La demande croissante de la gestion thermique dans diverses industries (énergie, micro et nanoélectronique...) a fait naître le besoin de techniques de caractérisation thermique fiables à l'échelle micro- et nanométrique. La microscopie thermique à balayage (SThM pour « Scanning Thermal Microscopy » en anglais) est un outil intéressant pour la caractérisation des propriétés thermiques et l'étude des mécanismes de transfert de chaleur à ces échelles. Cependant, certains aspects métrologiques restent un défi pour la mesure quantitative et traçable de la conductivité thermique avec la technique SThM. L'objectif de ce travail est d'améliorer la métrologie associée à la mesure de la conductivité thermique avec le SThM pour obtenir des mesures quantitatives, traçables et fiables.

L'une des principales contributions de ce travail est l'établissement d'un nouveau modèle 3D par la méthode des éléments finis (MEF) pour la deuxième génération de la sonde Palladium afin de décrire plus précisément la dissipation de la chaleur en son sein ainsi que les différents mécanismes de transfert de chaleur qui se produisent entre la pointe et l’échantillon.

Les résultats de simulation révèlent l'influence de la résistance thermique d’interface sur la réponse thermique et la sensibilité de la technique à ce paramètre tant dans l'air que dans le vide. Le transfert de chaleur par conduction en régime balistique (au contact), qui est généralement négligé dans les modèles décrits dans les articles publiés, a été intégré dans le modèle 3D. L'étude met en évidence la nécessité de prendre en compte ce transfert de chaleur lorsque les mesures sont effectuées dans le vide.

Une étude comparative entre le modèle 3D MEF et le modèle analytique généralement, utilisé expérimentalement pour étalonner les sondes résistives, évalue l'applicabilité de l'approche analytique pour les mesures de conductivité thermique et met en évidence ses limites et les améliorations possibles.

La partie expérimentale de ce travail se concentre sur l'amélioration de l’installation expérimentale du laboratoire de mesure et d’essais et des protocoles de mesure pour une mesure plus précise et répétable (reproductible). En outre, une courbe d'étalonnage expérimentale est établie et l'incertitude associée est évaluée à l'aide d'une nouvelle approche.

Les résultats montrent que les améliorations apportées à l’installation et aux protocoles de mesure réduisent l'incertitude associée au mesurande, diminuant ainsi l'incertitude associée à l'estimation de la conductivité thermique.

L'analyse expérimentale met en évidence que des mesures quantitatives et traçables de la conductivité thermique (pour des échantillons où le transfert de chaleur est principalement diffusif) avec la technique SThM sont possibles pour les matériaux à faible conductivité thermique (actuellement limitée de 0,187 W.m^-1.K^-1 à 10 W.m^-1.K^-1) avec une incertitude relative inférieure à 20 % (k=2).

modélisation en élément finis, évaluation de l’incertitude, conductivité thermique, microscopie thermique à balayage, sonde résistive, nano échelle.

La thèse porte sur la métrologie des températures inférieures à 1 kelvin, une plage où les effets quantiques influencent fortement les propriétés physiques des fluides et des matériaux. Une thermométrie fiable, en lien étroit avec la température thermodynamique, est essentielle dans ce domaine, tant pour la recherche fondamentale que pour les applications technologiques, en particulier avec le développement des expériences spatiales à très basse température et des technologies quantiques fonctionnant à des températures de l’ordre du millikelvin.

L’Échelle Internationale de Température de 1990 (EIT-90) est définie jusqu’à 650 mK. En dessous de cette limite, la seule référence reconnue internationalement est l’Échelle Provisoire de Basse Température de 2000 (PLTS-2000), qui couvre la plage de 0,9 mK à 1 K et repose sur la courbe de fusion universelle de l’hélium-3 ultrapure. En parallèle, des thermomètres secondaires étalonnés par rapport à PLTS-2000 jouent un rôle clé dans la dissémination de cette échelle vers les laboratoires ne disposant pas d’un accès direct aux mesures de la courbe de fusion de l’hélium-3.

