Skip to ContentSkip to Navigation
Onderdeel van Rijksuniversiteit Groningen
Science LinXScience LinX nieuws

Stabiele isotopen maken thermometers nauwkeuriger

10 juni 2016

Het werk van RUG-promovenda Vahideh Faghihi zal de kallibratie van thermometers nauwkeuriger maken. Niet heel belangrijk voor de gemiddelde gebruiker, maar wel voor klimaatonderzoekers.

Harro Meijer met fles voor gasonderzoek | Foto Science LinX
Harro Meijer met fles voor gasonderzoek | Foto Science LinX

De officiële eenheid van temperatuur volgens het Système international d'unités (SI), de Kelvin, wordt bepaald met het zogeheten tripelpunt van water. Dit is de temperatuur waarbij water aanwezig is als vaste stof, vloeistof en gas. Dat is bij ongeveer 0,01 graad Celsius. De nauwkeurigheid waarmee het tripelpunt is te meten bepaalt hoe nauwkeurig temperatuurmetingen zijn, zegt Harro Meijer, promotor van Faghihi bij het onderzoekinstituut Energy and Sustainability Research Institute Groningen (ESRIG) van de RUG.

‘Waar het tripelpunt ligt hangt af van de zuiverheid van het water’, legt Meijer uit. Dus wordt het water voor de ‘tripelpuntcellen’ waarmee de kallibraties plaatsvinden verschillende keren gedestilleerd, zodat er minder dan 0.0001 procent verontreiniging in zit. Maar er is nog een verstorende factor: ‘Water bevat een kleine hoeveelheid van de zwaardere stabiele isotopen van zuurstof en waterstof. En de hoeveelheid zware isotopen beïnvloedt het tripelpunt.’ Zuurstof heeft bijvoorbeeld een atoomgewicht van 16, maar er bestaan ook zwaardere vormen met gewicht 17 of 18.

Meetfout

Het lab van Meijer heet het ‘Centrum voor isotopen onderzoek’, en daar horen ook stabiele isotopen bij. ‘We besloten om het effect van deze zware isotopen op het tripelpunt uit te zoeken, om te zien of we de kallibratie konden verbeteren.’ Hiervoor produceerde Faghihi mengsels van verschillende hoeveelheden waterstof- en zuurstof isotopen, en mat nauwkeurig de samenstelling. Collega’s bij VSL, het Nederlands Metrologisch Instituut in Delft dat in Nederland de standaarden voor de SI eenheden bewaakt, mat vervolgens het tripelpunt van de mengsels. ‘Het resultaat is een formule waarmee iedereen de eigen metingen kan corrigeren naar een standaard isotopensamenstelling.’

Tripelpuntcel
Tripelpuntcel

Hoe belangrijk is dit nu eigenlijk? ‘Het scheelt misschien enkele tientallen micro Kelvins. Maar er zijn wetenschappelijke en technologische toepassingen waarbij dit belangrijk is. Klimaatwetenschapper meten bijvoorbeeld de temperatuur van diepzee water tot op de milli Kelvin nauwkeurig.’ En tussen de officiële standaarden en de thermometers voor dagelijks gebruik zitten een paar tussenstappen. ‘Bij elke tussenstap neemt de meetfout ietsje toe. Dus hoe nauwkeuriger de eerste standaard is, hoe beter.’ De metrologische gemeenschap is in ieder geval blij met de verbetering van Faghihi: Meijer is uitgenodigd om te spreken op de eerstvolgende internationale conferentie over temperatuurmetingen.

Overigens zou de tripelpunt cel binnen enkele jaren wel eens kunnen verdwijnen. ‘De Kelvin is een van de weinige SI eenheden die gebaseerd is op de meting van een arbitrair materiaal, en niet op een natuurconstante. Het is daarom de bedoeling om temperatuur te gaan baseren op de Boltzmann constante.’ Maar tot die tijd is de Faghihi formule – uit Groningen – nodig voor de meest nauwkeurige temperatuurmeting, en voor een nauwkeurige overgang naar de nieuwe definitie van temperatuur.

Vahideh Faghihi verdedigt haar proefschrift ‘ Water enriched in the rare stable isotopes: Preparation, measurement and application op 17 Juni 2016, bij het onderzoekinstituut Energy and Sustainability Research Institute Groningen (ESRIG) van de RUG.

Laatst gewijzigd:15 september 2017 15:22
printView this page in: English

Meer nieuws

  • 16 januari 2019

    Twee jonge onderzoekers naar topinstituten met Rubiconbeurs

    Dr. Michael Lerch en Sanne van Dijk, twee veelbelovende RUG-wetenschappers, gaan dankzij het programma Rubicon van de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO) twee jaar onderzoek doen aan buitenlandse topinstituten.

  • 14 januari 2019

    RUG-student Boomstra opnieuw wereldkampioen dammen

    Roel Boomstra heeft voor de tweede keer de wereldtitel dammen gewonnen. Hij nam het op tegen viervoudig wereldkampioen Alexander Schwarzman. In 2016 veroverde Roel Boomstra de wereldtitel ook al. Boomstra is masterstudent Physics aan de Rijksuniversiteit...

  • 09 januari 2019

    Smoking gun

    Amina Helmi vond het bewijs voor de theorie dat delen van de Melkweg niet alleen zijn gegroeid door de geboorte van eigen sterren, maar ook door samensmeltingen met andere sterrenstelsels. Voor deze ontdekking was het wachten op de data van ruimtemissie...