کم درجہ حرارت کی پیمائش

کریوجینک نظاموں میں کم درجہ حرارت کی پیمائش میں بنیادی طور پر درجہ حرارت کی پیمائش ، ویکیوم پیمائش ، مائع کی سطح کی پیمائش اور بہاؤ کی پیمائش شامل ہے۔

درجہ حرارت کی پیمائش کے لئے بین الاقوامی متحد معیار بین الاقوامی درجہ حرارت پیمانے (آئی ٹی ایس) ہے۔ میرے ملک نے درجہ حرارت کے اس پیمانے کو کئی سالوں سے قومی قانونی درجہ حرارت کی پیمائش پیمانے کے طور پر اپنایا ہے۔ درجہ حرارت کا پیمانہ فی الحال استعمال کیا جاتا ہے 1990 کے بین الاقوامی درجہ حرارت پیمانے (اس کا -1990)۔

درجہ حرارت کی پیمائش کو ماپنے والے درجہ حرارت کی حد کے مطابق پیمائش کے آلے کا انتخاب کرنا چاہئے ، بنیادی طور پر تھرمامیٹر۔ یہاں عام طور پر استعمال ہونے والے متعدد تھرمامیٹر ہیں۔

1. دھات کے خلاف مزاحمت تھرمامیٹر

کسی کنڈکٹر یا سیمیکمڈکٹر کی مزاحمتی درجہ حرارت کے ساتھ تبدیل ہوتی ہے ، جو ایک سادہ اور قابل اعتماد مزاحمت تھرمامیٹر کی بنیاد ہے۔ 961.78 ڈگری سے نیچے ، بین الاقوامی درجہ حرارت کا پیمانہ پلاٹینم مزاحمتی تھرمامیٹر کا استعمال کرتا ہے۔ پلاٹینم کے علاوہ ، دیگر مواد جیسے تانبے ، نکل اور انڈیم کو مزاحمتی تھرمامیٹر مواد کے طور پر استعمال کیا گیا ہے۔ نکل کمرے کے درجہ حرارت پر اخترتی کا شکار ہے ، لہذا وقت کے ساتھ مزاحمتی تبدیلی ، اور تھرمامیٹر کا استحکام ناقص ہے۔ کم درجہ حرارت پر پلاٹینم مزاحمت کے مقابلے میں انڈیم مزاحمت تھرمامیٹرز میں زیادہ حساسیت ہوتی ہے۔

مزاحمتی تھرمامیٹر انسٹال کرنے کا ایک اہم حصہ تھرمل اور مکینیکل تناؤ کو ختم کرنا ہے ، کیونکہ تناؤ اضافی مزاحمت پیدا کرے گا۔ بکتر بند پلاٹینم مزاحمت تھرمامیٹر اکثر صنعتی پیداوار میں استعمال ہوتے ہیں۔ یہ تھرمامیٹر عام طور پر ایک بیلناکار دھات کے خول میں ڈھل جاتے ہیں جس کا قطر تقریبا 4 ملی میٹر اور تقریبا 10 ~ 12 ملی میٹر کی لمبائی ہوتا ہے۔

2. سیمیکمڈکٹر مزاحمت تھرمامیٹر

چونکہ سیمیکمڈکٹرز کی چالکتا درجہ حرارت سے متعلق ہے ، لہذا اس مواد کو مزاحمتی تھرمامیٹر کے طور پر استعمال کیا جاسکتا ہے۔ اعلی درجہ حرارت کے حالات میں ، مزاحمیت (چالکتا کا الٹا) تھرموڈینیٹک درجہ حرارت کے الٹا کے قابل عمل کام کے متناسب ہے ، جو سیمیکمڈکٹرز کی کوندکٹو خصوصیات کی خصوصیات ہے۔ کم درجہ حرارت کے حالات میں ، ترسیل نجاست کی موجودگی (الیکٹرانوں کو جاری کرنا یا قبول کرنا) کی وجہ سے ہے۔

