AG 7.31 Hochtemperaturskala Aufgaben Darstellung und Weitergabe der Internationalen Temperaturskala (ITS-90) oberhalb 962 °C Darstellung und Weitergabe der spektralen Strahldichte im Bereich von 220 nm bis 13 μm und Kalibrierung der spektralen Strahldichte von Strahlungsquellen Kalibrierung der Strahlungstemperatur von Wolfram-Bandlampen und Hohlraumstrahlern oberhalb 962 °C Kalibrierung von Strahlungsthermometern und Thermografiekameras oberhalb 962 °C Messanlagen zur Darstellung und Weitergabe F & E Messanlagen Aktuelle Forschung und Ausblick Hochtemperatur-Messplatz für die Strahlungs- thermometrie (HOMER) Strahldichtekomparator-Messplatz (λ = 230 nm – 13 μm) Bestimmung des Emissions - grades für T Probe > 750 °C Neuartiges dynamisches Messprinzip basierend auf dem Laser-Flash Verfahren Forschung und Entwicklung Entwicklung und Untersuchung von eutektischen Kohlenstoff-Metall Hochtemperaturfixpunkten Thermodynamische Temperaturmessungen mit radiometrischen Methoden oberhalb 660 °C Entwicklung von Messverfahren zur Flächenbestimmung von radiometrischen Präzissionsblenden Messung des spektralen Emissionsgrades bei hohen Temperaturen Instrumentierung Quellengestützt: 4 Hochtemperaturstrahler BB3200pg: 20 mm Ø, 1000 °C - 3000 °C BB3500MP: bis 40 mm Ø, 1000 °C - 3300 °C Chino IR -80: Fixpunktstrahler für eutektische HTFP (Co-C, Pt-C, Re-C) Chino IR -R0A: Fixpunktstrahler für ITS-90 FP (Cu, Al) Detektorgestützt: Transfer -Strahlungsthermometer: LP5, LP3 Absolutradiometrisch kalibrierte Filterradiometer Raumtemperatur- strahler Wolfram- bandlampe (Prüfling) Goldfixpunkt- hohlraumstrahler ITS-90 Primärnormal (T 90 ) Gitterdoppel- monochromator (additiv) Verschiebetisch 3000 mm CCD-Kamera Chopper-Rad / Ordnungsfilter abbildender Spiegel f=600 mm absolut kalibriertes Filterradiometer Thermodynamische Temperatur T Hochtemperatur- hohlraumstrahler HTBB 3200pg Primärnormal Spektrale Strahldichte Präzisionsblenden SEV Si InGaAs InSb MCT HeNe SEV Detektor- Translationseinheit 800 mm 1500 mm 1800 mm Ziele 2017 / 2018 CCT-K10 (Realisierung ITS-90 von 960 °C bis 3000 °C): Erfolgreiche Teilnahme im Herbst 2017 EMPIR INK-2: Weiterentwicklung der thermodynamischen Temperaturmessung rückgeführt auf Synchrotronstrahlung; Bestimmung der thermodynamischen Temperatur an Re-C und WC-C Fixpunktzellen mit großer Apertur Darstellung der ITS-90: Entwicklung und Aufbau eines primären Cu-Fixpunktes Thermophysikalische Materialeigenschaften / Spektraler Emissionsgrad: Weiterentwicklung und Etablierung der Messmöglichkeiten für den spektralen Emissionsgrad oberhalb von 750 °C (induktive Probenheizung, Implementierung eines Spektrometers) Konzeption eines neuen Messplatzes: detektorgestützte, spektrale Charakterisierung von abbildenden/bildgebenden Detektorsystemen im Wellenlängenbereich des mittleren Infrarot (2 μm – 14 μm), Rückführung über großflächige thermische Detektoren als Transfernormale (gemeinsam mit AG 7.33) Langfristige Ziele Weitergabe der neuen Hochtemperaturskala auf der Grundlage von eutektischen Fixpunkten und absolut kalibrierten Filterradiometern Entwicklung von anwendungsspezifischen Methoden der Rückführung für die industrielle Hochtemperaturmessung : • Luft-/Raumfahrt (≈ 1300 °C bis 3000 °C) • Kerntechnische Sicherheit (≈ 1800 °C bis 2500 °C) • Herstellung hochschmelzender Metalle / „refractory metals“ ( > 2500 °C) • Siliziumcarbid und C/C (Carbon) Verbundwerkstoffe (bis über 2800 °C) • Herstellung von Eisen, Stahl, Glas und Keramik (bis etwa 1800 °C) Bildgebende Messtechnik: Entwicklung und Aufbau eines robotergestützten Messplatzes zur radiometrischen Charakterisierung und Kalibrierung von Kamera- systemen für ortsaufgelöste Strahldichte- / Temperaturmessungen Strahldichtekomparator-Messplatz: Erweiterung der Detektor-Instrumentierung (Fourier-Transform-Spektrometer) und Validierung des Messverfahrens Großflächiges, homogenes, optisches Quellen- Transfernormal variabler Strahldichte für die Erdfernerkundung und bildgebende Radiometrie Spektralbereich: 400 nm bis 1100 nm 40 cm Durchmesser Homogenität: besser als 1% Strahldichte variabel über mehr als zwei Größenordnungen ohne signifikante Änderung der spektralen Verteilung 400 mm Hochtemperatur- hohlraumstrahler HTBB 3200pg Primärnormal Spektrale Strahldichte absolut kalibriertes Filterradiometer Thermodynamische Temperatur T LAVRAS Physikalisch-Technische Bundesanstalt Dr. Richard Dieter Taubert Nationales Metrologieinstitut Arbeitsgruppe 7.31 Hochtemperaturskala Abbestraße 2 – 12 Telefon: 030 3481-7480 10587 Berlin Fax: 030 3481-69 7480 www.ptb.de E-Mail: [email protected]