Publications

BACQUART T., ARRHENIUS K., PERSIJN S., ROJO A., Auprêtre F., GOZLAN B., MOORE N., MORRIS A., FISCHER A., MURUGAN A., Bartlett S., DOUCET G., LARIDANT F., Gernot E., Fernandez T.E., Gomez C., CARRE M., DE REALS G. et HALOUA F., "Hydrogen fuel quality from two main production processes: Steam methane reforming and proton exchange membrane water electrolysis", Journal of Power Sources, 444, Décembre 2019, 227170, DOI: 10.1016/j.jpowsour.2019.227170

CHEN Y.Y., ZHANG H.Y., SONG Y.N., CHANGZHAO P., GAO B., LIU W.J., CHEN H., HAN D.X., LUO E.C., PLIMMER M., SPARASCI F. et PITRE L., “Thermal response characteristics of a SPRIGT primary thermometry system”, Cryogenics, 97, 2019, 1-6

JULIEN L., NEZ F., THOMAS M., ESPEL P., ZIANE D., PINOT P., PIQUEMAL F., CLADE P., GUELLATI-KHELIFA S., DJORDJEVIC S., POIRIER W., SCHOPFER F., THEVENOT O., PITRE L. et SADLI M., « Le nouveau Système international d’unités – Le kilogramme, l’ampère, la mole et le kelvin redéfinis », Reflets de la physique, 62, juin 2019;, 11-31, DOI: 10.1051/refdp/201962011

Nguyen T. P., Thiery L., Euphrasie S., Gomès S., Hay B. et Vairac P., “Calibration of thermocouple-based scanning thermal microscope in active mode (2ω method)”. Proceedings of the 29th CIE session, Review of Scientific Instruments, 90, 2019, 114901

PAVLASEK P., STRNAD R., BLAHUT A., JELÍNEK M., FAILLEAU G., SADLI M., ARIFOVIC N., DIRIL A. et LANGLEY M., “Procedure for an Investigation of Drift Behavior of Noble Metal Thermocouples at High Temperature”, International Journal of Thermophysics, 40, 28 mars 2019, 47, DOI: 10.1007/s10765-019-2511-7

PITRE L., PLIMMER M.D., SPARASCI F. et HIMBERT M.E., “Determinations of the Boltzmann constant”, C.R. Physique, 1, 2019, 129-139

RAZOUK R., Beaumont O. et Hay B., “A new accurate calorimetric method for the enthalpy of fusion measurements up to 1000 °C”, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 136, 2019,1163-1171

ROURKE P.M.C., GAISER C., GAO B., MADONNA RIPA D., MOLDOVER M.R, PITRE L. et UNDERWOOD R.J., “Refractive-index gas thermometry”, Metrologia, 56, avril 2019, 032001

ZHANG H.Y., LIU W.J., GAO B., CHEN Y.Y., PAN C.Z., SONG Y.N., CHEN H., HAN D.X., HU J.F., LUO E.C. et PITRE L., “A high-stability quasi-spherical resonator in SPRIGT for microwave frequency measurements at low temperatures”, Science Bulletin, 64, 2019, 5, 286-288

Communications

RAZOUK R., "Les initiatives du LNE pour la mise en place de références métrologiques en enthalpie de fusion et capacité thermique massique entre 23°C et 3000°C", 6e Journées Annuelles du GdR TherMatht "Thermodynamique des Matériaux à Haute Température", Laboratoire SIMAP Grenoble, 24-25 janvier 2019

FAILLEAU G., BEAUMONT O., DELEPINE-LESOILLE S., COURTHIAL B., MARTINOT F. et HAY B., “Metrological Capabilities for Thermo-Mechanical Characterization of Distributed Sensing Systems”, GO2S 2019, Paris, France, février 2019

FLEURENCE N., DELVALLEE A. et SCHOPFER F., « Présentation des résultats de mesures par MPTR sur les échantillons GrapheneXT (graphene oxyde deposited on Si wafer) et d’une cartographie en conductivité thermique par SThM d’un flocon de graphène fourni par le VAMAS », Réunion Graphene Flagship Validation Service, Paris, France, mars 2019

FLEURENCE N., “Development of new validation measurements at LNE under Graphene Flagship – Core 2 – Thermophysical properties of graphene-based materials”, réunion du Validation Service du Graphene Flagship, LNE, Paris, France, 11 mars 2019

HAY B., “HI-TRACE - Industrial process optimization through improved metrology of thermophysical properties”, Euramet TC-T, Turin, Italie, 9-12 avril 2019

PAN C.Z., SONG Y.N., ZHANG H.Y., HU J.F., LIU W.J., CHEN H., HAN D.X., GAO B., LUO E.C., SPARASCI F. et PITRE L., “Active control temperature oscillation from pulse tube cryocooler and its application in chinese sprigt”, 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

IMBRAGUGLIO D., SPARASCI F., GAVIOSO R.M., PITRE L., MADONNA RIPA D., GIRAUDI D., MARTIN C. et STEUR P.P.M., “Comparison between LNE CNAM and INRIM on realizations of the ITS 90 at cryogenic temperatures”, TEMPMEKO 2019, Chengdu, République populaire de Chine 10-14 juin 2019

SPARASCI F., ROURKE P.M.C., MARTIN C. et PITRE L., “Comparison of CSPRT calibrations between LNE CNAM and NRC in the range 13.8 K 273.16 K”, TEMPMEKO 2019, Chengdu, République populaire de Chine, 10-14 juin 2019