جرمینیم مزاحمتی تھرمامیٹر ایک وسیع پیمانے پر استعمال شدہ سیمیکمڈکٹر مزاحمتی تھرمامیٹر ہے ، جس میں مطلوبہ مزاحمت کی خصوصیات کو حاصل کرنے کے لئے آرسنک ، گیلیم یا اینٹیمونی ڈوپ کیا جاتا ہے۔ جرمینیم دھات کے خانے میں مہر لگا ہوا ہے اور چار لیڈز منسلک ہیں۔ صنعتی جرمنیئم مزاحموں کی عام کام کرنے کی حد 1.5 اور 100 K کے درمیان ہوتی ہے۔ جرمنیئم مزاحمتی تھرمامیٹر عام طور پر سات درجہ حرارت پوائنٹس پر کیلیبریٹ ہوتے ہیں۔

کاربن مزاحمتی تھرمامیٹرز کو اعلی حساسیت ، کم قیمت ، چھوٹا سائز ، اور کاربن مزاحمت کے نسبتا simple آسان مزاحمت درجہ حرارت وکر کی وجہ سے کم درجہ حرارت کی پیمائش کے لئے تھرمامیٹر کے طور پر بڑے پیمانے پر استعمال کیا گیا ہے۔

3. تھرموکوپل تھرمامیٹر

درجہ حرارت کی پیمائش کے لئے عام درجہ حرارت کی حد اور کم درجہ حرارت کے ماحول میں تھرموکوپلس کا استعمال کیا جاسکتا ہے۔ تھرموکوپل کا ایک جنکشن درجہ حرارت میں ماپا جاتا ہے ، اور دوسرا جنکشن حوالہ درجہ حرارت کے ماحول میں رکھا جاتا ہے۔ مثال کے طور پر: آئس غسل کو حوالہ نقطہ کے طور پر استعمال کرنا اور تھرموکوپل کے ساتھ کم درجہ حرارت کی پیمائش کرنا ، اگر مطلوبہ درجہ حرارت کی قرارداد 0} 1K کے بارے میں ہے ، تو جب ماپنے والے تھرمو الیکٹرک صلاحیت 5MV یا اس سے اوپر ہے تو ، پیمائش کرنے والے آلے میں 1μV کی درستگی ہونی چاہئے۔ اگر مائع نائٹروجن غسل (یا مائع ہائیڈروجن غسل) کو ایک حوالہ نقطہ کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے تو ، کل تھرمو الیکٹرک صلاحیت کو کم کیا جائے گا۔ کم درجہ حرارت کا حوالہ نقطہ استعمال کرنے کا فائدہ یہ ہے کہ تھرموکوپل تار کے ساتھ ساتھ ترسیل کی گرمی کو بہت کم کیا جاسکتا ہے۔

درجہ حرارت کا اشارہ انشانکن وکر کے تعلقات (ایک خاص حوالہ درجہ حرارت کے مطابق) کے ذریعہ ماپا تھرمو الیکٹرک صلاحیت کو تبدیل کرکے طے کیا جاسکتا ہے۔

یہاں تین عام کم درجہ حرارت تھرموکوپلس ہیں: تانبے کا کانسٹنٹن (ٹی قسم) ، نکل-کرومیم کونسٹنٹن (ای قسم) ، اور نکل-کرومیم-نکیل سلیکون (کے قسم) تھرموکوپلس ، جو عام طور پر درجہ حرارت کی پیمائش کی حد میں استعمال ہوتے ہیں {7 {7}} ڈگری میں عام طور پر استعمال ہوتے ہیں۔ نکل-کرومیم گڈ آئرن (آئرن ماس کا حصہ 3 ٪ ہے) تھرموکوپلس 10 ~ 180K کے کم درجہ حرارت کی حد میں استعمال کیا جاسکتا ہے۔

