Le 20 mai 2019, la phase de mise en œuvre de la redéfinition du système international d'unités (le SI) s'est achevée et les nouvelles définitions des unités sont entrées en vigueur. Actuellement, presque toutes les mesures de température effectuées dans le monde sont traçables à l'une des deux échelles définies : l’EIT-90 et l’EPBT-2000. Avec l'impulsion donnée par la redéfinition, il y aura une augmentation des approches de thermométrie primaire pour la réalisation et la diffusion de la température, directement en appliquant la définition du kelvin.
La réalisation du kelvin redéfini par la thermométrie primaire présentera un certain nombre d'avantages par rapport aux échelles définies. Avec le temps, les utilisateurs adopteront la thermométrie primaire, qui deviendra plus pratique à mettre en œuvre, en se fiant de moins en moins à la traçabilité à des échelles définies, ce qui améliorera la fiabilité des mesures à long terme. De plus, la partie basse température des échelles actuelles pourrait être remplacée par des approches plus simples de thermométrie primaire, tandis que la partie haute température sera remplacée par une radiométrie primaire indirecte plus robuste. Ce projet européen soutient la communauté mondiale de la métrologie dans la réalisation et la diffusion du kelvin redéfini.
Objectifs
Développer des techniques de thermométrie primaire à haute et basse température qui peuvent être utilisées pour réaliser et diffuser le kelvin redéfini
Effectuer des recherches pour assurer l'adéquation permanente de l'EIT-90
Entreprendre des recherches à plus long terme pour que la thermométrie primaire devienne la base de la traçabilité des températures sur toute la gamme de mesure
Résumé et premiers résultats
Les travaux de la métrologie française dans ce projet consisteront à piloter le premier lot de tâches concernant la réalisation et la dissémination du kelvin redéfini au-dessus de 1300 K : réalisation et caractérisation d’un ensemble de nouvelles cellules point fixe à haute température (tels que le point du WC-C à 3020 K), l’analyse des effets thermiques sur la reproductibilité des points fixes et la mesure de leur température thermodynamique. Il est également prévu de participer aux travaux sur la réalisation et la diffusion du kelvin en dessous de 25 K en mettant en œuvre une méthode originale de thermométrie acoustique rapide à gaz (dite « fast-AGT »). Elle sera utilisée pour déterminer la température thermodynamique de des points du Ne et du SF6, ce dernier étant développé dans le cadre de la contribution du RNMF au troisième lot de tâches concernant le maintien de l’EIT-90 (avec le remplacement à prévoir du point fixe du mercure pour des raisons sanitaires).
Impacts scientifiques et industriels
- À basse température (<25 K), la possibilité d'une traçabilité directe au kelvin redéfini grâce à une voie d'étalonnage simplifiée sera un apport intéressant pour les fabricants d'équipements cryogéniques
- À haute température (>1300 K), les développements auront un impact sur un large éventail d'industries, par exemple le traitement des matériaux et l'aérospatial/espace. La traçabilité actuelle de la thermométrie sans contact passe par l’étalonnage des thermomètres à rayonnement (avec des temps d'arrêt, et des coûts de d’étalonnage couteux).
- Dans la gamme des moyennes températures, le projet permettra de pouvoir continuer à utiliser l’EIT-90 - largement utilisée dans l’industrie - au meilleur niveau d’incertitude dans l’attente de futurs développements en thermométrie primaire. L'un des premiers impacts sera le remplacement du point fixe du mercure (Hg).
Publications et communications
MACHIN G., ENGERT J., GAVIOSO R., GIANFRANI L., HAHTELA O., PERUZZI A., MCEVOY H., SADLI M., SPARASCI F. et WOOLLIAMS E., “The redefined kelvin: implementation to realisation”, TEMPMEKO 2019, Chengdu, République populaire de Chine, 10-14 juin 2019
SADLI M., BOURSON F., BRIAUDEAU S., SALIM S., KOZLOVA O., RONGIONE L. et KOSMALSKI S., “Assessement of the mise en pratique of the new kelvin at high temperature: a case study at LNE CNAM”, TEMPMEKO 2019, Chengdu, République populaire de Chine 10-14 juin 2019
SADLI M., “Practical implications of the new definition of the kelvin (invited plenary session)”, TEMPMEKO 2019, Chengdu, République populaire de Chine, 10-14 juin 2019
SADLI M., SPARASCI F. et PITRE L., “The Mise-en-Pratique of the new definition of the kelvin: what happens next?”, 19th International Metrology Congress (CIM), Paris, France, 24-26 septembre 2019
HU J., ZHANG H., GAO B., PLIMMER M., SPARASCI F. et PITRE L., "Active suppression of temperature oscillation from a pulse-tube cryocooler in a cryogen-free cryostat: Part 2. Experimental realization", Cryogenics, vol 109, 2020.
Partenaires
- CEM (SP)
- CMI (CZ)
- INRIM (IT)
- INTiBS (PL)
- IPQ (PT)
- LNE (FR)
- CNAM (FR)
- MIKES (FI)
- MIRS/UL-FE/LMK (SL)
- NPL (UK)
- PTB (DE)
- SMU (SK)
- UME (TK)
- VSL (NL)
Dans le cadre de ce projet, la métrologie française travaille avec le TIPC-CAS (Technical Institute of Physics and Chemistry of the Chinese Academy of Sciences).