мК. Вновь отметим, что магнитная термометрия не является первичной, поскольку она нуждается в этом интервале как минимум в четырех градуировочных точках (см. гл. 3). [c.66]

В обе шкалы Не-1958 и Не-1962 не введены данные об уравнениях, использованных при вычислении таблиц, однако экспериментальные основы шкалы хорошо известны. Шкала Не-1958 основана на результатах, полученных с газовым термометром, которые были сглажены по магнитному термометру, а ниже 2,2 К — на термодинамических вычислениях. Шкала Не-1962 основана на сравнении давлений паров Не и Не выше 0,9 К, а ниже — на термодинамических вычислениях. [c.70]

Достижения первичной акустической термометрии обсуждались в гл. 2 вместе с магнитной и газовой термометрией. После [c.111]

Парамагнитная восприимчивость х многих веществ, содержащих металлы переходной группы и редкоземельные элементы, хорощо описывается законом Кюри, согласно которому х обратно пропорциональна Т. Однако вычислить магнитную восприимчивость реального кристалла очень сложно и хотя роль основных влияющих факторов видна вполне ясно, детали проблемы трудны и часто недостаточно понятны. В основном по этой причине магнитная термометрия не применяется для первичных измерений температуры, хотя существует и вторая трудность, состоящая в том, что абсолютные измерения магнитной восприимчивости очень сложны. Как мы увидим ниже, константы в функциональной зависимости х от 7 приходится находить градуировкой по другим термометрам. Хотя магнитная термометрия не является первичной в строгом смысле, она занимает важное место в первичной термометрии, выступая в качестве особого интерполяционного и в некоторых случаях экстраполяционного термометра. Рассмотрим кратко основные факторы, определяющие температурную зависимость парамагнитной восприимчивости конкретных кристаллов и это сделает ясной специфическую роль магнитной термометрии. [c.123]

Влияние анизотропии восприимчивости некубических кристаллов в большинстве случаев можно сделать малым либо путем тщательной ориентации монокристалла, либо применяя порошкообразный образец, хотя несферическая форма зерен порошка может вызвать нескомпенсированный магнитный момент и остаточную анизотропию. Осуществить тепловой контакт с образцом из порошка проще, чем е монокристаллом, поэтому в магнитной термометрии применяется удобная форма образца независимо от кристаллической симметрии соли. [c.125]

Большинство парамагнитных солей легко теряет кристаллизационную воду, однако это не относится к ЦМН, с которой поэтому гораздо легче работать. Существует еще одна соль, свойства которой делают ее перспективной для магнитной термометрии при температурах выще 4 К это — метафосфат гадолиния С(1(РОз)з. Эта соль не имеет кристаллизационной воды, [c.127]

Взаимное расположение образца и катушек в течение серии измерений должно оставаться неизменным, так как от этого зависят константы в уравнении (3.89). Основные трудности, возникающие в магнитной термометрии, связаны с наличием малых температурных градиентов, зависящих от температуры. [c.128]

Воспроизводимость лучших магнитных термометров в широкой области температур выше 0,5 мК. Точность по отношению [c.128]

Роль магнитной термометрии для исследования температурных шкал состоит в возможности найти их отклонения от термодинамической температуры. Теория не дает точного значения членов, оставленных в уравнениях (3.88) и (3.89), однако позволяет оценить верхнюю границу отброшенных членов более высокого порядка. [c.129]

Магнитная шкала может совпадать с термодинамической лишь при-условии, что известны термодинамические температуры в точках градуировки магнитного термометра. Неточность этих сведений и является главной причиной отклонений магнитной шкалы от термодинамической. — Прим. ред. [c.129]

Влияние магнитных полей на термометры сопротивления [c.250]

Примером вторичной термометрии, которая тем не менее Tia T весьма полезную информацию для первичной термометрии, служит магнитная термометрия. Магнитная термометрия очень тесно связана с первичной термометрией и обсуждается в гл. 3, посвященной в основном первичной термометрии. Магнитная термометрия не является первичной, поскольку в уравнение состояния входит до четырех постоянных, которые должны быть определены для конкретного термометра. Но после того, как эти постоянные будут найдены по другому термометру в некотором интервале температур, магнитная термометрия позволяет получить весьма надежные данные о гладкости результатов первичной термометрии. Смысл используемого понятия гладкость в данном контексте разъясняется в гл. 2. [c.35]

В диапазоне температур от 0,01 до 0,8 К измерения осуществляются п температурной шкале термометра магнитной восприимчивости ТШТМВ. Чувствительный элемент этого термометра выполняется из церий-магниевого нитрата, магнитная восприимчивость которого определяется температурой Т в соответствии с законом Кюри %=С1Т. Входящая сюда постоянная С находится при градуировке магнитного термометра. [c.61]

Температурная шкала Практическая температурная шкала, основан-термометра магнитной ная на зависимости магнитной восприимчи-восприимчивости вости термометрического вещества (напри- [c.18]