ŠESTAN D., SADLI M., BOURSON F., ZVIZDIĆ D., MILUTINOVIĆ M., ŠARIRI K., “Development and performance investigation of a new variable temperature blackbody”, TEMPMEKO 2019, Chengdu, République populaire de Chine, 10-14 juin 2019

CHIODO N., BERG R., GEORGIN E., SPARASCI F., PITRE L., “Differential microwave hygrometer for high precision measurements over a wide range: recent progress”, TEMPMEKO 2019, Chengdu, République populaire de Chine, 10-14 juin 2019

HAY B., ANHALT K., BOBORIDIS K., CATALDI M., DENNER T., HARTMANN J., VIDI S., LORRETTE C., MANARA J., MILOSEVIC N., PICHLER P., RAZOUK R., SARGE S. et WU J., “EMPIR HI-TRACE Project - Metrological facilities for measuring thermophysical properties up to 3000 °C”, TEMPMEKO 2019, Chengdu, République populaire de Chine, 10-14 juin 2019

HUDOKLIN D., GEORGIN E., AYTEKIN S., BELL S.A., BENYON R., BERGERUD A. R. et al., "Euramet p1189 interlaboratory comparison of relative humidity realisations", TEMPMEKO 2019, Chengdu, République populaire de Chine, 10-14 juin 2019

BRIAUDEAU S., LOUBAR F., BRIANT T., BRAIVE R., KOZLOVA O., DEL CAMPO D., POSTIGO P.A., RUDTSCH S., KRENEK S., KROKER S., ZIMMERMANN L., STEENEKEN P., NORTE R., SONIN P. et HAHTELA O., “EURAMET Project: Photonic And Optomechanical Sensors For Nanoscaled And Quantum Thermometry”, TEMPMEKO 2019, Chengdu, République populaire de Chine, 10-14 juin 2019

DEL CAMPO D., ABDELAZIZ Y., ANAGNOSTOU M., ARIFOVIC N., BERGERUD R.A., BOJKOVSKI J., CIOCARLAN E., EDLER F., ELLIOT C., HATHELA O., HODZIC N., HOLMSTEN M., IACOMINI L., KOZICKI M., NEDIALKOV S, SADLI M., SIMIC S., STRNAD R. et TURZO-ANDRAS E., “EURAMET.T S3: results and calculation of comparison reference value”, TEMPMEKO 2019, Chengdu, République populaire de Chine, 10-14 juin 2019

CHEN H., HAN D.X., GAO B., ZHANG H.Y., PAN C.Z., LIU W.J., SONG Y.N., HU J.F., LUO E.C., GAMBETTE P. et PITRE L., “Experiment study on PG 7601 behavior with and without piston rotation”, TEMPMEKO 2019, Chengdu, République populaire de Chine, 10-14 juin 2019

ZHANG H.Y., GAO B., LIU W.J., PAN C.Z., SONG Y.N., CHEN H., HAN D.X., HU J.F., LUO E.C. et PITRE L., ”How to realize sub-ppb frequency measurement in a quasi-sphere resonator at low temperatures”, TEMPMEKO 2019, Chengdu, République populaire de Chine, 10-14 juin 2019

HU J.F., JIN H., PAN C.Z., SONG Y.N., ZHANG H.Y., LIU W.J., CHEN H., HAN D.X., GAO B., DAI W., LUO E.C. et PITRE L. “Investigate on reducing temperature oscillation of cryostat for primary thermometry”, TEMPMEKO 2019, Chengdu, République populaire de Chine, 10-14 juin 2019

GEORGIN E., "Latest improvements in humidity calibration means at LNE-CETIAT", TEMPMEKO 2019, Chengdu, République populaire de Chine, 10-14 juin 2019

RAZOUK R., HAY B. et BEAUMONT O., “LNE Initiatives in the development of metrological reference facility for specific heat measurements at high temperatures (up to 3000 °C)”, TEMPMEKO 2019, Chengdu, République populaire de Chine, 10-14 juin 2019

DEDYULIN S.N., EMMS R., J PEARCE.V., PERUZZI A., RUDTSCH S., SPARASCI F. et TODD A.D.W., “Long term stability of triple point of water cells at NRC”, TEMPMEKO 2019, Chengdu, République populaire de Chine, 10-14 juin 2019

FLEURENCE N., FAILLEAU G., BEAUMONT O. et HAY B., “Metal-carbon fixed point for temperature calibration of radiation thermometers”, TEMPMEKO 2019, Chengdu, République populaire de Chine, 10-14 juin 2019

GEORGIN E., "Metrology of transient humidity measurements: dynamic generation and measurement of humidity", TEMPMEKO 2019, Chengdu, République populaire de Chine, 10-14 juin 2019

ZHANG H.Y., LIU W.J., GAO B., ROURKE P.M.C., GAVIOSO R.M., MADONNA RIPA D., IMBRAGUGLIO D., SPARASCI F. et PITRE L., “Microwave method for closure of quasi spherical resonators at INRIM, LNE, NRC AND TIPC CAS”, TEMPMEKO 2019, Chengdu, République populaire de Chine, 10-14 juin 2019

PAN C.Z., ZHANG H.Y., J HU.F., SONG Y.N., LIU W.J., CHEN H., HAN D.X., GAO B., LUO E.C., SPARASCI F. et PITRE L., “Numerical and experimental study of hydrostatic pressure correction in sprigt”, TEMPMEKO 2019, Chengdu, République populaire de Chine, 10-14 juin 2019

