廣州計量檢定公司成功解決質量單位重新定義后量值傳遞問題

日前，由中國計量科學研究院（以下簡稱"中國計量院"）承擔的國家質檢總局科技計劃項目"高準確度真空質量測量系統的建立"項目順利通過專家驗收。

項目首次在我國建立了大量程1 kg的高準確度真空質量測量裝置，真空質量測量重復性、靈敏度達到國際先進水平，成功解決了2018年國際質量單位千克重新定義后質量量值傳遞技術關鍵問題，為保障未來我國質量量值與國際等效一致奠定了技術基礎。

圖為中國計量院研究人員在現場測試真空質量測量裝置

在國際單位制7個基本量中，質量單位是目前唯一靠實物基準復現的。然而，由于實物基準易受環境影響，在長期穩定性方面具有局限性，國際上計劃在2018年實現對"千克"進行重新定義。

屆時，基于量子物理的質量自然基準將取代目前尚在使用的國際千克原器實物基準，成為國際質量單位新的源頭。由于未來的質量單位將在真空中實現，而日常生活的質量工作標準——砝碼仍是在空氣中使用的，這給質量量值的傳遞方式帶來了一系列問題——除了需要將保存在真空中的質量標準傳遞到空氣中外，還必須對環境參數進行測量和實時修正，以保障質量單位重新定以后，我國質量量值在傳遞過程中的準確、可靠。

為此，中國計量院從2013年起，圍繞質量單位新定義之后質量量值傳遞關鍵技術開展了系列研究。經過多年努力，項目組在真空質量測量、真空質量標準的傳遞，以及異型砝碼表面吸附測量和修正等方面取得了一系列創新成果，建立了測量靈敏度優于0.1μg、滿載重復性優于0.47 μg、測量擴展不確定度25 μg（k=2）的高準確度真空質量測量裝置；形成了不同材料砝碼表面吸附率測量、不確定度評估和吸附修正，空氣密度測量，砝碼交換稱量等一系列具有自主知識產權的技術。

"0.1μg相對于1 kg物體來說，就相當于2 只蚊子與1架空客A320客機質量之間的關系。"項目負責人任孝平打了一個形象的比方，"靈敏度越小，質量測量過程中裝置感知質量變化的能力越強，可以達到的測量準確度也就越高。"

據介紹，項目建立的高準確度真空質量測量裝置成功解決了砝碼真空質量測量時系統穩定性和保持高真空度之間的矛盾；采用的非接觸式分子泵散熱方法和多點位多參數循環監測方法，顯著提高了裝置的測量重復性和穩定性。此外，項目還實現了多種砝碼表面吸附與其逆過程的精確分析，吸附測量擴展不確定度0.0011 μg/cm2（k=2），達到了國際先進水平。=

任孝平表示，項目建立的高準確度真空質量裝置和提出的具有自主知識產權的質量測量數據比較方法，在提高我國真空質量量值傳遞的可靠性的同時，為國際質量單位重新定義的研究積累并提供了基礎數據。