高准确度真空质量测量系统的建立项目验收成功测试仪器

日前，由中国计量科学研究院（以下简称“中国计量院”）承担的国家质检总局科技计划项目“高准确度真空质量测量系统的建立”项目顺利通过专家验收。项目首次在我国建立了最大量程1 kg的高准确度真空质量测量装置，真空质量测量重复性、灵敏度达到国际先进水平，成功解决了2018年国际质量单位千克重新定义后质量量值传递技术关键问题，为保障未来我国质量量值与国际等效一致奠定了技术基础。

在国际单位制7个基本量中，质量单位是目前唯一靠实物基准复现的。然而，由于实物基准易受环境影响，在长期稳定性方面具有局限性，国际上计划在2018年实现对“千克”进行重新定义。届时，基于量子物理的质量自然基准将取代目前尚在使用的国际千克原器实物基准，成为国际质量单位新的源头。由于未来的质量单位将在真空中实现，而日常生活的质量工作标准——砝码仍是在空气中使用的，这给质量量值的传递方式带来了一系列问题——除了需要将保存在真空中的质量标准传递到空气中外，还必须对环境参数进行测量和实时修正，以保障质量单位重新定以后，我国质量量值在传递过程中的准确、可靠。

为此，中国计量院从2013年起，围绕质量单位新定义之后质量量值传递关键技术开展了系列研究。经过多年努力，项目组在真空质量测量、真空质量标准的传递，以及异型砝码表面吸附测量和修正等方面取得了一系列创新成果，建立了测量灵敏度优于0.1μg、满载重复性优于0.47 μg、测量扩展不确定度25 μg（k=2）的高准确度真空质量测量装置；形成了不同材料砝码表面吸附率测量、不确定度评估和吸附修正，空气密度测量，砝码交换称量等一系列具有自主知识产权的技术。

“0.1μg相对于1 kg物体来说，就相当于2 只蚊子与1架空客A320客机质量之间的关系。”项目负责人任孝平打了一个形象的比方，“灵敏度越小，质量测量过程中装置感知质量变化的能力越强，可以达到的测量准确度也就越高。”

据介绍，项目建立的高准确度真空质量测量装置成功解决了砝码真空质量测量时系统稳定性和保持高真空度之间的矛盾；采用的非接触式分子泵散热方法和多点位多参数循环监测方法，显着提高了装置的测量重复性和稳定性。此外，项目还实现了多种砝码表面吸附与其逆过程的精确分析，吸附测量扩展不确定度0.0011 μg/cm2（k=2），达到了国际先进水平。

任孝平表示，项目建立的高准确度真空质量装置和提出的具有自主知识产权的质量测量数据比较方法，在提高我国真空质量量值传递的可靠性的同时，为国际质量单位重新定义的研究积累并提供了基础数据。

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