DU S.Q., CHEN H., HAN D.X., GAO B., SUN X., YU B. et PITRE L., “Numerical study on the pid control scheme for pressure stabilization in single pressure refractive-index gas thermometry”, TEMPMEKO 2019, Chengdu, République populaire de Chine, 10-14 juin 2019

TODD A., ANHALT K., BLOEMBERGEN P., KHLEVNOY B., LOWE D., MACHIN G., SADLI M., SASAJIMA N. et SAUNDERS P., “On the uncertainties in the thermodynamic temperature of high temperature fixed points”, 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

GAO B., ZHANG H.Y., PAN C.Z., HAN D.X., CHEN H., LIU W.J., SONG Y.N., HU J.F., LUO E.C. et PITRE L., “Preliminary results of sprigt on thermodynamic temperature measurement at low temperatures”, TEMPMEKO 2019, Chengdu, République populaire de Chine, 10-14 juin 2019

FREDERICH H., PITRE L., RISEGARI L., MARTIN C., PLIMMER M.D. et SPARASCI F. “Primary acoustic thermometry between 13 K and 300 K and comparison with the ITS 90 scale at LNE CNAM”, TEMPMEKO 2019, Chengdu, République populaire de Chine, 10-14 juin 2019

KOZLOVA O., MOUFAREJ E., MARTIN C., DARQUIE B., DAUSSY C. et BRIAUDEAU S. “Recent progress towards implementng the new kelvin using doppler broadening thermometry”, TEMPMEKO 2019, Chengdu, République populaire de Chine, 10-14 juin 2019

GEORGIN E., "Study of lambda sensor for high temperature and humidity measurement", TEMPMEKO 2019, Chengdu, République populaire de Chine, 10-14 juin 2019

BRIAUDEAU S., BOURSON F., SADLI M. et KOZLOVA O., “Synthetic double wavelength technique”, TEMPMEKO 2019, Chengdu, République populaire de Chine, 10-14 juin 2019

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

BOURSON F., SALIM S., BRIAUDEAU S., KOZLOVA O. et SADLI M., “Thermodynamic temperature of the freezing points of zn, al and ag by a radiometric method at 1550 nm”, TEMPMEKO 2019, Chengdu, République populaire de Chine, 10-14 juin 2019

ZHANG H.Y., CHEN H., GAO B., HAN D.X., PAN C.Z., LIU W.J., SONG Y.N., HU J.F., LUO E.C. et PITRE L., “Uncertainty budget of the single-pressure refrictive index gas thermometry at 5 K-24.5561 K”, TEMPMEKO 2019, Chengdu, République populaire de Chine, 10-14 juin 2019

GUIANVARC'H C., LAVERGNE T., RISEGARI L., HONZIK P., RODRIGUES D. et GAVIOSO R.M., Temperature effects on the mechanical-acoustic properties of condenser microphones: experimental characterization » Proceedings of the ICA 2019 and EAA Euroregio : 23rd International Congress on Acoustics, integrating 4th EAA Euroregio 2019, Aachen, Allemagne, 9-13 septembre 2019

LOUBAR F. et al., "Optomechanical sensors for nano-scaled and quantum thermometry", Vienna Summer School on Complex Quantum Systems 2019, Vienne, Autriche, 16–20 septembre 2019

LIU W.J., ZHANG H.Y., GAO B., PAN C.Z., D HAN.X., HU J.F., SONG Y.N., CHEN H., KONG X.J., LUO E.C. et PITRE L., “Investigation on different frequency scanning methods in SPRIGT at low temperatures”, The 23rd IMEKO TC4 International Symposium, , Xi'an, République populaire de Chine, 17-20 septembre 2019

FAILLEAU G., BEAUMONT O., DELEPINE-LESOILLE S., BERTRAND J., COURTHIAL B., MARTINOT F. et HAY B., “Caractérisation Thermo-Mécanique de Systèmes de Mesures Réparties par Fibre Optique”, 19th International Metrology Congress (CIM), , Paris, France 24-26 septembre 2019

FLEURENCE N., FAILLEAU G., BEAUMONT O. et HAY B., “High temperature fixed points for in-situ verification of radiation thermometers”, 19th International Metrology Congress (CIM), Paris, France, 24-26 septembre 2019

HAMEURY J., CLAUSEN S., MANOOCHERI F., LANEVSKI D., KERSTING R., MANARA J., ARDUINI M.C., MEISEL T., KIRMES A., MONTE C., ADIBEKYAN A., KONONOGOVA E., PALACIO E. et SIMON H., “Improvement of Emissivity Measurements on Reflective Insulation Materials - JRP - n08 EMIRIM”, 19th International Metrology Congress (CIM), Paris, France, 24-26 septembre 2019

HAY B., MILOSEVIC N., HAMEURY J., STEPANIC N., FAILLEAU G. et FILTZ J.-R., “Interlaboratory Comparison on thermal conductivity measurements by GHP at LNE and VINČA”, 19th International Metrology Congress (CIM), Paris, France, 24-26 septembre 2019

