Новости института метрологии имени Д.И.Менделеева

Во ВНИИМ им. Д.И. Менделеева (Росстандарт) успешно защищена диссертация по созданию вторичной реперной точки международной температурной шкалы на основе тройной точки диоксида углерода. Исследование на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 2.2.10 «Метрология и метрологическое обеспечение» представил руководитель группы лаборатории эталонов и научных исследований в области термометрии Николай Бекетов. Диссертационная работа «Вторичная реперная точка международной температурной шкалы на основе тройной точки диоксида углерода» направлена на решение актуальных задач в области термометрии, обеспечивая отказ от токсичной ртути в соответствии с Минаматской конвенцией и модернизацию МТШ-90 (МТШ —Международная температурная шкала). Целью работы стало уменьшение неопределенности градуировочной характеристики стержневых эталонных платиновых термометров сопротивления в диапазоне от минус 189,3442 °С до 0,01 °С посредством реализации тройной точки диоксида углерода (далее — ТТСО₂) при отказе от применения реперной точки ртути.

Основные задачи исследования включали анализ состояния метрологического обеспечения единицы температуры контактными методами и перечня вторичных реперных точек МТШ-90 в указанном диапазоне, теоретическое обоснование реализации ТТСО₂ с применением погружных ампул для стержневых термометров, моделирование процессов воспроизведения с протяженностью плато не менее 24 часов и оценку бюджета неопределенностей. Кроме того, были разработаны принципы построения и изготовления ампулы для реализации ТТСО₂, проведено экспериментальное исследование методов и средств реализации ТТСО₂, установлено значение её температуры в соответствии с МТШ-90 и термодинамическая температура, а также созданы методические основы передачи единицы температуры с использованием новой ампулы.

Научным достижением автора стала разработка физико-математической модели распределения уровня диоксида углерода в ампуле,учитывающей метод наморозки и изменение плотности при фазовом переходе, что позволило рассчитать необходимое количество вещества, распределение температуры и протяженность плато плавления. Установлено значение температуры ТТСО₂ в соответствии с МТШ-90 и приписываемая этому значению неопределенность, которые подтверждены сравнением с результатами исследований зарубежных национальных институтов (NIM, NMIJ).

Практическая значимость исследования заключается в реализации ТТСО₂ для градуировки эталонных платиновых термометров сопротивления,позволяющей отказаться от реперной точки ртути при обеспечении единства измерений, уменьшении стандартной неопределенности в два раза и создании методических основ сличения ампул для реализации ТТСО₂ и градуировки термометров в диапазоне от минус 189,3442 °C до 0,01 °C. Разработанная ампула включена в состав Государственного рабочего эталона единицы температуры 0-го разряда от 83,8058 K до 273,16 K.

Результаты работы внедрены в методику аттестации Государственного рабочего эталона единицы температуры 0-го разряда, обеспечивая прослеживаемость к ГЭТ 35-2021. Опубликованные по результатам исследований научные работы в рецензируемых изданиях подчеркивают вклад в модернизацию температурной шкалы,способствуя повышению точности измерений в промышленности и науке.