Температурная шкала термометра магнитной восприимчивости ТШТМВ. Эта температурная шкала, основанная на зависимости магнитной восприимчивости % термометра из церий-магниевого нитрата от температуры Т, устанавливается для диапазона температур от 0,01 до 0,8 К. Зависимость % = (Т) выражается законом Кюри [c.62]

Для диапазона 0,01—0,8 К установлена температурная шкала термометра магнитной восприимчивости (ТШТМВ), основанная на зависимости магнитной восприимчивости термометра из церий-магниевого нитрата от температуры. [c.18]

Повышению точности и достоверности будущей МПТШ способствует ряд достижений в измерительной технике. Характерная особенность термометрии состоит, как известно, в том, что температура может быть измерена только посредством некоторой шкалы, или, иначе говоря, только через измерения других аддитивных физических величин. Поэтому прогресс термометрии особенно сильно зависит от успехов в других областях измерительной техники. Отметим два достижения, оказавшие большое влияние на точную термометрию, развитие которой прослежено в книге Куинна. Это создание очень точных поршневых манометров для измерения давления порядка 0,1 МПа в газовых термометрах, и особенно совершенствование электроизмерительных приборов на основе трансформаторов отношений, позволивших поднять на качественно новый уровень магнитную термометрию и термометрию по сопротивлению. [c.6]

Отмеченные выше результаты работ с магнитными термометрами и газовым термометром НФЛ позволили найти, а затем устранить термодинамическое несоответствие известных температурных шкал по давлению паров Не и Не с температурной шкалой, лежащей выше 13,81 К- Недавно в КОЛ разработаны новые таблицы зависимости давлений насыщенных паров гелия от температуры, соответствующие температурам по ПТШ-76. Представляется весьма вероятным, что новая МПТШ будет иметь своей основой для воспроизведения температур ниже 4,2 К температурную зав-исимость давления паров гелия вплоть до температур порядка 0,5 К. В качестве реперных температур для этого интервала возможно также применение переходов сверхпроводник-нормальный металл в чистых веществах. Однако исследования последних лет показали, что эти устройства требуют чрезвычайно осторожного обращения и приписанные температуры переходов могут оказаться сдвинутыми на величину, превышающую 1 мК- Кроме того, материалы из разных источников обнаруживают различающиеся величины Тс, что затрудняет применение этого способа в МПТШ. [c.7]

В интервале температур от 4,2 до 13,81 К воспроизведение новой МПТШ будет, по всей вероятности, основано на термодинамическом интерполяционном термометре, таком, как газовый или магнитный, поскольку сходимость результатов измерений в этом случае оказывается очень высокой. [c.7]

Термодинамические температуры всех реперных точек МПТШ-68 были получены только на основе газовой термометрии. Единственное исключение составляло значение точки кипения равновесного водорода е-Нг, выбранное с учетом измерений в НБЭ с акустическим термометром. Последние данные о численных значениях термодинамических температур выше 13,81 К также в основном опираются на измерения с газовым термометром, хотя и существуют довольно точные акустические данные вплоть до 20 К, а также сведения об отношениях температур, найденных оптическим и шумовым методами выше 630 °С, и результаты измерения полного излучения между 327 и 365 К- Различные уточнения были получены методом магнитной термометрии вплоть до 90 К, однако, как будет показано в гл. 3, магнитная термометрия не является первичной и не может существовать независимо. [c.61]

Г Измерения, выполненные с магнитным термометром, показали только тот факт, что шкалы МПТШ-68 и Ты взаимно не соответствуют друг другу.— Прим. ред. [c.64]

Необходимость в новой шкале ниже 30 К стала очевидной после измерений с акустическим и магнитными термометрами, которые показали, чтб МПТШ-68 и шкала по давлению паров гелия заметно отклоняются от термодинамической шкалы и притом в разные стороны, что означает их взаимное несоответствие. Отклонение шкал по давлению паров гелия зНе-1962 и Це-1958 от термодинамической температуры впервые было [c.65]

В шкалу ПТШ-76 введены реперные точки по температурам переходов пяти металлов в нулевом магнитном поле из сверхпроводящего в нормальное состояние. Эти металлы входят в прибор, разработанный в НБЭ под названием Стандартный справочный материал ЗКМ 767 . Некоторый недостаток ПТШ-76 состоит в том, что один из рекомендованных способов ее воспроизведения тесно связан с конкретным прибором, который изготавливается только в НБЭ. Можно надеяться, что в будущем удастся изготавливать наборы из пяти металлов с достаточно воспроизводимыми свойствами, с тем чтобы и температуры переходов имели одно и то же значение независимо от происхождения образца. Значения температур, приписанные сверхпроводящим переходам свинца, индия и алюминия, соответствуют среднему значению, полученному по шкалам различных лабораторий после согласования шкал с ТхАс- Неопределенность в этих значениях оценена величиной 0,5 мК- Значение температуры сверхпроводящего перехода цинка получено по магнитному термометру НФЛ, а для кадмия — по магнитному термометру НФЛ и шумовому термометру НБЭ. Детальное описание ПТШ-76, историю ее создания и построения можно найти в работе Дюрье и др. [22]. [c.68]

