Ötetik sabit nokta yapımı ve karakterizasyonu

Abstract

Medeniyetin başlangıcından itibaren ölçüm de var olmuştur. Ölçümbilim (metroloji) bir ülkenin ekonomik ve toplumsal gelişimi açısından önemlidir, ekonomiyi, sağlığı, güvenliği ve toplumsal refahı doğrudan etkileyen ölçümlerin doğruluğunu sağlar. Yapılan ölçüm ne kadar doğruysa, bunun sonucunda verilen karar da o kadar doğru olur; para, zaman, işgücü ve hatta yaşam kaybı o kadar az olur.Sıcaklık ölçümbilimi doğru ve hassas sıcaklık ölçümlerini sağlamak için saf metallerin ergime/donma faz geçişlerini referans alır. Özellikle 1100 °C'nin üzerinde referans olarak kullanılabilecek kararlılıkta saf metal olmadığı ve olanların da uygulamalarında sorunlar yaşandığı için saf madde yerine alaşımların kullanımı gündeme gelmiştir. Bakır donma noktası olan 1084 °C'nin üstünde sıcaklık ölçeğinin oluşturulmasında ötetiklerin muhtemel kullanımları üzerine ilk çalışmanın yapılmasını takip eden yedi yıl içinde konu üzerine 50'den fazla makale yayınlanmış ve ötetik hücreler endüstriyel kalibrasyon laboratuvarlarında kullanılmaya başlanmıştır. Bu hızlı gelişme Ulusal Ölçümbilim Enstitülerinden, üniversitelerden ve endüstriden araştırmacıların emeğinin birleşimi ile mümkün olmuştur. Bu çalışmaların bir sonucu olarak yüksek sıcaklıklardaki Uluslararası Sıcaklık Ölçeği'nin (ITS-90) değiştirilmesi ve ötetik noktaların, referans sabit-noktalar olarak ölçeğe eklenmesi mümkün görünmektedir.Ülkemizde ötetik sabit noktalar üzerine çalışmalar 2005 yılında TÜBİTAK Ulusal Metroloji Enstitüsü bünyesinde başlatılmıştır. Bu tez çalışmasında Co-C ötetik hücresi yapım ve dolum yeteneği kazandırılması hedeflenmiş ve imal edilen ötetik hücrelerin detaylı analizi gerçekleştirilerek bu hücrelerin referans sıcaklık sabit noktası olarak kullanılabilirliklerinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Ayrıca bir termodinamik sıcaklık belirleme yöntemi olan çift dalga boyu yöntemini ölçülen bakır ve Co-C sinyal değerlerine uygulayarak bakır ve Co-C için ergime noktası tayini yapılması amaçlanmış ve ilk deneysel uygulama için nispeten olumlu sonuçlar elde edilmiştir.

Measurement existed since the beginning of civilization. Metrology (science of measurement) is important for a country?s economical and social development and provides measurement accuracy which is directly effective on economy, health, safety and social welfare. The more accurate the measurement is performed, the more correct is the decision made relying on this measurement result; money, time, labor force and even lives can be saved in this way.Temperature metrology relies on melting/freezing phase transitions of pure metals as reference in order to provide accurate and precise measurement of temperature. Since there is a lack of pure metals stable enough to be used as reference above 1100 °C and those existing exhibit application problems, it was proposed to use mixtures instead of pure metals as reference temperature points. Seven years after the first paper was issued on possible use of eutectics for realization of temperature scale above the Copper freezing point (1084 °C), more than 50 scientific articles were published on this field and eutectic cells have now found use in industrial calibration laboratories. This rapid progress was achieved by the collaboration of researchers from NMIs (national metrology institutes), universities and industry. As a result of these research activities the International Temperature Scale (ITS-90) at high temperatures is likely to be modified and eutectic points will be utilized as reference fixed points.TUBITAK-UME Radiation Thermometry Laboratory started to work on eutectic fixed points in 2005. In the scope of this thesis work, it was aimed to gain the capability of constructing and filling eutectic cells and by performing detailed analysis of the cells produced, it was aimed to investigate the availability of these cells as reference temperature fixed points. Additionally by applying the double wavelength method, which is a thermodynamic temperature determination method, on the measured copper and Co-C signal values, it was aimed to evaluate the melting temperature of copper and Co-C eutectic thermodynamically and the results of this evaluation turned out to be relatively promising as an actual first time experimental application of this method.