Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
La cryogénie est le domaine des températures inférieures à 100 K. Elle est utilisée dans de nombreux domaines industriels, notamment en agro-alimentaire ou en médecine. Cet article présente les spécificités des mesures pour ces basses températures. Puis il explicite les méthodes de mesure de la température et la détermination des caractéristiques d’un fluide cryogénique : le niveau, la pression, le débit et le taux de vide.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Philippe BREDY : Ingénieur, Service des Accélérateurs, de Cryogénie et de Magnétisme,Commissariat à l’Énergie Atomique, CEN Saclay
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Daniel COMMUNAL : Ingénieur, Service des Basses Températures, Commissariat à l’Énergie Atomique, CEN Grenoble
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Philippe GANDIT : Chargé de Recherche, CNRS, Centre de Recherche sur les Très Basses Températures (CRTBT), Grenoble
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Bertrand GAUTIER : Ingénieur de Recherche, CNRS, Centre de Recherche sur les Très Basses Températures (CRTBT), Grenoble
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François KIRCHER : Adjoint au Chef du Service des Accélérateurs, de Cryogénie et de Magnétisme, Commissariat à l’Énergie Atomique, CEN Saclay
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Bernard ROUSSET : Ingénieur, Service des Basses Températures, Commissariat à l’Énergie Atomique,CEN Grenoble
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Jean-Pierre THERMEAU : Ingénieur, Institut de Physique Nucléaire, IN2P3, Orsay
INTRODUCTION
La cryogénie, domaine des températures inférieures à 100 K, n’est plus aujourd’hui une science réservée aux laboratoires de recherche. En effet, les progrès technologiques réalisés au cours du XX e siècle, permettent maintenant l’achat de cryostats ou de machines frigorifiques qui peuvent atteindre des températures proches de la température thermodynamique (– 273,15 oC). De nombreuses activités industrielles utilisent actuellement les basses températures. Citons par exemple, l’industrie agroalimentaire, les industries de propulsion, la médecine avec l’imagerie médicale à résonance magnétique nucléaire (IRM), la biologie, le spatial, le stockage des gaz sous forme liquide (gain de place et sécurité)...
Après avoir donné quelques principes généraux, nous verrons dans cet article comment on mesure la température d’un corps, la pression, le débit et le niveau d’un fluide cryogénique.
Le lecteur pourra se reporter aux articles « Cryogénie » de l’ouvrage Génie énergétique pour la production des températures cryogéniques et leur mise en œuvre ainsi que pour les propriétés physiques aux basses températures.
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Caractérisation d’un fluide cryogénique2. Thermomètres pour mesures de température
2.1 Définition
La température thermodynamique T est définie à partir du théorème de Carnot qui associe la variation d’entropie dS à une variation de chaleur réversible dQ :
Cette définition étant peu pratique d’emploi, l’Échelle Internationale de Température a pour but de relier la température thermodynamique et la température pratique à l’aide de points fixes précis et reproductibles. En 1990, la dernière révision de l’échelle de température EIT90 a été promulguée, elle descend jusqu’à la température de 0,65 K .
En dessous de 0,65 K, plusieurs dispositifs permettent d’approcher la température thermodynamique : transitions supraconductrices, courbe de fusion de 3He... Depuis 2000, une échelle provisoire de température (EPBT2000) couvre le domaine 1 K à 0,9 mK.
HAUT DE PAGE2.2 Divers types de thermomètres
Les laboratoires primaires de métrologie maintiennent les étalons primaires et assurent la cohérence des échelles nationales avec l’EIT90.
Les références de températures fournies par ces laboratoires sont de deux types :
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des équipements permettant d’atteindre les points de définition de l’échelle de température, références primaires (cellules points triples...) ;
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des références métalliques (platine, rhodium-fer) étalonnées à partir des points de définition de l’échelle de température, références secondaires.
Les laboratoires secondaires (privés ou publics) délivrent des références de travail étalonnées à...
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Thermomètres pour mesures de température
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - WEISEND (J.G.) - Handbook of cryogenic engineering. - Taylor & Francis, Philadelphia (1998).
-
(2) - AMAND (J.F.) et al - Neutron Irradiation Tests in Superfluid Helium of LHC Cryogenic Thermometers. - International Cryogenic Engineering Conference ICEC17, p. 727-730, Institute of Physics Publishing, Bristol (1998).
-
(3) - JUNQUERA (T.) et al - Neutron Irradiation Tests of Calibrated Cryogenic Sensors at Low Temperatures. - Adv. in Cryogenics Eng., vol. 43A, p. 765-772, Plenium Press, New York (1998).
-
(4) - Techniques for approximating the International Temperature Scale of 1990. - BIPM, 1990 Traduction française par le BNM, Techniques simplifiées permettant d’approcher l’échelle internationale de température de 1990, Collection des monographies du BNM, Éditions Chiron (1991).
-
(5) - PAVESE (F.), MOLINAR (G.) - Modern Gas-Based Temperature and Pressure Measurements. - Plenum Press, New York (1992).
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