Để chế tạo cực nhiệt điện có thể dùng nhiều kim loại và hợp kim khác nhau. Tuy nhiên chúng phải đảm bảo các yêu cầu sau:
+ Sức điện động đủ lớn (để dễ dàng chế tạo dụng cụ đo thứ cấp). + Có đủ độ bền cơ học và hoá học ở nhiệt độ làm việc.
+ Dễ kéo sợi.
+ Có khả năng thay lẫn. + Giá thành rẽ.
Hình 2.13 biểu diễn quan hệ giữa sức điện động và nhiệt độ của các vật liệu dùng để chế tạo điện cực so với điện cực chuẩn platin.
- Cặp Platin - Rođi/Platin: Cực d−ơng là hợp kim Platin (90%) và rôđi (10%), cực âm là platin sạch.
Đặc tính:
+ Nhiệt độ làm việc ngắn hạn cho phép tới 1600oC , Eđ =16,77mV. + Nhiệt độ làm việc dài hạn <1300oC.
+ Đ−ờng đặc tính có dạng đ−ờng cong bậc hai, trong khoảng nhiệt độ 0 - 300oC thì Eđ≈ 0.
+ Trong môi tr−ờng có SiO2 có thể hỏng ở nhiệt độ 1000 - 1100oC.
Các cực của cặp nhiệt ngẫu PtRd - Pt th−ờng đ−ợc chế tạo với đ−ờng kính φ = 0,5 mm. Do sai khác của các cặp nhiệt khác nhau t−ơng đối nhỏ nên loại cặp nhiệt này th−ờng đ−ợc dùng làm cặp nhiệt chuẩn.
7 6 2 1 3 9 10 Eđ 11 4 5 T 8
Hình 2.13 Sức điện động của một số vật liệu chế tạo cực
1) Telua 2) Chromel 3) Sắt 4) Đồng 5) Graphit 6) Hợp kim platin-rođi 7) Platin 8) Alumel 9) Niken 10) Constantan 11) Coben
- Cặp nhiệt Chromel/ - Alumel:
Cực d−ơng là Chromel (hợp kim gồm 80%Ni + 10%Cr + 10%Fe), cực âm là Alumen (hợp kim gồm 95%Ni + 5%(Mn + Cr+Si)).
Đặc tính:
+ Nhiệt độ làm việc ngắn hạn ~1100oC, Eđ = 46,16 mV. + Nhiệt độ làm việc dài hạn < 900oC.
+ Đ−ờng kính cực φ = 3 mm.
- Cặp nhiệt Chromel - Coben:
Cực d−ơng là chromel, cực âm là coben (hợp kim gồm 56%Cu + 44% Ni). Đặc tính:
+ Nhiệt độ làm việc ngắn hạn 800oC, Eđ = 66 mV. + Nhiệt độ làm việc dài hạn < 600oC.
- Cặp nhiệt Đồng - Coben:
Cực d−ơng là đồng sạch, cực âm là coben. Đặc tính:
+ Nhiệt độ làm việc ngắn hạn 600oC. + Nhiệt độ làm việc dài hạn < 300oC.
Loại này đ−ợc dùng nhiều trong thí nghiệm vì dễ chế tạo.
Quan hệ giữa sức điện động và nhiệt độ của một số cặp nhiệt cho ở hình 2.14.
Eđ B S R K J E to C
Hình 2.14 Sức điện động của một số cặp nhiệt ngẫu E - Chromel - Constantan R - PlatinRodi (13%) - Platin J - Sắt - Constantan S - PlatinRodi (10%) - Platin
K - Chromel - Alumel B - PlatinRodi (30%) - Platin-rodi