Problems in accurate temperature measurement: the melting point of Y₂O₃

Modern day pyrometry permits the measurement of temperature with maximum uncertainties ranging between about O.1°C at 1064°C (gold point) and 2°C at 3525°C. These uncertainties refer to the realization of the International Practical Temperature Scale (IPTS) and represent the level of accuracy a temperature per se can be determined under optimized conditions. Unfortunately, the measurement of a material property as a function of temperature imposes experimental constraints which seriously degrade the inherent accuracy of the temperature measurement system, often to unknown levels. Consequently, in situ temperature calibrations are required which must employ the use of a well characterized reference material compatible with the environment of the experiment. Suitable secondary temperature reference standards are not generally available and this lack is being addressed by the High Temperature Commission (IUPAC) through its current melting point program on Y2O3 and formerly by its efforts on Al2O3.The determination of fixed points presents many experimental difficulties relevant to a wide range of physicochemical measurements and can serve as an illustrative example of the high temperature problems which may be encountered. Through a description of the experimental determination of the melting point of Y2O3 (2422°C) this paper delineates major problem areas and includes discussions on IPTS, temperature measurement techniques and calibration and materials behaviour and compatibility. Résumé La technique de pyrométrie moderne nous permet de mesurer la tempérapture avec une incertitude maximale entre O.1°C à 1064°C (le point de fusion de l'or) et 2°C à 3525°C. Ces incertitudes sont basées sur les exigences de l'international Practical température Scale (IPTS) et elles representent le niveau de précision avec lequel une temperature peut être determine dans des conditions optimales. Toutefois, la mesure d'une propriete d'un matériau en fonction de la temperature impose des con trainte s expérimentales qui diminuent l'exactitude du systéme thermométrique, souvent à des niveaux inconnus. Par suite, des étalonnages de température in situ sont requis et ils doivent faire appel à un matériau de référence compatible avec son entourage. Les standards de référence secondaires ne sont généralement pas disponibles et le High Temperature Commission (IUPAC) vise presentement à combler cette lacune par son étude du point de fusion de Y2O3 et par ses travaux antérieurs sur Al2O3.La détermination des pointes fixes présente de nombreuses difficultés expérimentales qui se rapportent à toute nne gamme de mesures physico-chimiques. En décrivant la méthode expérimentale utilisée par Ie point de fusion de Y2O3 (2422°C) les auteurs font état des problémes majeurs des travaux à hautes témperatures et discutent en particulier de l'IPTS, des techniques thérmometriques et du comportement des matériaux de référence dans leur entourage.