Cavidad de cuerpo negro del punto fijo eutéctico de Ga – In para su uso en termometría de radiación

Abstract

RESUMEN: La calibración de un termómetro de radiación a temperaturas menores a la del punto de fusión de la plata se puede realizar mediante dos diferentes esquemas: Un cuerpo negro a temperatura variable con un termómetro de resistencia de platino como referencia, o un conjunto de cuerpos negros de puntos fijos. Un termómetro de radiación de transferencia puede ser calibrado bajo el segundo esquema utilizando la ecuación de Sakuma-Hattori como ecuación de interpolación y al menos tres puntos fijos. La Escala Internacional de Temperaturas de 1990 (EIT-90) especifica dos puntos fijos para el intervalo de temperaturas de 0 ºC a 30 ºC: el punto triple del agua y el punto de fusión del galio. En esta tesis proponemos una mezcla eutéctica de Ga-In, que tiene una temperatura de fusión de aproximadamente de 16 ºC, como punto fijo para la calibración de termómetros de radiación en el intervalo mencionado. Se muestra el diseño y construcción de una cavidad de cuerpo negro para el eutéctico Ga-In, se muestra como se realizó la estimación de su emisividad efectiva de manera analítica y además de manera numérica, esta última mediante el método de Monte Carlo. Se muestra el montaje experimental con el que se obtuvo el valor de la temperatura de radiancia de la transición de fase sólido-líquido del eutéctico Ga-In y su respectiva incertidumbre, los resultados obtenidos fueron consistentes con los reportados en la literatura. Esta cavidad de cuerpo negro de punto fijo es apta para propósitos de verificación y calibración de termómetros de radiación. ABSTRACT: The calibration of a radiation thermometer can be carried out by two different schemes: A black body at a variable temperature with a transfer platinum resistance thermometer as a reference, or a set of black-body radiator fixed points. A radiation thermometer can be calibrated under the second scheme by using the Sakuma-Hattori equation as an interpolation equation and at least three fixed points. The International Temperature Scale of 1990 (ITS-90) specifies two fixed points for the temperature range 0 to 30 degrees Celsius: the triple point of water and the melting point of gallium. In this thesis we propose the use of a eutectic mixture of Ga-In, which has a melting temperature of about 16 ºC, as a fixed point for the calibration of radiation thermometers in the forementioned range. The design and construction of a Ga-In eutectic fixed-point blackbody and the calculation of its effective emissivity by two different methods, analytical and numerical, are shown. The experimental set-up used to obtain the value of the radiance temperature of the Ga-In eutectic solid-liquid transition phase together with its respective uncertainty is also shown. The obtained results were consistent with those reported in the literature. This Ga-In black body cavity can be used for verification and calibration of radiation thermometers.