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 얼마나 차가울까 요 ? 전혀 다른 분야 인 극저온 측정 
 일반 응용 분야 온도 는 대부분 냉 각점 과 끓 는 점 사이 의 꽤 제한 적 인 범위 ( 0 ° C ~ 100 ° C ) 에서 측정 되 지만 이 범위 를 벗어나 는 경우 가 생기 기 마련 입니다 . 다행히 - 50 ° C ~ + 125 ° C 에서 사용 가능 한 사용 하 기 간편 하 고 저렴 한 무 접점 센서 가 있 으며 이 보다 더 넓 은 범위 에서 사용 할 수 있 는 특수 한 센서 도 있 습니다 . 또한 열전대 , 저항 온도 감지기 ( RTD ) 및 서미스터 도 더 넓 은 범위 를 처리 할 수 있 습니다 . 
 예 를 들 어 Vishay Components 의 PTCSL 03 T 091 DT 1 E 서미스터 는 - 40 ° C ( 277 K ) ~ + 165 ° C ( 438 K ) 정격 이 며 , TE Connectivity Measurement Specialties 의 R - 10318 - 69 Type - T 열전대 는 더 넓 은 범위 인 - 200 ° C ( 73 K ) ~ + 350 ° C ( 623 K ) 를 처리 합니다 . 일반 적 으로 이러 한 측정 을 위한 센서 를 찾 는 것 은 문제 가 아닙니다 . 다만 센서 를 실제로 적용 할 때 문제 가 발생 할 수 있 습니다 . 
 온도 가 수천 도 에 달할 정도 로 높 은 경우 에 는 센서 옵션 이 더욱 제한 됩니다 . 일반 적 으로 다양 한 유형 의 열전대 와 적외선 감지 배열 간 에 선택 하 게 됩니다 . 측정 대상 의 온도 가 높 기 때문 에 해당 대상 에 미치 는 영향 을 최소 화 하 면서 센서 가 포착 해야 하 는 에너지 는 매우 큽니다 . 
 하지만 두 자리 ( 수십 K ) , 한 자리 ( 1 K ~ 9 K ) 또는 한 자리 미만 ( < 1 K ) 의 매우 낮 은 온도 를 측정 해야 하 는 경우 는 어떨까 요 ? 0 . 01 K 에서 이루어진 연구 가 있 으며 최근 IEEE Spectrum 의 문서 “ Quantum Computing : Atomic Clocks Make for Longer - Lasting Qubits “ 에서 는 100 nK 미만 의 온도 에 대한 연구 도 다뤘 습니다 . ( 저온 에 도달 하 는 방법 은 또 다른 흥미 로운 이야기 입니다 ) 그렇 다면 그렇게 낮 은 온도 에 도달 한 시점 이나 위치 를 정확 하 게 알 려면 어떻게 해야 할까요 ? 이러 한 정확 하 고 신뢰 할 수 있 는 극저온 측정 은 다음 몇 가지 이유 로 매우 낯선 분야 입니다 . 
 먼저 극저온 에서 는 물리 법칙 이 여전히 적용 되 기 는 하 지만 소재 에 전이 가 일어나 고 그 특성 과 반응 이 급격 하 게 변화 합니다 . 낮 은 K 영역 에서 는 센서 성능 , 선형 성 및 기타 중요 특성 이 극 적 으로 변화 합니다 . 물 이 얼음 이나 수증기 로 변하 는 것 에 는 익숙 하 지만 낮 은 K 영역 에서 의 변화 는 이해 하 기 가 훨씬 더 어렵 습니다 . 
 두 번 째 로 일반 적 으로 이러 한 낮 은 온도 에 도달 하 는 데 사용 한 방법 과 측정 방식 이 서로 뒤얽히 는 경우 가 많 습니다 . 예 를 들 어 과냉각 에서 는 다중 Tesla 자기장 이 중요 한 부분 인 경우 가 많 지만 ( 그 방법 과 이유 는 차치 하 고라도 ) , 이러 한 자기장 은 감지 배열 및 부품 에 큰 영향 을 미칩니다 . 
 세 번 째 로 극저온 프로젝트 에 는 매우 작 은 질량 이 관여 하 는 경우 가 많 습니다 . 경우 에 따라 원자 나 분자 몇 개 수준 이 될 수 있 습니다 . 따라서 분자 의 에너지 가 낮 고 개수 도 몇 개 에 불과 하 다는 두 가지 문제 가 발생 합니다 . 센서 를 부착 할 수 가 없 으며 부착 할 수 있 다 하 더라도 센서 가 측정 물질 에 심각 한 영향 을 미치 게 됩니다 . 이 는 측정 행위 가 측정 대상 에 영향 을 미친다는 하이젠베르크 의 양자 물리 적 불 확정 성 원리 로 인한 당연 한 결과 입니다 . 
