Fixpunktzellen – Hersteller und Lieferanten finden

Fixpunktzellen sind hochpräzise Referenzsysteme zur Erzeugung exakt definierter Temperaturen basierend auf physikalisch exakt reproduzierbaren Phasenübergängen reiner Stoffe. 

Sie ermöglichen eine äußerst geringe Messunsicherheit. In Kalibrierlaboren, nationalen Metrologieinstituten, industriellen Referenzlaboren sowie in der Qualitätssicherung bilden sie die Grundlage für rückführbare Temperaturkalibrierungen. Sie werden insbesondere zur Kalibrierung von Widerstandsthermometern (Pt100, SPRT), Thermoelementen, digitalen Temperatursensoren und Referenzthermometern eingesetzt.

Im Folgenden finden Sie die Funktionsweise von Fixpunktzellen, einen Überblick unterschiedliche Typen, ihre Anwendungsgebiete sowie ihre Vorteile:

Funktionsweise von Fixpunktzellen:

Die Funktionsweise beruht auf einem fundamentalen physikalischen Prinzip: Reine Stoffe besitzen bei definiertem Druck exakt reproduzierbare Phasenübergangstemperaturen. 
Während des Übergangs zwischen fest und flüssig oder flüssig und gasförmig bleibt die Temperatur konstant, solange beide Phasen gleichzeitig vorhanden sind.
Diese stabile Gleichgewichtstemperatur wird als Fixpunkt bezeichnet.

Eine Fixpunktzelle besteht typischerweise aus:

1. Einem hochreinen Metall oder Reinstwasser.
2. Einem geschlossenen Quarz- oder Metallgehäuse.
3. Einer Tauchhülse für das zu kalibrierende Thermometer.
4. Einer kontrollierten Umgebung zur Erzeugung des Phasenübergangs.

Durch kontrolliertes Aufschmelzen oder Erstarren des Materials entsteht eine isotherme Zone mit extrem stabiler Temperatur. 
Das zu kalibrierende Thermometer wird in die Tauchhülse eingebracht und mit der bekannten Referenztemperatur verglichen.
Die Genauigkeit kann im Millikelvin- oder sogar Submillikelvinbereich liegen, insbesondere bei Zellen, die auf der Internationalen Temperaturskala ITS-90 basieren.

Typen von Fixpunktzellen:

1. Wasser-Dreipunktzellen:
   Der bekannteste Fixpunkt ist der Dreipunkt des Wassers bei 0,01 °C. In einer speziellen Glaszelle koexistieren Eis, Wasser und Wasserdampf gleichzeitig. 
   Dieser Punkt dient als fundamentale Referenz für die Kalibrierung hochpräziser Widerstandsthermometer.
2. Metall-Erstarrungspunktzellen:
   Diese Zellen nutzen die Erstarrungs- oder Schmelzpunkte hochreiner Metalle wie:
   Gallium, Indium, Zinn, Zink, Aluminium und Silber.
   Sie decken Temperaturbereiche von knapp über 0 °C bis über 900 °C ab und werden insbesondere für industrielle Hochtemperaturkalibrierungen eingesetzt.
3. Metall-Gefrierpunktzellen:
   Hier wird gezielt der Gefrierprozess genutzt, da während der Erstarrung eine besonders stabile Temperaturplateauphase entsteht. 
   Diese Methode bietet hohe Reproduzierbarkeit.
4. Hochtemperatur-Fixpunktzellen:
   Für sehr hohe Temperaturen kommen spezielle Hochtemperaturzellen zum Einsatz, die in Schutzgas- oder Ofensystemen betrieben werden. 
   Sie werden häufig in nationalen Metrologieinstituten verwendet.
5. Miniatur-Fixpunktzellen:
   Kompakte Bauformen für den Einsatz in industriellen Kalibrierlaboren. 
   Sie bieten geringere Unsicherheiten als Vergleichskalibratoren, jedoch bei einfacherer Handhabung als klassische ITS-90-Zellen.

Verwendung von Fixpunktzellen:

1. Kalibrierung von Standard-Platin-Widerstandsthermometern (SPRT):
Fixpunktzellen dienen als Referenz zur Festlegung der Kennlinie hochpräziser Referenzthermometer.

2. Rückführbare Industriekalibrierung:
In akkreditierten Laboren werden Temperaturmessgeräte mit Hilfe von Fixpunkten kalibriert, um internationale Normanforderungen zu erfüllen.

3. Validierung von Temperaturmessketten
In Branchen wie Pharma, Chemie, Energie oder Luftfahrt ist eine lückenlose Rückführbarkeit vorgeschrieben. Fixpunktzellen sichern diese metrologische Rückführung.

4. Überprüfung von Temperaturbädern und Kalibrieröfen
Sie werden verwendet, um sekundäre Kalibriersysteme regelmäßig zu überprüfen.

