DEVELOPMENT OF LIQUID-IN-TUBE MICROTHERMOMETERS

2018;
: pp. 34-38
1
Національний університет “Львівська політехніка”
2
Національний університет “Львівська політехніка”

Існує  низка  проблем,  які  повинна  вирішити  мікро-  й  нанотермометрія,  щоб  забезпечити  подальший прогрес  та  промислове  освоєння  виробництва  й  застосування  мікрооб’єктів. Найпершою  з  них  вважається  визначення підстав  застосування до цих  об’єктів поняття “температура” подібно до  того,  як  воно  застосовується до макрооб’єктів. Наступною  проблемою  є  оцінювання  змін  температури  контрольованого  об’єкта  внаслідок  акту  термометрування, причому незалежно від застосування контактних чи безконтактних методів. 

У  роботі  проведено  дослідження  на  основі  оптимізації  основного  рівняння  стану  термодинаміки  в  мікро-  та нанообластях.  Внаслідок  його  розв’язання  встановлено  термодинамічні  фактори,  що  визначають  метрологічну характеристику  рідинного  мікро-  і  нанотермометра,  а  також  встановлено  чинники  впливу.  З’ясовано,  як  і  наскільки змінюються термометричні характеристики рідинних термометрів у міру зменшення їхніх лінійних розмірів із переходом у мікро-  і  надалі  у  нанообласть. Показано, що  термометрична  характеристика  кардинально  змінюється  зі  зменшенням лінійних  розмірів,  оскільки  переважною  термодинамічною  силою,  що  визначає  чутливість  до  температури,  стає  сила поверхневого  натягу.  Разом  з  тим,  важливим  стає  фактор  співрозмірності  контрольованого  об’єкта  та  термометра, проектованого  й  застосовуваного  для  вимірювань. Цей фактор  визначає методичну  похибку  вимірювання  температури розглянутим  термометром.  Остання  стає  доволі  значною  за  умови  термометрування  об’єкта,  співмірного  за  об’ємно-теплофізичними властивостями з термометром. 

Для  мікро-   і  нанотехнологій  питання  створення  нанотермометрів  набуває  визначального  значення,   позаяк мінімізація методичної похибки до рівня, нижчого від 1 %, означає, що розміри разом з теплоємністю та питомою вагою термометра повинні бути на порядок меншими за відповідні параметри контрольованого об’єкта. 

[1] N. Gong, M. Lu, C. Wang, Y. Chen, L. Chen. Au(Si)-filled  b-Ga2O3  nanotubes  as  wide  range  high  temperature nanothermometers,  Appl.  Phys  .Let.,  vol.92,  iss.7,  Nanoscale science and Design, 073101, 2008; 3 p. 

[2]  H.  Hofmann,  Advanced  nanomaterials,  Powder Technology Laboratory, IMX, EPFL, vers.1, Sept 2009.

[3] G. Khaidarov, A. Khaidarov, A. Mashek, The physical nature of  liquid  surface  tension, Vestnik St.Petersburg University, Series 4: Physics and Chemistry, is. 1, p. 3–8, 2011.  

[4]  S.  Yatsyshyn,  B.  Stadnyk,  Ya.  Lutsyk,  Research  in Nanothermometry.  Part  3.  Characteristics  of  the  Thermometers with  liquid-  and  solid-phase  sensitive  elements,  Sensors  & Transducers, vol. 140, is. 5, p. 15–23, 2012.

[5] Surface tension by the ring method (Du Nouy method). [On-line]. Available:   https://www.nikhef.nl/~h73/kn1c/praktikum /phywe/LEP/Experim/1_4_05.pdf

[6]  Powering  nanotechnology  devices with  novel  surface energy  generators,  Nanowerk  Nanotechnology  Spotlight,  posted: March 5, 2010.