L’objectif principal du travail a été de mettre en œuvre PLTS-2000 au LNE-CNAM, en assurant une mesure rigoureuse de la courbe de fusion de l’hélium-3 et de sa relation avec la température conformément aux recommandations de l’échelle. Un second objectif a consisté à réaliser une comparaison avec un thermomètre à fluctuations de champ magnétique (MFFT), un thermomètre primaire relatif permettant de mesurer directement la température thermodynamique via la mesure du bruit magnétique thermique. Enfin, deux thermomètres secondaires couramment utilisés en dessous de 1 kelvin, un thermomètre à sel paramagnétique (CMN) et un dispositif de référence supraconducteur (SRD1000), ont été étalonnés dans l'échelle PLTS-2000, et leur performance a été évaluée en termes de stabilité et de reproductibilité.

Les principaux résultats de ce travail sont les suivants :

1. La meilleure réalisation de PLTS-2000 a été caractérisée avec une incertitude relative de u_r(T₂₀₀₀) ≈ 0,025×[T₂₀₀₀/(1 mK)]^−0,82 dans la plage de 8 mK à 800 mK. Deux autres réalisations, sur la base de thermomètres à courbe de fusion différents, ont des incertitudes environ quatre fois plus élevées.

2. Un thermomètre MFFT du commerce a été étalonné à un point fixe de température (le minimum de la courbe de fusion), permettant d’atteindre une incertitude relative de u_r(T_MFFT) ≈ 0,002 entre 0,9 mK et le point d’étalonnage. Cette performance dépasse les spécifications du fabricant d'un facteur 5.

3. Une comparaison directe a montré que le MFFT était cohérent avec PLTS-2000, aux incertitudes près de sa réalisation, sur toute la plage de température. Cet accord renforce la validité de PLTS-2000 et démontre qu’un laboratoire utilisateur de MFFT peut atteindre la précision de PLTS-2000 en utilisant un MFFT étalonné, sans pour autant disposer d'un thermomètre à courbe de fusion.

4. Un écart constant de l’ordre de T_MFFT − T₂₀₀₀ ≈ 0,2 mK a été mesuré. Il est attribué à un bruit externe d’origine inconnue affectant le MFFT. Cet écart souligne la nécessité d’utiliser un étalon de vérification, tel qu’un SRD, pour surveiller d’éventuelles dérives qui induiraient un décalage lors d’une utilisation prolongée d’un MFFT étalonné.

5. Des études détaillées ont été menées sur les températures de transition T_c de trois SRD1000 du commerce. Ces travaux ont permis :

— de confirmer la sensibilité apparente de T_c aux champs magnétiques résiduels, aux courants de mesure et au filtrage électronique ;

— d’ajuster la courbe de transition complète pour extraire une valeur plus précise de T_c que les méthodes classiques ;

— de mesurer la stabilité à long terme (20 ans) du T_c de six matériaux contenus dans un seul dispositif ;

— de montrer que la dispersion des T_c entre dispositifs est bien plus importante que la précision sur un même échantillon, justifiant ainsi l’intérêt d’un étalonnage individuel pour la dissémination précise de PLTS-2000 via les SRD1000.

6. Un thermomètre CMN a montré une excellente résolution et un temps de réponse court, le rendant particulièrement adapté au contrôle dynamique de température à très basse température.

7. L’alliage d’étain-argent contenant 6 % d’argent a été identifié comme la soudure optimale pour les connexions cryogéniques délicates.

Ce travail contribue à renforcer le cadre métrologique de la thermométrie en dessous de 1 K au LNE, consolidant à la fois la validation de PLTS-2000 comme référence et sa dissémination pratique au sein de la communauté des mesures cryogéniques.

métrologie, thermométrie aux basses températures, PLTS-2000, courbe de fusion de l’hélium-3, thermométrie primaire, thermométrie secondaire, thermométrie par fluctuations de champ magnétique, thermomètre au sel paramagnétique, dispositif de référence supraconducteur, cryostat à dilution.

