5901 물의 삼중점 셀

필수 일차 온도 표준

• 사용하기 편하고 저렴한 표준으로 ± 0.0001 °C 보다 나은 불확도
• 4 개의 사이즈와 2 개의 Shell 종류 (유리와 quartz) 중에서 선택
• Vienna Standard Mean Ocean Water의 동위원소 조성

물의 삼중점 (Triple Point of water, TPW)은 가장 정확하고 근원적인 온도 표준일 뿐 아니라, 가장 저렴하고 단순합니다.

워터셀(water cell)이 필수적입니다!

물의 삼중점은 4개의 중요 용도로 사용됩니다. 첫 번째로, 교정 사이에 과도한 온도계 드리프트를 확인할 수 있는 가장 믿을 만한 방법으로 온도계가 배달 된 경우 교정 직후에도 사용할 수 있습니다. 중간 점검은 교정간에 온도계 측정값을 신뢰하기 위해 매우 중요합니다. 둘째로, 비할 데 없는 불확도의 핵심 교정점을 제공합니다.셋째, 비율을 이용해 프로브를 특정 짓는 사용자의 경우 (여러 개의 ITS-90 고정점에서의 저항과 W로 표시되는 물 삼중점에서의 저항 사이의 비율을 사용한다는 것), 삼중점에서의 중간 점검은 핵심 온도계 표준에 대한 빠르고 쉬운 갱신이 가능하도록 하여 교정 주기를 늘릴 수 있습니다.

마지막으로, 물의 삼중점은 실용 온도 스케일 (ITS-90)과 열역학적 온도 스케일이 만나는 점입니다. 이는 삼중점이 ITS-90에서 273.16K로 정의되며, 켈빈이 삼중점의 열역학적 온도의 1/273.16으로 정의되기 때문입니다.

좋은 워터셀 삼중점은 순수한 물과 순수한 수증기만을 담고 있습니다. (잔여 공기가 거의 없습니다.) 물의 일부가 정확하게 동결되고 물이 cell 내에 세 개의 상으로 존재하는 경우 “물의 삼중점”이 실현된 것입니다. 플루크 캘리브레이션 워터셀은 이 온도를 확장 불확도 기준 0.0001 °C 이하로 성취하고 재현성은 0.00002°C에 달합니다.

즉, 유리와 물로 된 워터셀이지만 그 뿐이 아닙니다. 내부에 담긴 물은 일반적인 물이 아닙니다.

중수

플루크 캘리브레이션 셀(cell)은 조심스럽게 반복 증류된 해수를 담고 섬세하게 비워지고 밀봉되어 “Vienna Standard Mean Ocean Water" 혹은 “VSMOW"이라 불리는 국제 표준과 거의 동일한 동위원소 조성을 가졌습니다.

대부분의 물에서 발견되는 산소 원자들은 대부분 여덟 개의 양성자와 여덟 개의 중성자로 이루어져 있습니다 (¹⁶O). 일부 산소 원자의 경우, 하나 (¹⁷O) 혹은 두 개의 중성자 (¹⁸O)를 추가로 갖고 있습니다. 이와 비슷한 원리로, 물의 수소원자는 원래 하나의 양성자만을 갖지만 (¹H), 일부는 중성자도 포함하여 (²H) “중수”가 됩니다. 이러한 동위원소는 해수, 극지수, 대륙수 등에 다양한 비율로 존재하며 해수가 가장 무겁습니다.

ITS-90은 “상당 부분 해수와 동등한 동위원소 조성”을 가진 물로 워터셀을 제조하도록 권장합니다. 연구에 따르면 동위원소 조성으로 인한 TPW 에러가 0.00025 °C에 달한다고 합니다. Fluke Calibration cell에 대한 VSMOW 에러의 불확도 기여량은 ±0.000007 °C 이하입니다. 이는 7mK입니다

구입하신 water cell에 대해 동위원소 조성을 검증할 수 있는 두 가지 염가 옵션을 제공합니다. 여러분의 완제품 cell에서 직접 채취된 샘플을 테스트 연구소에 보낸 후 여러분에게 테스트 보고서를 제출할 수 있습니다. 혹은 여러분에게 바로 물 샘플을 앰플에 담아 보내 여러분이 직접 테스트를 수행할 수도 있습니다. 같은 cell에서 다중 샘플 (원하는 개수만큼)을 보내 시간에 따른 변화도 확인할 수 있습니다.