HAY B., ANHALT K., BOBORIDIS K., CATALDI M., DENNER T., FLEURENCE N., HARTMANN J., KNOPP K., LORRETTE C., MANARA J., MILDEOVA P., MILOSEVIC N., MORRELL R., PICHLER P., POTTLACHER G., RAZOUK R., SARGE S., VLAHOVIC L., VIDI S., WEYHE M., WRIGHT L. et WU J., “Metrological facilities for measuring thermophysical properties up to 3000 °C: status of EMPIR Hi-TRACE project”, 19th International Metrology Congress (CIM), Paris, France, 24-26 septembre 2019

GEORGIN E., BERNARD N. et SALEM M., "New calibration facility developed at LNE-CETIAT", 19th International Metrology Congress (CIM), Paris, France, 24-26 septembre 2019

GAO B., ZHANG H.Y., PAN C.Z., HAN D., CHEN H., LIU W.J., SONG Y.N., HU J.F., LUO E.C. et PITRE L., “Progress towards SPRIGT from 5 K to 25 K with pressures up to 60 kPa”, 19th International Metrology Congress (CIM), Paris, France, 24-26 septembre 2019

GEORGIN E., Response time measurement of hygrometers at LNE-CETIAT, 19th International Metrology Congress (CIM), Paris, France, 24-26 septembre 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

RAZOUK R., HAY B. et BEAUMONT O., “Toward a metrological reference facility for specific heat measurements at high temperatures (up to 3000 °C)”, 19th International Metrology Congress (CIM), Paris, France, 24-26 septembre 2019

PITRE L., “Superconducting Microwave Cavity Quantum Pressure Standard in the range 200 Pa to 20 kPa” AVS 66th INTERNATIONAL SYMPOSIUM & EXHIBITION, Columbus, Ohio, USA, 20-25 octobre 2019

LOUBAR F. et al., "Optomechanical sensors for nanoscaled and quantum thermometry", 4rd Annual Meeting of the GdR MecaQ, Palaiseau, France, 3-4 octobre 2019

LOUBAR F. et al., "Optomechanical sensors for nanoscaled and quantum thermometry", International conference on quantum Metrology and Sensing", IQuMS-2019, Paris, France, 9-13 décembre 2019

Ce projet européen (NanoWires) a pour but de promouvoir le développement de dispositifs de récupération d’énergie en facilitant le contrôle de leurs performances, avant et après production. Le projet vise à développer des outils et méthodes traçables pour la caractérisation de dispositifs de récupération d'énergie constitués de nanofils.

Objectifs du JRP

Caractérisation nanodimensionnelle à haut débit des capteurs d'énergie à base de nanofils (NW) (> 108 nanofils/cm2) incluant les mesures de formes 3D (cylindrique, prismatique, pyramidale) et de rugosité des parois latérales ;

Caractérisation nanoélectrique à haut débit de cellules solaires à base de nanofils semi-conducteurs (à l’aide d’un AFM à pointe conductrice , d’un SMM et d’une sonde MEMS) ;

Caractérisation nanomécanique à haut débit de dispositifs NW et des récupérateurs d'énergie électromécaniques prenant en compte la flexion et la compression locales des nanofils ;

Caractérisation thermoélectrique, fondée sur l'imagerie thermique rapide, des nanofils (conductivité thermique inférieure à 10 W/(m·K) ;

Faciliter l'adoption de la technologie et de l'infrastructure de mesure développées dans le cadre du projet par la chaîne d'approvisionnement des mesures, les organismes d'élaboration de normes (IEC TC 113 et IEC TC 82) et les utilisateurs finaux (fabricants de cellules solaires et de générateurs d'énergie).

Résumé et résultats

La collecte d'énergie à partir de sources renouvelables (solaire, chaleur et mouvement) est une solution de premier plan pour créer de petites quantités d'énergie électrique dans des zones difficiles d'accès, et les dispositifs de récupération d'énergie apparaissent comme essentiels dans la problématique mondiale d’une meilleure gestion de l’énergie.

Les systèmes de récupération d'énergie à base de nanofils (NW) sont déjà très performants mais, en raison de la dimension nanométrique (nm) des fils et de la grande taille (mètre carré) des dispositifs, ils restent difficiles à tester et à caractériser. Les propriétés globales des dispositifs sont mesurables mais il reste impossible de faire un lien entre les caractéristiques et performances de chaque nanofils et celles du dispositif dans son ensemble. Ce projet vise donc à développer une métrologie fiable et rapide pour qualifier et contrôler les systèmes de récupération d'énergie constitués de nanofils (semiconducteurs).

Le projet a débuté en septembre 2020 pour une durée de 3 années. Le programme de travail est réparti entre 17 partenaires, dont 7 laboratoires d’EURAMET et 10 laboratoires externes. Le projet est structuré en 4 lots de travail technique et 2 lots de management et de diffusion des connaissances :

WP1 - Caractérisation nanodimensionnelle des nanofils (NW),
WP2 - Caractérisation nanoélectrique de cellules solaires à base de nanofils,
WP3 - Méthodes de mesure nanomécanique,
WP4 - Imagerie thermique des surfaces de dispositifs à base de nanofils,
WP5 - Création d’impact,
WP6 - Management et coordination.

Le LNE participe à tous les lots de travail technique et coordonne le lot relatif à la caractérisation traçable au SI des propriétés électriques des nanofils (semi-conducteurs) constitutifs de cellules solaires. Trois équipes du LNE sont engagées dans ce projet : métrologie électrique, métrologie nano-dimensionnelle et métrologie des propriétés thermiques des matériaux.