ADIBEKYAN A., SCHUMACHER J., PATTELLI L., MANARA J., MERIÇ S., BAZKIR Ã., CUCCHI C., SPRENGARD C., PÉREZ G., CAMPOS J., HAMEURY J., ANDERSSON A., CLAUSEN S., RASMUSSEN A., BELOTTI C., EFTHYMIOU S., ASSIMAKOPOULOS M.N., PAPADAKI D., MANOOCHERI F., LLADOS A., JARAMILLO-FERNANDEZ J., GIONFINI T., ORTISI M., PETER A., KLEINBUB M., BANTE J., DONATH L., HERZOG H. et MONTE C., “Emissivity and Reflectivity Measurements for Passive Radiative Cooling Technologies”, International Journal of Thermophysics, 2025, 46, 5, DOI: 10.1007/s10765-025-03532-6.

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FAVREAU J.O., GEORGIN E. et MERLONE A., “Use of heat pipes for industrial calibration of platinum resistance thermometers”, Poster, TEMPMEKO – ISHM 2025, Reims, France, 20-24 octobre 2025.

FERNICOLA V., ARPINO F., BELTRAMINO G., BENYON R., BOGGIO S., CASTRILLO A., CHIODO N., CORTELLESA G., CUCCARO R., DESCHERMEIER R., EBERT V., ENESCU D., FATEEV A., FERNANDEZ-VICENTE T., GARCÍA GALLEGOS J., GEORGIN E., GIANFRANI L., HAWES N., HUDOKLIN D., GLIESE P.J., KLEIN T., KOK G., NASIBLI H., NOBAKHT R., PANMAN M., PAREDES X., RADICEVIC I., PÉREZ-SANZ F.J., PERSIJN S., ROJO A., ROSSO L., SAIRANEN H., SEGOVIA J.J., SÖDERBLOM H., SPARASCI F., STRNAD R., STRNADOVÁ L., TABANDEH S. et VAN DIJK M., “A European-wide measurement infrastructure for trace water in ultra-pure process gases”, Poster, TEMPMEKO – ISHM 2025, Reims, France, 20-24 octobre 2025.

FERREUX E., STESHCHENKO T., SHAKESPEARE C., KOZLOVA O., BRIANT T., MARTEL T., BRAIVE R., GHORBEL I., GIGGIO L.A., COMBRIÉ S., DE ROSSI A., PITRE L., SPARASCI F. et BRIAUDEAU S., “Thermometry with optomechanical resonators from 4 K to 300 K”, TEMPMEKO – ISHM 2025, Reims, France, 20-24 octobre 2025.

FLEURENCE N., DOURI S., GOMÈS S., DELVALLÉE A., HAMEURY J. et FELTIN N., “Study of self-heated resistive probe wear in scanning thermal microscopy (SThM)”, TEMPMEKO – ISHM 2025, Reims, France, 20-24 octobre 2025.

GAMBETTE P., GAVIOSO R.M., SPARASCI F. et PITRE L., “Temperature control at 5.4 K for a cryogenic quantum pressure standard”, Poster, TEMPMEKO – ISHM 2025, Reims, France, 20-24 octobre 2025.

GAO B., ZHANG H.Y., GUO W.X., KONG X.J., SONG Y.N., LIU S.Q., LUO E.C. et PITRE L., “Implementing new kelvin at temperatures below 25 K”, TEMPMEKO – ISHM 2025, Reims, France, 20-24 octobre 2025.

GEORGIN E., CHEVALIER V. et TALLAWI B., “Traceability in trace moisture measurement: a mixed-flow humid air generator developped at LNE-CETIAT”, Poster, TEMPMEKO – ISHM 2025, Reims, France, 20-24 octobre 2025.

GEORGIN E., FURTADO A., CHEVALIER V., VUILLAT F., ZENEBE F., SUBAS Ö. et SCHWINGHAMMER M., “Inter-Laboratory Comparison on Humidity Calibration: Collaboration Between LNE-CETIAT and PI GmbH”, Poster, TEMPMEKO – ISHM 2025, Reims, France, 20-24 octobre 2025.