تھرموکوپلس کا ایک نقصان یہ ہے کہ تھرمو الیکٹرک کی صلاحیت بہت چھوٹی ہوتی ہے ، عام طور پر ملیوالولٹ کی سطح میں۔ یہ مسئلہ تھرموکوپل کے ڈھیر کی تشکیل کے ل several کئی تھرموکوپلس کا استعمال کرکے حل کیا جاسکتا ہے۔ تھرموکوپل کے ڈھیر کی تھرمو الیکٹرک صلاحیت اسٹیکڈ تھرموکوپلس کی تھرمو الیکٹرک صلاحیتوں کا مجموعہ ہے ، یعنی ، N تھرموکوپلس کی تھرمو الیکٹرک صلاحیت کسی ایک تھرموکوپل کی تھرمو الیکٹرک صلاحیت کے اوقات ہے۔

تھرموکوپل تار کے ساتھ گرمی کی ترسیل تھرموکوپل درجہ حرارت کی پیمائش میں سنگین غلطیوں کا سبب بن سکتی ہے۔ اس صورتحال کو کم کرنے کے ل ther ، تھرموکوپل تار کی ایک خاص لمبائی کم درجہ حرارت آئسوڈرمل ماحول (حرارت سنک) سے گزرنے دیں ، تاکہ غلطی کو کم کیا جائے۔ اس کے علاوہ ، ایک بہت ہی چھوٹے قطر تھرموکوپل تار کا استعمال درجہ حرارت کی پیمائش کی غلطی کو بھی بہت کم کرسکتا ہے۔

4. بخارات کا دباؤ تھرمامیٹر

بخارات کے دباؤ تھرمامیٹر اس پراپرٹی کا استعمال کرکے درجہ حرارت کی پیمائش کرتے ہیں کہ مائع کا سنترپت بخارات دباؤ بخار کے ساتھ رابطے میں مائع کے درجہ حرارت کا ایک مقررہ کام ہے۔ تھرمامیٹر خالص گیس سے بھرا ہوا درجہ حرارت بلب پر مشتمل ہوتا ہے ، جسے درجہ حرارت کی حد میں گاڑھایا جاسکتا ہے۔ درجہ حرارت کا بلب ایک کیشکا ٹیوب کے ذریعے دباؤ پیمائش کرنے والے آلے سے منسلک ہوتا ہے۔

بخارات کے دباؤ تھرمامیٹر کا فائدہ یہ ہے کہ ان کا اطلاق درجہ حرارت کی حد میں اعلی حساسیت ہے۔ مثال کے طور پر ، درجہ حرارت 63 ~ 80 K میں ، نائٹروجن تھرمامیٹر کی حساسیت 15 ~ 3 KPa/k ہے۔ اسی طرح ، وانپ پریشر تھرمامیٹرز کو مستقل حجم یا گیس غیر مثالیوں جیسے مستقل حجم گیس تھرمامیٹرز کے لئے اصلاح کی ضرورت نہیں ہے۔ اس قسم کے تھرمامیٹر کا ایک بڑا نقصان یہ ہے کہ درجہ حرارت کی پیمائش کی حد بہت چھوٹی ہے ، اور ایک مائع استعمال نہیں کیا جاسکتا ہے تاکہ تمام درجہ حرارت کو مائع سے لے کر محیطی درجہ حرارت تک پیمائش کی جاسکے۔ اگرچہ وانپ پریشر تھرمامیٹر کو ٹرپل پوائنٹ سے اہم نقطہ تک درجہ حرارت کی پیمائش کرنے کے لئے استعمال کیا جاسکتا ہے ، لیکن یہ تھرمامیٹر عام طور پر صرف 5 ~ 250KPA کے بخارات کے دباؤ کی حد میں درجہ حرارت کی پیمائش کے لئے استعمال ہوتے ہیں۔

تھرمامیٹر میں سیال کی پاکیزگی نازک ہے ، اور تھوڑی مقدار میں نجاستوں سے بخارات کے دباؤ کو خالص مادے کے سنترپت بخارات کے دباؤ اور درجہ حرارت کے مابین تعلقات سے انحراف کرنے کا سبب بنے گا۔ ایک ہی وقت میں ، یہ نوٹ کرنا چاہئے کہ طے شدہ حجم کافی چھوٹا ہونا چاہئے اور جڑنے والے پائپ کا درجہ حرارت درجہ حرارت سینسنگ پیکیج کے درجہ حرارت سے کم نہیں ہونا چاہئے۔