4.3 K~299 K温区Cu-ETP热膨胀系数原位实验测量研究

采用多模式微波谐振法,开展了定压气体折射率基准测温系统中谐振腔材料电解精炼韧铜(Cu-ETP)线性热膨胀系数的高精度原位实验测量及其不确定度分析研究,温度范围为4.3~299 K.针对不同的温度区间,采用了降温法(5~299 K)和控温法(4.3~26 K)两种实验测量方案,通过降温法测得的线性热膨胀系数标准不确定度优于2.2×10^(−7)K^(−1),其中,重复性是其测量不确定度的主要来源;通过控温法测得的线性热膨胀系数标准不确定度优于2.9×10^(−9)K^(−1),微波模式一致性和重复性是其测量不确定度的两大主要来源.由于控温稳定性高、微波测量噪声低,控温法所获得的线性热膨胀系数结果更为精确.最后,按照温区范围进一步发展了该系统内Cu-ETP材料线性热膨胀系数的计算方程,实现了实验数据与温度的高精度关联.

Cu-ETP等温压缩系数原位实验测量研究

电解精炼韧铜(Cu-ETP)通常用于制作基准级温度计中的核心部件微波谐振腔,其等温压缩系数对高准确度的热力学温度测量至关重要。但由于缺乏Cu-ETP在低温下的相关物性数据,常用高导无氧铜(OFHC)的等温压缩系数来近似Cu-ETP的等温压缩系数。为了获得Cu-ETP等温压缩系数的原位实验测量结果,在定压气体折射率基准级温度计实验系统的基础上,采用多模式微波谐振法测得了氖三相点(24.5561 K)处Cu-ETP的等温压缩系数,并计算了其不确定度。最终结果与通过间接计算得到的同温度下OFHC等温压缩系数之间具有较好的一致性且不确定度水平相当。参考氖三相点处Cu-ETP等温压缩系数的测量结果,获得了5~24 K温区内Cu-ETP等温压缩系数外推值。极低温区Cu-ETP等温压缩系数原位测量结果和外推计算结果可为热力学温度测量、气体基本热物性测量等提供参考数据。