GUO W., ZHANG H., GAO B., TAUZIN C. et PITRE L., “Disseminating PLTS-2000 temperature below 1 K using a superconducting reference device”, TEMPMEKO – ISHM 2025, Reims, France, 20-24 octobre 2025.

HAY B., BEAUMONT O. et HAMEURY J., “Improving SI-traceability of high temperature thermal diffusivity measurements for space applications”, TEMPMEKO – ISHM 2025, Reims, France, 20-24 octobre 2025.

KNAZOVICKÁ L., BOURSON F., BOJKOVSKI J., BROBERG P., CLAUSEN S., GOZONUNDE C., HOLMSTEN M., KRÁLOVÁ M., MANUIR M.I., MLACNIK V., NÆSBY RASMUSSEN A., NASIBLI H., OPEL K., PAVLÁSEK P., SADLI M., ZUZEK V. et FALNES OLSEN A.A., “Extensive sharing of knowledge and experience in the field of high-temperature radiation thermometry”, Poster, TEMPMEKO – ISHM 2025, Reims, France, 20-24 octobre 2025.

KONG X., LIU S., SONG Y., ZHANG H., GUO W., GAO B. et PITRE L., “Towards direct realisation of the ITS-90 in a primary gas thermometer between 2 K and 5 K”, Poster, TEMPMEKO – ISHM 2025, Reims, France, 20-24 octobre 2025.

KOZLOVA O., BRAIVE R., BRIANT T., BRIAUDEAU S., DU G., EISERMANN R., FERREUX E., GAVIOSO R.M., IMBRAGUGLIO D., JORDAN J.E., KHOKHAR M., KRENEK S., MACHIN G., MARKO I., MARTEL T., MARTIN M.J., NORTE R.A., PITRE L., POURJAMAL S., QUEISSER M., REBOLLEDO I., SANCHEZ I., SCHMID D., SPARASCI F., STEENEKEN P.G., STESHCHENKO T., SWEENEY S.J., TABANDEH S., WINZER G., ZAMORA GÓMEZ A.V., ZELAN M. et ZIMMERMANN L., “Overview of EURAMET project: Photonic and Quantum Sensors for Practical Integrated Primary Thermometry (PhoQuS-T)”, Poster, TEMPMEKO – ISHM 2025, Reims, France, 20-24 octobre 2025.

KRENEK S., EISERMANN R., FAILLEAU G., LU X., THOMAS P.J. et KJELDSEN H., “The INFOTherm project – Research and calibration infrastructure for fibre-optic thermometry”, TEMPMEKO – ISHM 2025, Reims, France, 20-24 octobre 2025.

LAVERGNE T., RISEGARI L. et SPARASCI F., “Comparative study of CSPRTs and acoustic thermometry between 24 K and 300 K”, Poster, TEMPMEKO – ISHM 2025, Reims, France, 20-24 octobre 2025.

LIU S.Q., KONG X.J., ZHANG H.Y., GAO B. et PITRE L., “Research on rapid temperature control methods in 2K to 5K thermodynamic temperature measurement device”, Poster, TEMPMEKO – ISHM 2025, Reims, France, 20-24 octobre 2025.

MARTIN C., SPARASCI F., TRUONG D. et RISEGARI L., “Development of metallic fixed-point cells between Indium and Aluminium point at LNE-CNAM: expanding know-how for the dissemination of the new kelvin definition”, Poster, TEMPMEKO – ISHM 2025, Reims, France, 20-24 octobre 2025.

MCEVOY H.C., LOWE D.H., MACHIN G., MARTIN M.J., MANTILLA J.M., ANHALT K., SADLI M., BOURSON F., LU X., YOO Y., YOON H., TODD A.D.W., SASAJIMA N. et YAMADA Y., “Outcome of the CCT comparison of ITS 90 realisations above the silver point”, TEMPMEKO – ISHM 2025, Reims, France, 20-24 octobre 2025.