Concernant la métrologie électrique, ce JRP complète les travaux du LNE entrepris en métrologie électrique à l'échelle nanométrique menés notamment dans le cadre du projet MetroSMM. 

Pour obtenir plus d'informations sur le projet "JRP NanoWires" : site internet du JRP https://www.ptb.de/empir2020/nanowires/

Impacts attendus

  • Industrialisation : Possibilité de mesurer rapidement et simultanément plusieurs caractéristiques des dispositifs fabriqués (dimensions géométriques, propriétés électriques, thermiques et mécaniques des nanomatériaux) donnant accès au contrôle qualité de la performance des dispositifs de récupération d’énergie ; La métrologie à haut débit appliquée au contrôle de la qualité des dispositifs innovants de collecte et de stockage de l'énergie améliorera considérablement la compétitivité des industries manufacturières européennes des semi-conducteurs et de l'énergie.
  • Connaissances scientifiques : Accès aux principales spécifications géométriques des NW ayant des rapports de proportion géométrique élevés, contribuant à l'évolution des nanomatériaux et de la nanométrologie ;
  • Normalisation : Transfert des résultats métrologiques sur les cellules solaires à ondes naturelles vers les comités de normalisation (comité technique 113 de la CEI "Nanotechnologie pour les produits et systèmes électrotechniques" et comité technique 82 de la CEI "Systèmes d'énergie solaire photovoltaïque") pour favoriser la création de nouvelles normes ; possibilité de créer de nouvelles normes de mesure par la diffusion de guides de bonnes pratiques aux comités techniques CEI TC 47 « Dispositifs à semi-conducteurs », au comité technique ISO TC 164 « Essais mécaniques des métaux » et au comité technique allemand VDI/VDE-GMA 3.41 « Technologie de mesure des surfaces dans le domaine des micro et nanomètres » ;
  • Société/environnement : Possibilité d’effectuer des contrôles de la qualité des dispositifs nouvellement développés pour la collecte ou le stockage d'énergie et, par conséquent, promotion et accélération du développement de ces nouvelles nanotechnologies pour l'industrie des énergies renouvelables ; participation à l’implication de l'Europe pour limiter le changement climatique induit par les activités humaines.

Partenaires & Collaborations

Le projet européen (JRP) est coordonné par le PTB (Allemagne) et réunit 17 partenaires dont 6 français :

  • PTB et Technische Universitaet Braunschweig (TUBS), Allemagne
  • CMI, République tchèque
  • DFM, Danemark
  • GUM et Politechnika Wrocławska (PWR), Pologne
  • INRIM, Italie
  • LNE, CNRS-UPS/C2N et GEEPS, INL/ECL, LPICM et Concept Scientifique Instruments (CSI), France
  • VSL, Pays-Bas
  • Aalto, Finlande
  • Electrosciences Limited (ELECTRO), Royaume-Uni
  • GETec Microscopy (GET), Autriche
  • College of the Holy and Undivided Trinity of Queen Elizabeth near Dublin (TCD), Irlande
  • Universidad Autonoma de Barcelona (UAB), Espagne

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).

La révision du système international d'unité (SI) a été adoptée en novembre 2018,  par la Conférence générale des poids et mesures, pour mise en application le 20 mai 2019. La nouvelle définition du kelvin repose dorénavant sur la constante de Boltzmann k. Cette définition impacte les laboratoires nationaux de métrologie (LNM) qui pourront assurer la mise en pratique du kelvin (MeP-K) par n'importe quel moyen faisant intervenir k. Les LNM ont à saisir toutes les opportunités offertes pour mettre en œuvre la réalisation du kelvin et sa mise en pratique. La MeP-K se fera donc, non plus seulement à partir de l'Echelle Internationale de Température (EIT-90), basée sur des points fixes de références et des méthodes d'extrapolation, mais en lien direct avec la définition. Par voie de conséquence, les LNM pourront définir avec une meilleure exactitude les écarts entre la température thermodynamique T et la température T90 définie dans l'EIT-90. Ils auront la possibilité de disséminer T à partir d'artefacts (points fixes de référence ou d'instruments) étalonnés directement en température thermodynamique. La pyrométrie optique profitera de cette redéfinition qui donne tout son sens aux méthodes radiométriques faisant intervenir la loi de Planck, donc la constante de Boltzmann.

Ce projet est intimement lié au projet européen Real-K (Realising the redefined kelvin) portant sur la réalisation du kelvin en lien avec la définition. Il comporte des travaux visant à définir de nouvelles références - points fixes et instruments- et a pour objectif la MeP-K entre 800 K et 3000 K, avec une incertitude inférieure à celle de la réalisation de l'EIT-90.

Objectifs

Améliorer la couverture du domaine 1 357 K à 3 000 K par de nouveaux points fixes caractérisés en température thermodynamique avec uTut90

Réaliser et disséminer la température thermodynamique par voie radiométrique vers les moyennes températures jusqu’à 800 K

Concevoir des points fixes robustes raccordés directement aux références nationales (en température thermodynamique) et adaptés à des conditions de mise en œuvre différentes de celles des cellules de référence

Caractériser l’écart constaté d'environ 40 mK entre 𝑡90 (𝐶𝑢)−𝑡90 (𝐴𝑔) (non unicité de l'EIT-90) et maitriser les écarts de réalisation de l’EIT-90 avec la longueur d’onde

