Platin-Kobalt-Widerstandssensor

Kryosensoren sind eine Art von RTD, die speziell für extrem niedrige (kryogene) Temperaturen entwickelt wurden. Unsere kryogenen Platin-Kobalt-Sensoren (Kryo-Sensoren) bieten eine zuverlässige und genaue Leistung bei Temperaturen unter 73K (-200°C), die sogar bis auf 1,5K (-271°C) sinken. Kryosensoren werden beispielsweise in der Luft- und Raumfahrt, in der medizinischen Industrie, in Flüssigwasserstofftanks und in supraleitenden Geräten eingesetzt.

Zusammenfassung des Produkts

  • Geeignet für extreme kryogene Temperaturen (bis 1,5K)
  • Hohe Präzision und Wiederholbarkeit
  • Hervorragende Leistung bei Vibration
  • Zwei Widerstandsoptionen: Pt100 und Pt1000
  • Ideal für kritische Anwendungen wie die Luft- und Raumfahrt und die Medizinbranche

Die Einführung des CERACOIL

Für diese Art der kryogenen Thermometrie hat sich Kamet für die Zusammenarbeit mit unserem langjährigen Partner Okazaki entschieden. Deren Platin-Kobalt-Sensor, CERACOIL, verbindet hervorragende kryogene Eigenschaften mit dem außergewöhnlichen Qualitätsstandard, für den Okazaki bekannt ist.

Okazaki war an der Herstellung von Sensoren für die Weltraumausrüstung der japanischen H-IIA/H-IIB-Raumschiffe beteiligt. Darüber hinaus ist Okazaki autorisiert und auf der European Preferred Part List (EPPL) der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) eingetragen.

Das patentierte CERACOIL wurde von Okazaki entwickelt und beinhaltet eine Technologie, die für verschiedene Luft- und Raumfahrtanwendungen entwickelt wurde, bei denen Genauigkeit unter extremen Bedingungen unerlässlich ist. Die CERACOIL-Sensoren bieten daher außergewöhnliche Qualität und hochpräzise Messwerte für die meisten kryogenen Anwendungen.

Der Platin-Kobalt-Sensor CERACOIL ist in zwei Widerstandsklassen erhältlich: Pt100 und Pt1000.

Real product example of CERACOIL sensor

Physi­kalische Eigen­schaften

Der kryogene Platin-Kobalt-Sensor von Okazaki bietet eine Reihe von wichtigen Vorteilen:

  • Die dicht gewickelten Platin-Widerstandsdrähte machen diese Sensoren geeignet für Umgebungen mit starken Vibrationen
  • Hervorragende Widerstandswertänderungen, auch unter 4K(-269°C).
  • Hervorragende Wiederholbarkeit
  • Temperaturmessung ist bei außergewöhnlich niedrigen Temperaturen möglich (bis zu 1,5K (-271°C))
Nennwiderstand PtCo 100Ω / 1000Ω at 0°C
Messtemperaturbereich 1.5 K to 373 K (-271°C to 990°C)
Toleranz  ±0.5 K at 4 K to 40 K / ±1 K at 273.15 K
Reproduzierbarkeit* ±20 mK (at 10 K) / ±10 mK (at 20 K) / ±33 mK (at 273.15 K)
Messstrom 1 mA
Abmessungen des Elements Ø1.4 x 12 mm
Länge (L) Pt100 25 mm / Pt1000 50 mm
Außendurchmesser (D) Pt100 2.0 mm / Pt1000 3.5 mm


*Die Reproduzierbarkeit ist der Betrag der Veränderung gegenüber dem Ausgangswert nach 1000 Wärmezyklen zwischen 77 K und 300 K (-195°C bis 26°C).

Technical drawing Platinum cobalt sensor

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PtCo 100Ω Temperatur-Widerstandstabelle

Absolute Temperatur Widerstand Absolute Temperatur Widerstand Absolute Temperatur Widerstand Absolute Temperatur Widerstand
K Ω K Ω K Ω K Ω
1.5 7.329 20.0 9.506 120.0 44.134 220.0 81.094
2.0 7.421 30.0 11.246 130.0 47.952 230.0 84.680
3.0 7.606 40.0 13.853 140.0 51.734 240.0 88.252
4.0 7.792 50.0 17.109 150.0 55.482 250.0 91.811
5.0 7.937 60.0 20.759 160.0 59.207 260.0 95.356
6.0 8.066 70.0 24.611 170.0 62.906 270.0 98.890
7.0 8.182 80.0 28.535 180.0 66.583 280.0 102.411
8.0 8.289 90.0 32.477 190.0 70.239 290.0 105.921
9.0 8.388 100.0 36.394 200.0 73.875 300.0 109.419
10.0 8.483 110.0 40.280 210.0 77.493