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DEDYULIN S., PERUZZI A., DEL CAMPO D., GARCIA IZQUIERDO B.C., GOMEZ M.E., QUELHAS K.N.,  NETO M.A.P., LOZANO B.M., EUSEBIO L., YANG I., SPARASCI F., MARTIN C., RISEGARI L., SAUNDERS P., MOLLOY E., YAN X.K., SUN J.P., FENG  X.J., ZHANG J.T., HO M.-K.,  NAKANO T., WIDIATMO J.V., SAITO I., EJIGU E., PEARCE J., RUDTSCH S., BUENGER L., KALEMCI M.,  UYTUN A., BRUIN-BARENDREGT C., PANMAN M., WHITE D.R. et POSSOLO A., "From CCT-K7 to CCT-K7.2021: approaching the definition of the triple point of water temperature", Tenth International Temperature Symposium, Anaheim, CA USA, 3-7 avril 2023.

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KOWAL A., SPARASCI F., PAN C., TAUZIN C., ZHANG H., GAO B. et PITRE L., "Direct comparison of 3He and 4He vapor-pressure thermometers at LNE-Cnam within their overlapping temperature range", Tenth International Temperature Symposium, Anaheim, CA USA, 3-7 avril 2023.

LOWE D., MACHIN G., MANTILLA J., MARTIN M.J., GIRARD F., FLORIO M., SADLI M., BOURSON F., NASIBLI H. et PEHLIVAN O., "High-Temperature fixed-point furnace uncertainty", Tenth International Temperature Symposium, Anaheim, CA USA, 3-7 avril 2023.

MACHIN G., SADLI M., ENGERT J., KIRSTE A., PEARCE J. et GAVIOSO R., "Progress with realizing the redefined kelvin", Tenth International Temperature Symposium, Anaheim, CA USA, 3-7 avril 2023.

PAVLASEK P., RISEGARI L. ET SPARASCI F., "Capsule and Long stem SPRT calibration by low volume fixed point of Sulfur Hexafluoride (SF6)", Tenth International Temperature Symposium, Anaheim, CA USA, 3-7 avril 2023.

PEARCE J.V., RUSBY R.L., VELTCHEVA R.I., DEL CAMPO D., GARCIA IZQUIERDO C., MERLONE A., COPPA G., KOWAL A., EUSEBIO L., BOJKOVSKI J., ŽUZEK V., SPARASCI F., PAVLASEK P., KALEMCI M., UYTUN A. et PERUZZI A., "Realizing the redefined kelvin: Extending the life of the ITS-90", Tenth International Temperature Symposium, Anaheim, CA USA, 3-7 avril 2023.

SADLI M., BOURSON F., LOWE D., ANHALT K., TAUBERT D., MARTIN M.J., MANTILLA J.M., GIRARD F., FLORIO M., GÖZÖNÜNDE C., NASIBLI H., KNAZOVICKA L., SASAJIMA N., LU X., KOZLOVA O., BRIAUDEAU S. et MACHIN G., "Realizing the redefined kelvin: thermodynamic temperatures of Fe-C, Pd-C, Ru-C and WC-C for the mise-en-pratique of the kelvin up to 3020 K", Tenth International Temperature Symposium, Anaheim, CA USA, 3-7 avril 2023.

SADLI M., PITRE L., BRIAUDEAU S., BOURSON F. et SPARASCI F., "Relative thermodynamic temperature over the whole temperature range", Tenth International Temperature Symposium, Anaheim, CA USA, 3-7 avril 2023.

SONG Y., KONG X., ZHANG H., GAO B., SPARASCI F., LUO E. et PITRE L., "Establishing and maintaining the ITS-90 Wire scale at CAS using Rhodium-Iron resistance thermometers from 5K to 24.5K", Tenth International Temperature Symposium, Anaheim, CA USA, 3-7 avril 2023.