5. Forschung und Entwicklung
In metrologischen Instituten dienen sie zur Realisierung der internationalen Temperaturskala und zur Entwicklung neuer Referenzverfahren.

Vorteile von Fixpunktzellen als Kalibriermittel:

• Höchste Genauigkeit: Fixpunktzellen liefern extrem geringe Messunsicherheiten und sind Referenzsysteme der höchsten Genauigkeitsklasse.
• Exzellente Reproduzierbarkeit: Phasenübergänge reiner Stoffe sind physikalisch eindeutig definiert und weltweit vergleichbar.
• Langzeitstabilität: Bei sachgemäßer Handhabung behalten Fixpunktzellen über viele Jahre ihre Genauigkeit.
• Normenkonformität: Sie ermöglichen Kalibrierungen gemäß internationaler Temperaturskalen wie ITS-90.
• Unabhängigkeit von elektronischen Referenzsystemen
  Die Temperatur wird physikalisch realisiert, nicht elektronisch simuliert.
• Breiter Temperaturbereich: Durch verschiedene Metalle lassen sich Temperaturbereiche von nahe 0 °C bis über 1000 °C abdecken.
• Minimierung der Messunsicherheit: Im Vergleich zu Trockenblock- oder Flüssigkeitskalibratoren bieten Fixpunktzellen deutlich geringere Unsicherheiten.

Fixpunktzellen sind die präzisesten Kalibriermittel im Bereich der Temperaturmesstechnik. Sie basieren auf eindeutig definierten physikalischen Phasenübergängen und ermöglichen extrem genaue, reproduzierbare und international vergleichbare Referenztemperaturen. Ob Wasser-Dreipunktzelle oder Hochtemperatur-Metallfixpunkt – sie bilden die Grundlage für rückführbare Kalibrierungen in Laboren, Industrie und Metrologieinstituten. Durch ihre hohe Genauigkeit, Stabilität und Normkonformität sind sie unverzichtbar für Anwendungen, bei denen kleinste Temperaturabweichungen entscheidend sind.

Hier finden die wichtigsten Aspekte, auf die man beim Kauf von Fixpunktzellen achten sollte:

Fixpunktzellen zählen zu den präzisesten Kalibriermitteln in der Temperaturmesstechnik. Sie werden in akkreditierten Laboren, industriellen Referenzlaboren sowie in Forschungseinrichtungen eingesetzt, um Temperaturmessgeräte mit höchster Genauigkeit zu kalibrieren. Aufgrund ihrer zentralen Rolle in der metrologischen Rückführbarkeit ist der professionelle Einkauf von Fixpunktzellen ein anspruchsvoller Prozess. Neben der Auswahl des richtigen Fixpunktes müssen Reinheit, Unsicherheit, Bauform, Langzeitstabilität, Normenkonformität und Serviceaspekte sorgfältig bewertet werden. Eine Fehlentscheidung kann die Messunsicherheit erhöhen oder die Rückführbarkeit gefährden.