В новой шкале Не для вычислений в интервале от 1,4 К до Х-точки Дюрье и сотр. [24] приняли 0 = 59,83 Дж/моль. Эта часть шкалы хорошо совпадает с данными магнитной термометрии. Выше -точки шкала основана только на экспериментальных данных, а ниже Я,-точки — на теоретическом соотношении. Уравнение, описывающее новую шкалу ниже X-точки, имеет вид [c.71]

Абсолютные измерения магнитной восприимчивости оказываются очень трудными и в магнитной термометрии не приме-няютея. Вместо этого измеряется взаимоиндуктивность двух катушек, внутри которых находится образец. Она пропорциональна восприимчивости образца. На ранних этапах развития магнитной термометрии для этой цели применялся мост взаимоиндукции Хартсхорна (см. [24]), однако в последнее время предпочтение отдается мосту, построенному на трансформаторах отношений [10]. В любом случае показания моста п можно представить в виде [c.125]

В магнитной термометрии широко применяются такие соли, как церий-магниевый нитрат (ЦМН), хромметиламмониевые квасцы (ХМК) и марганце-аммониевый сульфат (МАС). Первая из них, ЦМН, Се2Мдз(Ы0з)1224Н20, применяется при температурах ниже 4,2 К, так как чувствительность ее низка, а первое возбужденное состояние соответствует 38 К. ЦМН обладает гексагональной структурой и его магнитные свойства сильно анизотропны. Несмотря на это, величина Д очень мала, приблизительно 0,27 мК. Восприимчивость в направлении, параллельном гексагональной оси, хи много меньше, чем восприимчивость в перпендикулярном направлении х - Восприимчивость хх также мала, поскольку мал момент иона, 7=1/2, а также вследствие того, что ионы в кристаллической решетке расположены на относительно больших расстояниях. Последнее обстоятельство приводит к тому, что ЦМН достаточно точно подчиняется закону Кюри и является одной из причин широкого применения этой соли для термометрии ниже 1 К- [c.126]

Мп(ЫН4)2(В04)2бН20, могут примсняться при более высоких температурах, чем ЦМН, поскольку первое возбужденное состояние для них соответствует очень высоким температурам. Ниже температуры перехода 164 К кубическая решетка ХМК перестраивается в орторомбическую. Магнитные свойства ХМК достаточно хорошо известны [34] в связи с простотой основного состояния, а ионы в узлах решетки расположены на относительно больших расстояниях, так что диполь-дипольное взаимодействие становится незначительным. Дюрье [23] для ХМК нашел значения 6 = 0,00279 К , 0=12 мК и показал, что при температурах выше 1 К членами вида 1/Р и более высоких порядков можно пренебречь. Таким образом, соль ХМК с успехом может применяться в магнитной термометрии для области температур выше 0,3 К. Теория магнитного состояния для МАС изучена значительно хуже ввиду гораздо более трудного для описания основного состояния, чем у ХМК. Пока не получено достаточно точных численных значении для 0 и б, каждое из которых определяется экспериментально для конкретного образца. Тем не менее поведение индивидуальных образцов МАС довольно точно описывается уравнением (3.88) [c.126]

Рис. 3.20. Схема криостата Сетаса и Свенсона для магнитной термометрии [10]. А—вывод электрических проводов В — промежуточный экран С — термодатчик О — экран блока Е — вакуумная рубашка из латуни f—измерительные провода (3 — тепловые ключи Я — экран / — стержень из кварцевого стекла / — медные провода К — катушка L — нейлоновая ячейка М — экран из проволочной фольги N — радиационный экран из черной бумаги О — вакуумная рубашка из пи-рекса Р — переход медь—пирекс Q — высоковакуумная откачка / — вакуумная рубашка трубки, передающей давление 5 — образец с солью Т — германиевый термометр сопротивления и — медный блок V—платиновый термометр сопротивления — жидкий Не Z — откачка паров Не.

На практике в магнитной термометрии достигнуты большие успехи. На рис. 3.20 и 3.21 схематически показана аппаратура, которую использовали Сетас и Свенсон [10] для установления магнитной шкалы от 0,9 до 18 К. Эта шкала была принята за основу при установлении шкалы ПТШ-76 (см. гл. 2). Образец соли, приготовленный из порошка, помещался в немагнитную нейлоновую капсулу, которая поддерживалась стержнем из кварцевого стекла, прикрепленным к медному блоку. Температура блока измерялась германиевым и платиновым термометрами сопротивления. Медный блок имел полость, куда зали- [c.127]

В разд. 5.1 отмечалось, что добавка небольщого количества магнитной примеси к некоторым металлам приводит к образованию локального магнитного момента и как следствие к появлению минимума сопротивления при низких температурах. Изучив свойства разбавленных сплавов железа с родием, Коулз [43] высказал предположение, что эти сплавы могут оказаться полезными при создании термометров сопротивления. Вместо того чтобы задать минимум сопротивления, добавка [c.231]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...