ROURKE P.M.C., GAISER C., GAVIOSO R.M., KAWAMURA Y., MACHIN G., MÜLLER I., SADLI M., SAUNDERS P., YANG I. et ZHANG J., "The CCT Task Group on digitalization", Tenth International Temperature Symposium, Anaheim, CA USA, 3-7 avril 2023.

TAUZIN C., SPARACI F., PLIMMER M.D. et PITRE L., "Thermometry below 1 K, a comparison of several reference sensors based on different physics principles at LNE-Cnam", Tenth International Temperature Symposium, Anaheim, CA USA, 3-7 avril 2023.

La mesure de la teneur en humidité dans les matériaux solides, telle qu’elle ait une grande exactitude et soit traçable au SI, est un défi technique et scientifique. La difficulté provient de la grande diversité des mesurandes, issues de techniques de mesure extrêmement variées. Ceci est renforcé par la variabilité des propriétés physiques et chimiques des matériaux en présence de la molécule d’eau. Ainsi les matériaux peuvent être affectés au travers de leur composition chimique, leur structure, leur texture, leur propriété mécanique et leur propriété thermique.

Les méthodes usuelles de mesure de l’humidité, classées dans la catégorie des méthodes primaires sur le plan métrologique, sont parfois limitées par la durée de l’analyse, la taille de l’échantillon, la complexité des matériaux solides et nécessitent assez souvent des conditions environnementales de laboratoire. Néanmoins, ces méthodes présentent la meilleure exactitude et les incertitudes les plus faibles. Pour permettre une meilleure dissémination de la traçabilité métrologique, et pallier certaines limites des méthodes de référence, des méthodes de mesure alternatives sont nécessaires. Elles visent à améliorer les mesures de l’humidité sur site ou pour permettre l’étalonnage de dispositifs déjà installés sur des procédés industriels, ceci pendant une durée relativement courte et un environnement pouvant être contraignant : température, vibrations, encrassement, perturbations électromagnétiques.

Parmi les solutions identifiées, il existe plusieurs méthodes, entrant dans la catégorie des méthodes secondaires, telles que la spectroscopie électromagnétique, la mesure infrarouge, la microscopie électronique et la thermographie. Ces méthodes sont prometteuses pour mesurer l’humidité des solides, mais souvent leurs principes de mesure conduisent à des mesurandes différents de ceux des méthodes primaires. Néanmoins, elles permettent de caractériser les propriétés physiques et chimiques des matériaux et peuvent être utilisées pour déterminer leur humidité, sous réserve de réaliser un étalonnage par rapport à l’une des techniques primaires pour en assurer la traçabilité au SI.

La première partie du travail a eu pour objectif de valider une cellule de mesure coaxiale, développée au LNE-CETIAT, pour la mesure de la permittivité diélectrique. Cette validation s’est faite par une comparaison à l’outil EpsiMu® et à une sonde à effet de bout, en utilisant des matériaux de référence identifiés dans la littérature. Ensuite, le développement et la caractérisation d’un instrument de transfert ont été réalisés : il s’agit d’une cavité résonante cylindrique. Cet équipement industriel a notamment été étudié avec des matériaux de référence et dérivés du bois. La cavité permet de mesurer les propriétés diélectriques des matériaux, en prenant soin toutefois de procéder à l’identification de certains paramètres caractéristiques, au moyen de la cellule coaxiale.

La deuxième partie a été consacrée à l’étude, l’amélioration et le développement des protocoles expérimentaux associés au déploiement de méthodes de référence. Ceci a concerné la méthode de perte au séchage et deux méthodes électrolytiques : la titration Karl Fischer coulométrique et l’électrolyse de l’acide phosphorique issu de la combinaison de la vapeur d’eau et du pentoxyde phosphorique. Les méthodes de mesure ainsi que les bilans d’incertitude ont été validés via des comparaisons intra et inter laboratoires.

