Type N - Une solution à l'instabilité

Les instabilités des thermocouples se présentent sous plusieurs formes. Premièrement, il y a la dérive à long terme due à des modifications de composition causées par l'oxydation (ou par le bombardement neutronique dans les applications nucléaires). Par exemple, au-delà de 800 °C, les thermocouples de type K exposés à l'air peuvent subir des effets d'oxydation qui altèrent l'homogénéité des conducteurs et introduisent des erreurs de mesure de plusieurs pour cent. Lorsqu'ils sont montés dans des gaines avec un volume d'air limité, une « corrosion verte » peut affecter le composant chromel de l'élément Chromel. Les applications nucléaires posent un défi supplémentaire avec la transmutation des matériaux sous bombardement neutronique, conduisant là encore à une instabilité de la f.é.m..

Deuxièmement, l'hystérésis thermique de la f.é.m. à court terme constitue un problème pour les thermocouples en métaux de base, en particulier de type K, lorsqu'ils sont soumis à des cycles entre 250 °C et 600 °C. Des erreurs de 5 °C ou plus sont courantes ici, surtout autour de 400 °C. Elles sont généralement dues à des inhomogénéités magnétiques et structurelles. Troisièmement, dans les assemblages de thermocouples à isolation minérale, des décalages de FEM peuvent résulter de la migration du manganèse et de l'aluminium depuis le fil type K (négatif) à travers l'isolant en oxyde de magnésium jusqu'au fil type K (positif).

Les matériaux de type N ont été spécifiquement conçus pour combattre ces instabilités . Grâce à leur structure d'alliage, les thermocouples de type N offrent une meilleure résistance à la dérive, à l'hystérésis, aux effets magnétiques et même à la transmutation induite par les neutrons. Le conducteur NP (Nicrosil) contient des teneurs plus élevées en chrome et en silicium, tandis que le conducteur NN (Nisil) présente des teneurs accrues en silicium et en magnésium. Ensemble, ils forment une barrière à la diffusion qui améliore significativement les performances à long terme.

La stabilité du type N dans les applications nucléaires constitue un autre avantage majeur — l'absence de manganèse, d'aluminium et de cuivre dans le conducteur Nisil type N élimine presque totalement le problème de transmutation. L'hystérésis due aux cycles de température est également fortement réduite. Sur la plage de 200 °C à 1 000 °C (avec un écart maximal autour de 750 °C), les erreurs d'hystérésis sont réduites à seulement 2–3 °C, ce qui rend le type N bien plus stable que ses homologues en métaux de base.