 그림 1 : 다양 한 소재 가 매우 낮 은 K 값 에 사용 될 수 있 습니다 . 수직 눈금 은 선형 이 아닙니다 . CLTS 는 망가닌 및 니켈 호일 감지 그리드 로 구성 된 편평 하 고 유연 한 극저온 선형 온도 센서 이 며 RuO 2 는 산화 루테늄 입니다 . ( 이미지 출처 : ICE Oxford Ltd . ) 
 하지만 과학자 와 연구자 는 여전히 이 를 측정 할 필요 가 있 습니다 . 지속 시간 과 측정 대상 ( 고형 질량 , 가스 형 군집 의 분자 또는 개별 분자 ) 에 따라 선택 사항 이 있 으며 , 0 K 부근 과 관련 된 다양 한 연구 및 실제 응용 분야 가 있 습니다 . 비교 해서 말 하 자면 로켓 연료 에 사용 되 는 액체 산소 ( 90 K , 183 ° C ) 및 수소 ( 20 K , 253 ° C ) 의 취급 은 질소 ( 77 K , 196 ° C ) 의 취급 과 비슷 합니다 . 이 와 반대 로 액체 헬륨 은 약 4 K ( 269 ° C ) 이 므로 평가 가 훨씬 더 까다롭 지만 , MRI 기계 의 자석 을 초전 도 영역 으로 냉각 하 는 데 사용 됩니다 . 
 온도 측정 의 핵심 은 소위 말 하 는 " 온도 " 가 실제로 측정 하 는 에너지 의 측정치 라는 사실 을 염두 에 두 는 것 입니다 . 거의 모든 온도 측정 과 마찬가지 로 , 사용 자 는 먼저 3 가지 사양 , 즉 다룰 범위 , 필요 한 절대 적 정확도 , 정밀도 ( 분해능 ) 를 고려 해야 합니다 . 그런 다음 측정 배열 이 이러 한 온도 에서 미치 게 될 영향 을 평가 해야 합니다 . 
 다소 놀라울 수 있 지만 , 일반 적 인 온도 에서 많이 사용 되 는 일부 센서 는 한 자리 온도 범위 에서 도 작동 합니다 ( 그림 1 ) . 옵션 중 에 는 RTD ( 플래티넘 또는 로듐 - 철 사용 ) , 게르마늄 및 클래식 탄소 기반 저항기 등 이 있 습니다 . 하지만 이러 한 설정 의 강력 한 자기장 에 는 수 K 의 센서 오 차 가 발생 할 수 있 습니다 . 연구 분야 에서 는 저온 K 감지 에 대한 수요 가 매우 많 아서 이러 한 트랜스 듀 서 는 여러 공급 업체 에서 제공 하 는 표준 카탈로그 항목 에 포함 됩니다 ( 생각 보다 꽤 놀라운 정도 입니다 ) . 
 더 복잡 한 옵션 에 는 광섬유 에서 산란 하 는 브릴 루앙 이나 기타 정교 한 광학 기술 의 사용 이 포함 됩니다 . 그러나 “ 일반 ” 커패시터 도 그 물리 적 크기 와 모양 , 신중 하 게 모델링 된 온도 기능 으로 알려진 관계 에서 변화 하 는 정전 용량 을 통해 브리지 배열 에 사용 할 수 있 습니다 . 
 하지만 분자 몇 개 의 온도 를 측정 할 때 는 이러 한 기술 이 효과 가 없 습니다 . 이러 한 상황 에서 는 매우 심오 한 접근 방식 이 필요 합니다 . 한 가지 배열 에서 는 모아 놓 은 타 겟 주변 에 정밀 한 변화 도 를 가지 는 강력 한 자기장 을 비춘 다음 해당 자기장 을 따라 분자 가 어떻게 분포 되 는지 관찰 하 여 그 에너지 , 즉 온도 를 나타냅니다 . 다른 방법 에서 는 레이저 로 분자 를 밀 어 레이저 에너지 의 양 과 그 에 따른 동작 으로 타 겟 에너지 를 나타냅니다 . 이 방법 과 기타 여러 복잡 한 방법 은 설치 가 어려울 뿐 만 아니 라 시스템 결함 과 물리학 의 2 차 및 3 차 순서 민감 성 에 대한 다양 한 보정 과 보상 이 필요 합니다 . 
 따라서 온도 측정 시나리오 가 까다롭 다고 느껴질 때 는 낮 은 1 K 부근 또는 그 아래 온도 를 다루 는 사람 에 대해 생각 해 보 세요 . 더 아래 에 있 는 으스스 한 온도 를 다루 면서 모든 연구자 가 계측 과 관련 된 끝 없 는 질문 인 " 판독 값 을 어떻게 보정 , 확인 및 검증 해야 할까 ? " 를 묻 고 답해야 합니다 . 정말 악몽 같 은 질문 일 수 밖에 없 습니다 . 
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