• Zu Beginn des Beschaffungsprozesses steht die genaue Definition des Temperaturbereichs, der abgedeckt werden soll. Fixpunktzellen basieren auf definierten Phasenübergängen reiner Stoffe. Je nach Anwendungsbereich kommen beispielsweise Wasser-Dreipunktzellen für 0,01 °C oder Metall-Fixpunktzellen wie Gallium, Indium, Zinn, Zink oder Aluminium zum Einsatz. 
• Der Einkauf muss klären, ob einzelne Referenzpunkte ausreichen oder ob mehrere Fixpunkte zur vollständigen Kalibrierungskurve benötigt werden. Insbesondere bei Standard-Platin-Widerstandsthermometern sind mehrere ITS-90-Fixpunkte erforderlich.
• Ein zentrales Kriterium ist die Reinheit des verwendeten Materials. Die Genauigkeit eines Fixpunktes hängt direkt von der chemischen Reinheit des Stoffes ab.
• Hochpräzise Zellen verwenden Metalle oder Wasser mit extrem hoher Reinheit, häufig im Bereich von 99,999 % oder höher. 
• Verunreinigungen führen zu Temperaturverschiebungen und erhöhter Unsicherheit. Der Einkauf sollte sich daher die Materialzertifikate und Spezifikationen zur Reinheit vorlegen lassen.
• Ebenso wichtig ist die angegebene Messunsicherheit der Fixpunktzelle. Hersteller geben typischerweise die erreichbare Unsicherheit unter definierten Betriebsbedingungen an. 
• Diese Angaben müssen mit den Anforderungen des eigenen Kalibrierlabors abgestimmt werden. Für akkreditierte Labore ist sicherzustellen, dass die Unsicherheitsangaben dokumentiert und rückführbar sind. Eine transparente Angabe der Unsicherheitsbudget-Komponenten ist ein Qualitätsmerkmal.
• Die Bauform der Fixpunktzelle spielt eine praktische Rolle. Klassische ITS-90-Zellen sind meist größer und für höchste Genauigkeit ausgelegt. 
• Miniatur- oder Sekundär-Fixpunktzellen sind kompakter und einfacher in der Handhabung, bieten jedoch etwas höhere Unsicherheiten. 
• Der Einkauf sollte prüfen, ob höchste metrologische Genauigkeit erforderlich ist oder ob eine praxisorientierte Lösung ausreichend ist. Auch die mechanische Stabilität, die Qualität des Quarz- oder Metallgehäuses sowie die Verarbeitung der Tauchhülse beeinflussen die Lebensdauer.
• Ein weiterer entscheidender Faktor ist die Kompatibilität mit vorhandenen Kalibriersystemen. Fixpunktzellen benötigen geeignete Ofen- oder Temperiersysteme zur kontrollierten Erzeugung des Phasenübergangs. 
• Der Einkauf muss sicherstellen, dass die Zelle mechanisch und thermisch mit bestehenden Kalibrieröfen kompatibel ist. Auch die Eintauchtiefe und der Durchmesser der Thermometer müssen berücksichtigt werden.
• Die Handhabung und Wartung sollten ebenfalls bewertet werden. Einige Fixpunktzellen erfordern spezielle Verfahren zur Plateau-Erzeugung, etwa kontrolliertes Einfrieren oder Aufschmelzen. 
• Der Lieferant sollte klare Bedienungsanleitungen, Schulungen oder Support anbieten. Besonders bei Wasser-Dreipunktzellen ist die korrekte Bildung der Eis-Wasser-Gleichgewichtszone entscheidend. Fehler in der Handhabung können die Messunsicherheit deutlich erhöhen.
• Langzeitstabilität ist ein wesentliches Auswahlkriterium. Hochwertige Fixpunktzellen behalten ihre Eigenschaften über viele Jahre, sofern sie sachgemäß betrieben werden. 
• Der Einkauf sollte Informationen zur Alterungsstabilität, zu empfohlenen Wartungsintervallen sowie zur möglichen Rekonditionierung einholen. Auch die Verfügbarkeit von Reparatur- oder Reinigungsservices ist relevant.
• Normenkonformität und Rückführbarkeit sind insbesondere für akkreditierte Labore unverzichtbar. Die Fixpunktzelle sollte den Anforderungen der Internationalen Temperaturskala ITS-90 entsprechen. 
• Zertifikate, Kalibrierscheine und Dokumentationen müssen vollständig vorliegen. Falls das Labor nach ISO/IEC 17025 arbeitet, müssen die gelieferten Unterlagen den Anforderungen der Akkreditierungsstelle entsprechen.
• Ein wirtschaftlicher Aspekt ist die Betrachtung der Lebenszykluskosten. Hochpräzise Fixpunktzellen sind in der Anschaffung kostenintensiv. Allerdings bieten sie über viele Jahre stabile Referenztemperaturen mit minimalem Driftverhalten. 
• Der Einkauf sollte nicht allein den Anschaffungspreis bewerten, sondern auch Genauigkeit, Stabilität, Serviceunterstützung und langfristige Nutzbarkeit berücksichtigen.
• Die Erfahrung und Reputation des Herstellers spielen eine wichtige Rolle. Fixpunktzellen sind hochspezialisierte metrologische Produkte. Ein etablierter Anbieter mit nachweislicher Erfahrung in der Temperaturmetrologie bietet in der Regel höhere Qualitätssicherheit und besseren technischen Support. 
• Referenzen aus akkreditierten Laboren oder nationalen Metrologieinstituten können zusätzliche Sicherheit geben.
• Schließlich sollte auch die logistische Abwicklung bedacht werden. Fixpunktzellen sind empfindliche Präzisionsgeräte. Der sichere Transport, geeignete Verpackung und gegebenenfalls klimatisierte Lieferung sind wichtig, um Beschädigungen oder Kontamination zu vermeiden.

Der professionelle Einkauf von Fixpunktzellen als Kalibriermittel für Temperaturmessgeräte erfordert eine sorgfältige und strukturierte Bewertung technischer, metrologischer und wirtschaftlicher Kriterien. Entscheidend sind der passende Fixpunktbereich, höchste Materialreinheit, geringe Messunsicherheit, Normenkonformität gemäß ITS-90 sowie die Kompatibilität mit bestehenden Kalibriersystemen. Unternehmen und Labore, die diese Faktoren systematisch berücksichtigen und mit spezialisierten Herstellern zusammenarbeiten, schaffen die Grundlage für hochpräzise, normgerechte und langfristig stabile Temperaturkalibrierungen.

Fixpunktzellen können bei verschiedenen Anbietern gekauft werden. Umfassende Informationen über Hersteller und Anbieter von Fixpunktzellen aus aller Welt finden sie bei Exportpages.