2. ИОНИЗАЦИОННЫЕ ИЗМЕРИТЕЛИ ТЕМПЕРАТУР, ПАРАМАГНИТНЫЕ И ШУМОВЫЕ ТЕРМОМЕТРЫ
Методы оптической пирометрии позволяют определять только поверхностную температуру раскаленных тел. Для определения температур в диапазоне 25 000° С - 50 000° К, например в условиях плазмы, оптические методы не пригодны. Для измерения таких температур в указанных условиях применяют ионизационные методы, основанные на зависимости степени ионизации газа от температуры:
где 
— степень ионизации;
Р — давление газа в 
Е — потенциал ионизации в 
— малое целое число, зависящее от природы низшего энергетического уровня.
Если в некоторый объект, содержащий смесь атомов, ионов и электронов, опустить два электрода с приложенной к ним разностью потенциалов, то во внешней цепи потечет ток, зависящий от степени ионизации, по величине которого возможно определить температуру плазмы.
Парамагнитные термометры. В области сверхнизких температур (ниже 1° К) применяют парамагнитные термометры. Их действие основано на том, что магнитная восприимчивость некоторых парамагнитных веществ возрастает с понижением температуры. Для измерений выбирают такие парамагнетики, которые подчиняются закону Кюри в требуемой области температур. Для идеального парамагнетика, в котором магнитные диполи не взаимодействуют между собой, закон Кюри имеет вид
где 
— магнитная восприимчивость;
С — постоянная Кюри.
На самом деле, вследствие неидеальности парамагнетика зависимость магнитной восприимчивости от температуры выражается формулой
где А — мера отклонения от закона Кюри.
Поскольку для сферического образца 
то для измерений температуры применяют только сферические образцы. При определении температур с помощью парамагнетиков чаще других используется метод, основанный на измерении взаимоиндуктивности (рис. II 1.8). Одна из катушек, изображенных на схеме, содержит парамагнетик. При изменении температуры парамагнетика
его магнитная восприимчивость изменяется, что приводит к изменению взаимоиндуктивности обеих катушек. Переменное магнитное поле создается первичной катушкой 
Если через 
обозначить взаимоиндуктивность катушек без парамагнетика, то взаимоиндуктивность с парамагнетиком
где 
— коэффициент заполнения;
Т — температура.
Рис. III.8. Схема измерительного устройства с парамагнитным термометром: 1 — источник тока; 2 — усилитель-преобразователь; ПК — первичная катушка; ВК — вторичная катушка; Т — парамагнитный термометр; М — взаимоиндуктивность
Значение 
компенсируется последовательно-встречным включением взаимоиндуктивности с катушкой термометра Т. Когда 
устройство будет измерять только зависящую от изменения температуры часть взаимоиндуктивности. Точность данного метода зависит от ряда факторов: величины магнитной восприимчивости парамагнетика, количества используемого парамагнитного вещества, точности измерения индуктивности.
Шумовый термометр. При весьма низких температурах (вплоть до абсолютного нуля) электроны в проводниках находятся в хаотическом движении. Это движение электронов создает на концах проводника хаотически изменяющееся напряжение с широким спектром частот. Квадрат среднего значения этого напряжения равен
где 
— постоянная Больцмана; Т — температура в градусах Кельвина;
R — сопротивление проводника;
— выделенная полоса частот.
Рис. III.9. Блок-схема шумового термометра:
3 — зонд; У — усилитель; ПФ — полосовой фильтр; ВП — вторичный преобразователь
Блок-схема шумового термометра показана на рис. II 1.9. Напряжение, возникающее на сопротивлении зонда, составляет несколько микровольт. Сопротивление зонда — порядка 1 ком. Оно выполняется из платиновой проволоки. Шумовым термометром можно измерять температуру от —173° С до сравнительно высоких значений.