PtCo 1000Ω Temperatur-Widerstandstabelle

Absolute Temperatur Widerstand Absolute Temperatur Widerstand Absolute Temperatur Widerstand Absolute Temperatur Widerstand
K Ω K Ω K Ω K Ω
1.5 73.290 20.0 95.059 120.0 441.337 220.0 810.942
2.0 74.210 30.0 112.460 130.0 479.515 230.0 846.803
3.0 76.060 40.0 138.527 140.0 517.338 240.0 882.522
4.0 77.920 50.0 171.0889 150.0 554.820 250.0 918.106
5.0 79.370 60.0 207.587 160.0 592.068 260.0 953.562
6.0 80.660 70.0 246.107 170.0 629.065 270.0 988.895
7.0 81.820 80.0 285.346 180.0 665.831 280.0 1024.109
8.0 82.890 90.0 324.766 190.0 702.386 290.0 1059.206
9.0 83.880 100.0 363.939 200.0 738.747 300.0 1094.191
10.0 84.830 110.0 402.804 210.0 774.927

Eine Anmerkung zu Siliziumdioden

Manchmal werden Siliziumdioden für die Temperaturmessung in kryogenen Anwendungen verwendet. Diese Sensoren haben zwar einige Vorteile in Bezug auf Austauschbarkeit und Preis, aber auch deutliche Nachteile. Im Vergleich zu Platin-Kobalt-Sensoren sind Siliziumdioden:

  • deutlich ungenauer
  • werden bei Temperaturen unter 40K (-233°C) stark von Magnetfeldern beeinflusst
  • neigen aufgrund ihrer relativ hohen Verlustleistung zur Selbsterhitzung

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass in Fällen, in denen eine hohe Genauigkeit erforderlich ist, wie z. B. bei Komponenten in kritischen Systemen, die Kosten eines Sensorausfalls als höher angesehen werden können als die Kosten für die Investition in einen hochwertigen kryogenen Sensor wie den CERACOIL.

Industrielle Anwendungen von kryogenen Sensoren

Kryosensoren spielen in verschiedenen Anwendungen eine entscheidende Rolle für die Sicherheit, z. B. in der medizinischen und pharmazeutischen Industrie, in Fusionsreaktoren und Magnetschwebebahnen. Nachfolgend sehen wir uns einige weitere Anwendungen genauer an.

Teilchenbeschleuniger

Kryosensoren sind eine entscheidende Komponente in Superkollidern (Teilchenbeschleunigern), in denen die Supraleitung zu einer Schlüsseltechnologie geworden ist. Die Kryotechnik wird hauptsächlich zur Kühlung der supraleitenden Komponenten von Teilchenbeschleunigern eingesetzt. Diese kryogenen Systeme arbeiten bei Temperaturen von 4,2 K (-268°C) im superkritischen Zustand bis hinunter zu 2 K (-271°C) im superfluiden Zustand.

Supraleitende Teilchenbeschleuniger sind ein Industriezweig, der mit den in Europa, Asien und Amerika geplanten neuen Leitern weiter expandieren wird. Es ist daher von entscheidender Bedeutung, dass die kryogenen Sensoren weiter entwickelt und verbessert werden, um diesen künftigen Anforderungen gerecht zu werden.

Kryogene Speicherung von Gasen

Die kryogene Speicherung (z. B. von flüssigem Wasserstoff) wird als Mittel zur effizienten Speicherung großer Gasmengen eingesetzt. Durch Abkühlung des Gases auf kryogene Temperaturen wird es flüssig. Wasserstoff zum Beispiel ist in flüssiger Form 851 Mal kompakter. Die kryogene Lagerung und der Transport von Gasen können jedoch gefährlich sein, und die Temperaturkontrolle ist eine entscheidende Sicherheitsmaßnahme, um die Einhaltung der erforderlichen niedrigen Temperaturen zu gewährleisten. Tieftemperatursensoren, die im Gasspeicher angebracht sind, spielen bei diesem Kontroll- und Überwachungsprozess eine wichtige Rolle.

Satelliten und Weltraumteleskope

(Forschungs-)Satelliten und Weltraumteleskope werden zunehmend mit Kryotechnik in Form von Kryokühlern ausgestattet, um ihren optimalen Betrieb zu gewährleisten. Daher sind kryogene Sensoren ein wichtiger Teil der Zusatzinstrumente in diesen Strukturen geworden.