불순물

물의 불순물로 인한 에러의 가능성이 동위원소 조성으로 인한 에러 가능성보다 훨씬 큽니다. Fluke Calibration cell들은 여러 번 증류되고 특별 기술들이 사용되어 물의 순도를 유지합니다. 당사 일차 표준 과학자들은 잠재적으로 오염을 일으킬 수 있는 연결 하드웨어 없이 Quartz cell들을 직접 유리 증류 시스템에 장착합니다.

유리 vs Quartz

대부분의 Fluke water cell들은 봉규산염 유리 혹은 퓨즈 실리카 (“Quartz”) 하우징으로 구매할 수 있습니다. 차이가 무엇입니까? 유리는 quartz보다 저렴하지만 다공성이라 시간이 지나면 불순물이 통과할 수 있습니다. 연구에 따르면 유리로된 cell은 1년에 0.00006 °C 가량 드리프트 한다고 합니다.

다양한 크기

Fluke cell은 다양한 크기로 제공됩니다. 5901A, 5901C, 5901D 모델들은 Quartz 혹은 유리 Shell에 담겨 있으며 온도계 담금 깊이가 265mm에 달합니다. 모델 간의 주요한 차이 (5901A의 arm을 제외하면)는 프로브 Well의 내경입니다. (사양 탭에서 cell 치수를 확인하시고, 5901C cell의 내경은 Shell 재질에 따라 다르다는 것을 상기하십시오.) 이 cell들 내부의 삼중점을 몇 주간 유지할 수 있는 다양한 bath를 선택할 수 있습니다. 1904-TWP 모델의 모든 cell들에 대한 인증 (NVLAP) 테스트 보고서가 제공됩니다.

5901A cell들은 핸들, 훅 혹은 cell 내부의 잔여 공기를 확인하는 McLeod Gauge로 사용될 수 있는 암(arm)이 장착되어 있습니다. Fluke의 세밀한 제조공정으로 Quartz cell 내부의 공기 방울을 유리 cell 내의 공기방울 크기 정도로 작게 유지합니다. 네 번째 크기인 5901B cell은 유리 버전으로 제공되며 다른 cell보다 매우 작습니다. TPW 구현과 유지를 자동화하는 9210 Maintenance Apparatus 용으로 설계되었습니다. 9210-5910B의 조합은 온도계를 교정하고 센서 드리프트에 대한 주기적인 점검하는데 적합합니다.

액세서리

더 큰 cell에서 TPW 구현을 위해서는 2031A “Quick Stick” Immersion Freezer가 드라이 아이스와 알코올을 이용해 얼음 표면을 빠르게 생성하며 도중에 지속적인 중재가 필요하지 않습니다.

Fluke에서 구입한 모든 water cell에 대한 보험도 선택하실 수 있습니다. water cell은 다루기 어렵지 않고, TPW의 구현이 힘들지는 않으나, 매우 섬세한 작업으로 사고가 발생할 수 있습니다. 일정한 비용으로 cell을 1년 단위로 보장해 드릴 수 있습니다. 문제가 발생한 경우, 연락주시면 cell을 교체해 드립니다. 문제 발생 원인을 따지지 않고 어떠한 경우라도 cell을 교체해 드립니다.

온도 metrology 전문가에게는 안정적인 TPW cell 보다 더 귀중한 툴은 없습니다. Fluke Calibration은 적합한 물, 인클로저, 제조 공정으로 세계에서 제일 좋은 cell을 갖도록 해드립니다.