Résumé et premiers résultats

La première étape consiste en la fabrication d'un lot de quatre points fixes basés sur des transitions de phase d'alliage métal-carbone, de températures réparties entre 1426 K et 3022 K. Elle est directement liée à la deuxième, consacrée à l'estimation des effets thermiques sur la reproductibilité des transitions de phase des points fixes. L'objectif de ces deux étapes est de concevoir et caractériser des références robustes de température de changement de phase reproductibles. La troisième étape vise à attribuer une température thermodynamique à ces quatre nouveaux point fixes, qui associés à ceux déjà caractérisés dans le cadre du projet européen InK (Implementing the new kelvin), va constituer un lot solide de neuf références en lien direct avec la nouvelle définition : TCu = 1358 K, TCo-C = 1597 K, TFe-C = 1426 K, TCo-C = 1597 K, TPd-C = 1765 K, TPt-C = 2011 K, TRu-C = 2226 K, TRe-C = 2747 K et TWC-C = 3011 K. La quatrième étape est une extension de la troisième vers les "basses températures" (jusqu'à 800 K). Elle vise à étendre les références pyrométriques en recouvrant le domaine où le thermomètre à résistance de platine (instrument de référence jusqu'à 1235 K) atteint ses limites.

Impacts scientifiques et industriels

  • Contribution à l’élaboration de la future mise en pratique de la définition du
  • Dissémination de T par voie radiométrique jusqu’à 800 K
  • Sur le long terme, ce projet profitera directement à l'industrie qui accèdera de manière plus directe, donc plus fiable, aux références de température thermodynamique.

Partenaires

Participants du projet européen Real-K

Dans les dernières années, la communauté scientifique internationale a entrepris de nombreuses activités de recherche visant à redéfinir l’unité de température, le kelvin. La voie choisie a été celle de remplacer l’artefact du point triple de l’eau par une constante fondamentale, celle de Boltzmann k. La mise en pratique associée à la définition du kelvin constitue une thématique qui nécessite des travaux importants dans les années à venir pour que les approches expérimentales de la réalisation et de la diffusion de la température thermodynamique deviennent une réalité. Dans cette optique, les cellules à points fixes auront encore un rôle fondamental. Ce projet vise à étudier et réaliser des nouvelles cellules pour accompagner la transition entre les échelles de température existantes et la possible nouvelle échelle qui va se définir dans le futur

Objectifs

Utiliser le savoir-faire des techniques de réalisation des cellules pour en réaliser de nouvelles et en améliorer la conception

Identifier et caractériser un remplaçant approprié pour le point triple du mercure, dont l'utilisation pourrait être interdite assez rapidement par les traités internationaux

Affecter aux changement de phases des points fixes des températures thermodynamiques pour rendre possible la dissémination de la température thermodynamique

Résumé et premiers résultats

La réalisation de nouvelles cellules (Aluminium, Zinc, Etain, Indium) permettra de renforcer les lots des références nationales du laboratoire pour assurer une continuité en interne et améliorer le niveau des références. Le second point fondamental de ce projet est la recherche, l’identification et la caractérisation d’un remplaçant approprié pour le point triple du mercure, dont l'utilisation pourrait être interdite assez rapidement par les traités internationaux. Les candidats retenus pour la réalisation de nouvelles cellules avec des températures proches de celle du point triple du mercure (t90 = -38.8344 °C) sont le dioxyde de carbone CO2 avec une température t90 ≈ -56.558 °C et l’Hexafluorure de soufre SF6 avec une température t90 ≈ -49.595 °C. Un autre point essentiel du projet sera de caractériser et mesurer les points fixes en fonction de la température thermodynamique : par exemple par voie radiométrique dans le cas des hautes températures et par voie acoustique pour les moyennes températures.

Le projet permettra donc la réalisation de la nouvelle définition du kelvin, y compris par une échelle de température et des points fixes améliorés, approchant au mieux la température thermodynamique et permettant de calculer cette même température thermodynamique par une équation améliorée, avec une faible incertitude.

Impacts scientifiques et industriels

Contribution de la métrologie française aux travaux d’élaboration d’une nouvelle échelle internationale de température, pour la dissémination de la nouvelle définition du kelvin vers la recherche et l’industrie

Partenaires

Membres du projet européen Real-K.

La biomasse est utilisée pour produire de l'électricité, de la chaleur ou des biocarburants pour le transport. Celle-ci peut bénéficier d'incitations soutenant les objectifs de l'UE en matière d'énergie renouvelable. Ces incitations sont calculées en fonction des valeurs calorifiques déclarées telles que spécifiées pour chaque type de biocarburant dans la directive 2009/28/CE du Parlement européen et du Conseil relative à la promotion de l’utilisation de l’énergie produite à partir de sources renouvelables. Cependant, ces valeurs sont basées sur des méthodes de mesure non traçables, de sorte que, à mesure que la consommation augmente, les inexactitudes intrinsèques peuvent représenter des montants financiers très élevés. De plus, le commerce est également pénalisé par des méthodes de mesure lentes de la teneur en énergie, qui sont également sujettes aux erreurs d'échantillonnage. Le projet vise à mettre en œuvre des méthodes métrologiques en ligne plus rapides et plus précises de la valeur calorifique des biocarburants solides et liquides. De nouvelles méthodes doivent être conçues pour déterminer la teneur en impuretés et en cendres, et des étalons de transfert pour mesurer l'humidité sont nécessaires.

