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Inmetro desenvolve célula de liga eutética dopada para termometria de radiação

A Célula será usada em comparações-chave internacionais, pelo Bureau International des Poids et Mesures, em substituição às lâmpadas de fita de tungstênio.

Ações Inovadoras

Comparação-chave entre os padrões primários de temperatura de radiação permite rastreabilidade das medições entre os institutos metrológicos mundiais. O processo vem sendo realizado com lâmpadas de fita de tungstênio de alta estabilidade, que não são mais adequadas como artefatos de comparação para termometria de radiação de alta temperatura, por conta de sua fragilidade, de terem tamanho de alvo pequeno, de serem limitadas com relação à faixa de temperatura e de não serem corpos negros. A célula de liga eutética níquel-carbono dopada, desenvolvida na Divisão de Metrologia Térmica do Inmetro, pode superar os problemas existentes ao usar aquelas lâmpadas em comparações da Escala Internacional de Temperatura de 1990 (EIT-90) entre Institutos Nacionais de Metrologia (INMs). Para comprovar a validade do conceito, o Comitê Consultivo de Termometria (CCT) do Bureau International des Poids et Mesures (BIPM) utilizará esse novo tipo de artefato na próxima comparação chave de termometria de radiação em temperaturas acima da temperatura de solidificação da prata (961,78 ºC), juntamente com termômetros de radiação e células de pontos fixos tradicionais. 

Duas células foram preenchidas no Inmetro e enviadas ao NPL (UK), que é o laboratório piloto da comparação. Uma das células será utilizada junto com os artefatos da comparação-chave CCT-K10. Caso haja algum dano em uma célula durante as medições nos diversos INMs participantes, outra será utilizada. Após a circulação, as células retornarão ao Inmetro. A comparação está prevista para os próximos dois anos.

Outro fator importante na utilização da célula dopada nessa comparação é que os institutos participantes não têm conhecimento da temperatura de fusão das células – somente o Laboratório de Pirometria do Inmetro tem esse conhecimento.

O desenvolvimento da célula é resultado do estudo de doutorado do especialista da Divisão de Metrologia Térmica/Laboratório de Pirometria, Renato Nunes Teixeira, com orientações dos professores Alcir de Faro Orlando e Grahan Machin, da Pontificia Universidade Católica do Rio de Janeiro – PUC-Rio e do National Physical Laboratory – NPL-UK, respectivamente. O trabalho demonstrou o conceito de utilização de pontos fixos de alta temperatura (PFATs) que tenham temperaturas desconhecidas e assim sejam adequados como artefatos de comparações “às cegas”.Quatro desses novos PFATs foram projetados, construídos, preenchidos e medidos. A liga eutética base selecionada foi Ni-C.As células Ni-C foram dopadas em duas concentrações diferentes com elementos selecionados em uma tentativa bem sucedida de modificar temperatura de transição do eutético puro em alguns décimos de graus Celsius. As temperaturas de realização das células eutéticas determinadas no Inmetro foram comparadas com aquelas previstas por simulação termoquímica, usando programas e bancos de dados de propriedades termoquímicas adequados. Além disso, foram utilizadas para realizar uma comparação “às cegas” do Inmetro com o NPL – UK, que não sabia “a priori” quais eram essas temperaturas. Resultados muito bons foram alcançados (concordância das escalas e estabilidade das células) com diferenças da ordem de 0,01 ºC em 1329 ºC entre os dois institutos, demonstrando que as células dopadas são artefatos de comparação de alta temperatura bastante adequados para a termometria de radiação.

Gráfico: Efeito da adição de cobre (Cu) no eutético Ni-C.

Saiba mais:

http://link.springer.com/article/10.1007/s10765-014-1571-y

http://scitation.aip.org/content/aip/proceeding/aipcp/10.1063/1.4821388


 

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