Enfin, en combinant la caractérisation électromagnétique de la cavité résonante et l’une des méthodes primaires, des courbes d’étalonnage ont pu être établies entre les grandeurs diélectriques mesurées et l’humidité des matériaux. Ainsi l’instrument développé permet de mesurer l’humidité dans les solides de manière non destructive et dans un temps d’analyse très court. La démonstration de son application a pu être faite sur un site industriel pour étalonner un instrument mesurant l’humidité de granulés et de plaquettes de bois.

traçabilité, teneur en humidité, métrologie, microonde, permittivité, solide

Consultez la thèse (FR) : HAL-04302278

En 2018, la 26^e Conférence Générale des Poids et Mesures (CGPM) a redéfini les différentes unités du Système International (SI) en particulier le kelvin, unité de température, qui se base désormais sur la valeur fixée de la constante de Boltzmann kB. Cette redéfinition a suscité le développement de nouveaux capteurs de température primaire permettant la dissémination du nouveau Kelvin. Les capteurs se basant sur les technologies quantiques sont très plébiscites par la communauté de métrologie.

Dans ce contexte, nous proposons un capteur de température multimodal dont le fonctionnement repose sur les propriétés optique et optomécanique d’un cristal optomécanique à cristaux photoniques 1D. Sous l’effet de la température le résonateur voit sa fréquence de résonance optique se décaler et le mouvement Brownien induit par le bain thermique environnant varier. Ces deux effets permettent de remonter à la température du résonateur de deux manières différentes, à condition de pouvoir calibrer la chaîne de mesure. Ce type de résonateurs optomécanique ouvre la voie vers des capteurs de température primaires auto-calibres avec des corrélations quantiques résultantes de la force de pression de radiation exercée par la lumière.

optomécanique, capteur de température, cristal photonique, cristal phononique, corrélation quantique

Consultez la thèse (EN) : HAL-04047507

Ce document détaille le développement d’un système de thermométrie acoustique. Il permettrait d’estimer la température moyenne T le long d’un chemin de mesure de distance d par voie optique afin de mieux déterminer l’indice de réfraction de l’air. Le principe de fonctionnement est la mesure de la vitesse acoustique v via une mesure de temps de vol τ =d/v d’une onde ultrasonore (40 kHz). L’extraction de T à partir de la vitesse sonore se fait à l’aide de l’équation de Cramer reliant la vitesse v aux paramètres atmosphériques (température, pression, humidité et concentration de gaz carbonique). Les performances de différentes méthodes d’estimation de τ sur six types de signaux (monofréquence ou modulé, enveloppes rectangulaire, Gaussienne ou Blackman) notamment l’intercorrélation ont été évaluées et une procédure d’étalonnage par rapport à des thermomètres de référence disposés le long du trajet a été développée. L’incertitude atteinte pour des mesures de température est de 90 mK sur 10 m.

thermométrie acoustique, intercorrélation, ultrasons, indice de réfraction, mesure optique de grande distance

Consultez la thèse (FR) : https://theses.hal.science/tel-03997959v1/document

BRIANT T., KRENEK S., CUPERTINO A., LOUBAR F., BRAIVE R., WEITUSCHAT L., RAMOS D., MARTIN M.J., POSTIGO P.A., CASAS A., EISERMANN R., SCHMID D., TABANDEH S., HAHTELA O., POURJAMAL S., KOZLOVA O., KROKER S., DICKMANN W., ZIMMERMANN L., WINZER G., MARTEL T., STEENEKEN P.G., NORTE R.A. and BRIAUDEAU S., “Photonic and Optomechanical Thermometry”, Optics, 2022, 3, 2, DOI: 10.3390/opt3020017. 

GAISER C., FELLMUTH B., GAVIOSO R.M., KALEMCI M., KYTIN V., NAKANO T., POKHODUN A., ROURKE P.M.C., RUSBY R., SPARASCI F., STEUR P.P.M, TEW W.L., UNDERWOOD R., WHITE R., YANG I. and ZHANG J., “2022 Update for the Differences Between Thermodynamic Temperature and ITS-90 Below 335 K”, J. Phys. Chem. Ref. Data, 2022, 51, DOI: 10.1063/5.0131026.

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