Objectifs

Développer la mesure en ligne, traçables au SI, de la teneur en eau dans des biocarburants solides (pellets, plaquettes de bois) avec une incertitude inférieure à 5 %

Développer des méthodes améliorées d'échantillonnage des biocarburants (lorsque les méthodes en ligne ne peuvent pas être utilisées)

Développer des mesures de capacité calorifique, traçable au SI, utilisant des techniques de mesure en ligne du taux de cendre des biocarburants solides

Développer et valider des mesures d'impuretés, en ligne, des biocarburants liquides de sorte à en déduire la capacité calorifique

Disséminer les développements métrologiques obtenus dans le cadre de ce projet auprès des fournisseurs de matériels de mesure, des organismes de normalisation et des principaux acteurs de ce milieu

Résumé et premiers résultats

Les travaux menés par la métrologie française, en collaboration avec l’Institut Fresnel de l’Université d'Aix-Marseille, dans ce projet européen portent essentiellement sur les mesures de teneur en eau. Il est tout d’abord nécessaire de faire un examen du cadre métrologique. Cela passe par l’organisation d’une enquête auprès des utilisateurs finaux sur le besoin d'incertitude et les exigences pour l'étalonnage des équipements en ligne notamment pour les mesures d'humidité. Cette enquête doit permettre de définir les paramètres requis et les méthodologies métrologiques pour mesurer le pouvoir calorifique, la qualification et la quantification des mesures d'impuretés, de cendres et d'humidité. Sur la base des exigences métrologiques définies la ou les méthodes sur lesquelles la traçabilité doit être basée sera sélectionnée en exploitant les travaux du précédent projet européen Metefnet, ce qui orientera les travaux pour le développement des étalons de référence et de transfert de la métrologie française.

Impacts scientifiques et industriels

  • Un contrôle qualité amélioré des biocarburants liquides et solides, avec des mesures comparables
  • Un fonctionnement amélioré, une utilisation plus efficace du carburant, une consommation réduite et des émissions minimisées

Partenaires

  • CMI (CZ)
  • DTI (DK)
  • IMBiH (BA)
  • INM-RO (RO)
  • LNE-CETIAT (FR)
  • PTB (DE)
  • UME (TK)

Site internet du projet

Publications

HAMEURY J., HAY B. et FILTZ J.-R., “Measurement of infrared spectral directional hemispherical reflectance and emissivity at BNM-LNE”, International Journal of Thermophysics, 26, n° 6, 2005, 1973-1983.

HAY B., FILTZ J.-R., HAMEURY J. et RONGIONE L., “Uncertainty of thermal diffusivity measurements by laser flash method”, International Journal of Thermophysics, 26, n° 6, 2005, 1883-1898.

Communications

HALOUA F., « Développement d’un calorimètre pour la mesure du pouvoir calorifique des composants du gaz naturel avec une incertitude de 0,05 % », Journée des métrologues du LNE, Paris, France, 5 avril 2005.

HAY B., « Thermique des matériaux composites monolithiques », Journée thématique organisée par la Société Française de Thermique et Airbus Industrie, Toulouse, France, 19 mai 2005.

HALOUA F., FILTZ J.-R. et HAY B., Improvement of a reference gas calorimeter in France”, 60th Calorimetry Conference, NIST, Gaithersburg, Etats-Unis d’Amérique, 26 juin - 1er juillet 2005.

HAMEURY J., HAY B. et FILTZ J.-R., “Measurement of total hemispherical emissivity using a calorimetric technique”, 17th European Conference on Thermophysical Properties, Bratislava, Slovaquie, 5-8 septembre 2005.

HAY B., BARRÉ S., FILTZ J.-R., JURION M., ROCHAIS D. et SOLLET P., “A new apparatus for thermal diffusivity and specific heat measurements at very high temperature”, 17th European Conference on Thermophysical Properties, Bratislava, Slovaquie, 5-8 septembre 2005.

LE SANT V., RIDOUX P. et FILTZ J.-R., “Raccordement des instruments de mesure aux étalons nationaux ”, Congrès Thermogram’05, IUT de SENART, France, octobre 2005.

LE SANT V., RIDOUX P. et FILTZ J.-R., “What does a calibration certificate of an instrument mean?”, Brian Chu Memorial Presentation - Workshop on Medical Thermography and thermometry, NPL, Teddington, Royaume-Uni, novembre 2005.

Publications

HAY B., BARRÉ S., FILTZ J.-R.., JURION M., ROCHAIS D. et SOLLET P., New apparatus for thermal diffusivity and specific heat measurements at very high temperature, International Journal of Thermophysics, 27, 6, 2006, 1803-1815.

LEGENDRE B., DE GIROLAMO D., LE PARLOUËR P. et HAY B., « Détermination des capacités thermiques en fonction de la température par calorimétrie de chute », Revue française de métrologie, 5, 2006, 23-30.

Communications

VILLERMAUX C., ZARÉA M., HALOUA F., HAY B. et FILTZ J.-R., “Measurement of gas calorific value: a new frontier to be reached with an optimised reference gas calorimeter, 23rd World Gas Conference, Amsterdam, Pays-Bas, 5-9 juin 2006.

FILTZ J.-R., MORICE R., RIDOUX P., HAY B., HAMEURY J., JOUIN D. et Favreau J.-O., “Overview of recent developments at LNE in the field of thermal metrology at high temperature, Workshop on High Temperature Fixed Points, organisé par le LNE, Paris, France, 6-7 juin 2006.

