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Kryotechnik

Einführung zum Thema Tieftemperaturmessungen und Supraleitung

Die Kryotechnik oder Tieftemperaturtechnik befasst sich mit der Erzeugung und den auftretenden Effekten bei sehr niedrigen Temperaturen. Die Tieftemperaturfühler wurden unter Ausnutzung einer Vielzahl temperaturabh?ngiger Eigenschaften entwickelt. Die üblichen auf dem Markt verfügbaren Sensoren sind im Prinzip Widerst?nde, Kondensatoren, Thermoelemente und Halbleiterbauteile wie Dioden oder Transistoren.

Sensoren der Prim?rstandardqualit?t reagieren sehr empfindlich auf abrupte Temperatursprünge oder mechanische St??e. Daher eignen sie sich nicht für allt?gliche Temperaturmessungen im Labor oder in der Industrie. Andere Temperaturmesstechniken mit gegenüber Gas, Dampfdruck, Akustik, Rauschen und Magneten empfindlichen Temperaturmesseinrichtungen erfordern einen weit gr??eren Realisierungsaufwand oder beeintr?chtigen das Systemdesign in zu hohem Ma?e.
Tieftemperaturfühler

Auswahlkriterien für Temperatursensoren

Temperaturbereich

Für die Auswahl des geeigneten Fühlers muss der Temperaturbereich der Anwendung genau bekannt sein. Viele Sensoren werden durch extreme (zu hohe oder zu niedrige) Temperaturen besch?digt. Auch die Sensorempfindlichkeit ist von der Temperatur abh?ngig und kann den sinnvollen Einsatzbereich eines Fühlers einschr?nken. Dementsprechend sollten je nach Temperaturbereich der Anwendung unterschiedliche Sensoren in Betracht gezogen werden. Bei einer Messaufgabe in flüssigem Helium, in der eine hohen Empfindlichkeit und Aufl?sung gefordert ist, kann nicht der gleiche Fühler wie für eine Messung bei Zimmertemperatur eingesetzt werden. Au?er dem Sensor spielt auch das verwendete Messger?t eine wichtige Rolle. Die Bereiche und Aufl?sungen für Ger?te k?nnen je nach Temperaturbereich begrenzt sein.

Sensorempfindlichkeit

Die Empfindlichkeit des Temperatursensors misst, wie sehr sich ein Sensorsignal bei Temperaturver?nderungen ?ndert. Verschiedene Sensoren unterscheiden sich unter Umst?nden auch in der Empfindlichkeit bei einer gegebenen Temperatur. Pt100 verfügen z. B. über eine gute Empfindlichkeit bei h?heren Temperaturen, lassen unter 30 Kelvin allerdings nach. Für Bereiche zwischen ca. 1,4 und 475 Kelvin ist die Empfindlichkeit von Sensoren mit Silikondioden besser geeignet.

Umgebungsbedingungen

Umgebungsfaktoren wie ein starker Unterdruck, ein Magnetfeld, ?tzende Chemikalien oder sogar Strahlung k?nnen die Effektivit?t mancher Sensoren einschr?nken. Versuche mit Magnetfeldern werden h?ufig durchgeführt. Die Abh?ngigkeit von Magnetfeldern ist ein wichtiges Auswahlkriterium bei Temperatursensoren für diese Anwendungen.

Messgenauigkeit

Sowohl die Genauigkeit des Sensors als auch die des Ger?ts müssen bei der Prüfung der Systemgenauigkeit berücksichtigt werden. Die Messgenauigkeit der Sensoren verschiebt sich mit der Zeit. Diese Verschiebung der Sensoren entsteht durch thermische Wechselbelastungen. Idealerweise wird ein Sensor für den jeweiligen Temperaturbereich ausgew?hlt. Es empfiehlt sich, Sensor und Ger?t zu kalibrieren.

Sensorposition

Wenn Sensor und Anwendungsumgebung dieselbe Temperatur haben, ist die Positionierung des Sensors weniger problematisch. Bei vielen Anwendungen ist das leider nicht der Fall. Bei den meisten Anwendungen gibt es ein Temperaturgef?lle. Eine Positionierung des Sensors in der N?he der Probe hilft, die Temperaturunterschiede zwischen Probenahme und Messung m?glichst gering zu halten.



W?hlen Sie den idealen Tieftemperaturfühler-Typ

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Silizium-Tieftemperaturfühler Silizium-Tieftemperaturfühler
Mit der CY7-Sensorserie stellt OMEGA die erste echte Innovation in der Kryosensor-Technologie des vergangenen Jahrzehnts vor. Die Fühler basieren auf einem Temperaturaufnehmer mit einem pr?zisen, reproduzierbaren und monotonen Ansprechverhalten über einen weiten Temperaturbereich. Diese Aufnehmer sind in ein robustes, hermetisch dichtes Geh?use eingebaut, das speziell für den Einsatz bei tiefen Temperaturen ausgelegt ist. Das Ergebnis ist eine Fühlerfamilie mit einem klar definierten Temperaturgang und geringer Streuung untereinander, sodass Fühler problemlos ausgetauscht werden k?nnen.
Platin-Widerstandsfühler Platin-Widerstandsfühler
Diese Fühler eignen sich optimal für einen Temperaturbereich von 14 bis 873 K. Auch bei h?heren Temperaturen zeichnen sich Pt100-Widerstandsfühler durch eine gute Genauigkeit und Empfindlichkeit aus.
Tieftemperaturregler Tieftemperaturregler
Die Tieftemperaturregler der Serie CYC325 bieten eine einfache, günstige L?sung für einfache Regelaufgaben bei tiefen Temperaturen. Sie verfügen über eine integrierte Scroll-Eingabefunktion, sodass die Einstellung über die Tastatur an der Ger?tefront m?glich ist. Es gibt drei Modellversionen für verschiedene Eingangsarten: Silikondioden, Widerstandsfühler oder Thermoelemente. Für kundenspezifische Fühler kann eine benutzerdefinierte Linearisierungskurve eingegeben werden. Diese Kurve kann bis zu 97 Punkte plus zwei Endpunkte enthalten. Die Kurvenwerte werden über die standardm??ige RS-232-Schnittstelle übertragen.
Tieftemperaturthermometer Tieftemperaturthermometer
Das Digitalthermometer Modell CYD200 kombiniert hohe Genauigkeit, Aufl?sung und eine Schnittstelle in einem kompakten Tischgeh?use. Mit den entsprechenden Fühlern misst das CYD211 Temperaturen von 1,4 bis 800 K, auch unter schwierigen Messbedingungen wie Vakuum und Magnetfeldern. Zur Standardausstattung des CYD211 geh?ren Alarme, Relais, ein frei konfigurierbarer Analogausgang (Spannung/Strom) sowie eine serielle Schnittstelle. Typische Anwendungen für das CYD211 sind Flüssiggaslager/-überwachung, Regelung von Kryopumpen, Kryokühler, Materialforschung und andere Anwendungsgebiete, in denen eine h?here Genauigkeit erforderlich ist als mit Thermoelementen m?glich.
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