Какой тройник вы собираетесь использовать? Дайте пожалуйста ссылку либо название.

Термопаста несколько улучшит ситуацию. Однако термопасту эффективно использовать только для заполнения мелких неровностей, "толстый" слой термопасты приведет к снижению быстродействия системы. Кстати металлический корпус колбы тоже будет увеличивать инерционность из-за своей теплоемкости и теплопроводности. Если позволяет внешний диаметр колбы и есть техническая возможность выточите две колбы: 

1. Чтобы был минимальный зазор между датчиком и корпусом колбы (тонкий слой термопасты, но массивный корпус)

2. Чтобы была минимальная толщина стенки корпуса колбы (толстый слой термопасты, однако менее объемный корпус) Что будет лучше я не знаю...

Я рекомендую Вам сделать открытую колбу, т.е. чтобы датчик немного выступал за пределы корпуса. (см. рисунок). В таком исполнении время нагрева/охлаждения датчика должно быть меньше