LARTIGUE G., HALOUA F. et HAY B., « Etude du calorimètre LNE : présentation des résultats sur la chambre de combustion », Journée thématique du Groupement français de combustion, Saint-Denis, France, 8 décembre 2006.

Publications

HAMEURY J., HAY B. et FILTZ J.-R., Measurement of total hemispherical emissivity using a calorimetric technique”, International Journal of Thermophysics, 28, 6, 2007, 1607-1620.

REDGROVE J., FILTZ J.-R., FISCHER J., LE PARLOUËR P., MATHOT V., NESVADBA P. et PAVESE F., “EVITHERM: The Virtual Institute of Thermal Metrology”, International Journal of Thermophysics, 28, 6, 2007, 2155-2163.

Communications

REDGROVE J., FILTZ J.-R., FISCHER J., LE PARLOUËR P., MATHOT V., NESVADBA P. et PAVESE F., “Evitherm: The Virtual Institute of Thermal Metrology”, 10th International Symposium on Temperature and Thermal Measurements in Industry and Science (Tempmeko-2007), Lake Louise, Canada, 21-25 mai 2007.

HAY B., RONGIONE L., FILTZ J.-R. et HAMEURY J., “A new reference material for high temperature thermal transport properties - LNE participation in the certification process of Pyroceram 9606”, 8th Asian Thermophysical Properties Conference, Fukuoka, Japon, 21-24 août 2007.

Publications

HAY B., FILTZ J.-R., HAMEURY J. et RONGIONE L., « Estimation de l’incertitude de mesure de la diffusivité thermique par méthode flash - Application à cinq matériaux homogènes », Revue française de métrologie, 14, 2008, 3-11.

HAY B., RONGIONE L., FILTZ J-R. et HAMEURY J., “A new reference material for high-temperature thermal transport propertiesLNE participation in the certification process of Pyroceram 9606, High Temp.-High Press., 37, 1, 2008, 13-20.

Communications

RIDES M., HÄLLDAHL L., HAY B., LOBO H. et MORIKAWA J., “Intercomparison of thermal conductivity and thermal diffusivity measurements of polymers”, 24th Annual meeting of the Polymer Processing Society, Salerno, Italie, 15-19 juin 2008.

PAVESE F., FILTZ J.-R., FISCHER J., HOHENAUER W., LE PARLOUER P., MATHOT V., NESVADBA P. et SEVEM I., “The evitherm Society plc: a renewed vision an new life for the Virtual Institute for Thermal Metrology”, Advanced Mathematical and Computational Tools in Metrology and Testing (AMCTM), Cachan, France, 23-25 juin 2008.

HALOUA F., MORICE R. et SPARASCI F., “Some applications of calorimetric techniques in thermal metrology”, BIPM Summer school, Sèvres, France, 29 juin-11 juillet 2008.

HAMEURY J., SCOARNEC V., HAY B. et FILTZ J.-R., “Measurement of infrared spectral radiative properties of semitransparent volatile liquids. Calculation of the total absorptance for a thermal radiation emitted by a grey body”, 18th European Conference on Thermophysical Properties (ECTP), Pau, France, 31 août-4 septembre 2008.

HANSSEN L., WILTHAN B., MONTE C., HOLLANDT J., HAMEURY J., FILTZ J.-R, GIRARD F., BATTUELLO M. et ISHII J., “NMI star intercomparison of infrared spectral emittance scales”, 18th European Conference on Thermophysical Properties (ECTP), Pau, France, 31 août-4 septembre 2008.

HAY B., FILTZ J.R., HAMEURY J., DAVEE G., RONGIONE L. et ENOUF O., “Thermal diffusivity measurement of ceramic coatings at high temperature using « front face » and « rear face » laser flash methods”, 18th European Conference on Thermophysical Properties (ECTP), Pau, France, 31 août-4 septembre 2008.

HALOUA F., HAY B. et FILTZ J.-R., New French reference calorimeter for gas calorific value measurements”, 4th International Congress on Thermal Analysis and Calorimetry (ICTA), São Pedro, Brésil, 14-18 septembre 2008.

HALOUA F., PONSARD J.-N., HAY B., VILLERMAUX C., ZAREA M. et FILTZ J.-R., Thermal behaviour modelling of the French standard combustion calorimeter for natural gas”, International Gas Union Research Conference (IGRC), Paris, France, 8-10 octobre 2008.

RAUCH J., SARGE S.M., HALOUA F., HAY B., FILTZ J.-R., SCHLEY P., BECK M., PONSARD J.N., GORIEU O., BENITO A. et CREMONESI P.L., “GERG Project: Development and setup of a new reference calorimeter – Phase 2: Measurements on pure gases”, International Gas Union Research Conference (IGRC), Paris, France, 8-10 octobre 2008.

FILTZ J.-R., HAY B., HALOUA F., HAMEURY J., VOYER J. et DUBARD J., “Thermal and optical properties of materials - A panorama of Recent developments at LNE, Simposio de Metrología, CENAM, Querétaro, Mexique, 22-24 octobre 2008.

HALOUA F., HAY B. et FILTZ J.-R., Reference equipment for energy measurements of biofuels”, Workshop BioFuel Met 2008, Strasbourg, France, 6-7 novembre 2008.

HAY B., FILTZ J-R. et HALOUA F., “Thermal transport properties measurements of biofuels”, Workshop BioFuel Met 2008, Strasbourg, France, 6-7 novembre 2008.