標準砝碼質量標準表面穩(wěn)定性研究

 質量標準實物的不穩(wěn)定性早在 1889 年就 已經(jīng) 被人 們關 注 ，并 開 展 了對 鉑銥合金和不銹鋼砝碼材料 的研 究 。鉑銥合金千克原器具有的穩(wěn)定性 ，其量值復現(xiàn)的相對標準不確定度可達 1o 數(shù)量級 。在 2 次檢定周期內，對保存在法際計量局(BIP M )的際千克原(internationalprototype kilo—gram ，IP K )研究 時發(fā) 現(xiàn) ，IP K 有 3～4 ／~g／year 的漂 移 。在 1889 年 至 1948 年 間 ，產 生 了 1O g 至 3O g 的質量改變。英 家物理實驗室(N P L )在對英家千克原器(national prototype kilogram ，N PK )行研究時發(fā)現(xiàn)，1924 年由于對其行清洗時使用了乙醇、和氨水 的混合物，造成 了 N P K 約 33 g 質量損失 ，而考慮到 1889 年時并沒有對其行清潔，所以表示每年約有 1 扯g 的質量變化 。1940 年英 N P L 和法 BIPM 都對質量發(fā)生改變的情況做了相應 的報告 ，但是當時并不知道為何發(fā)生這種情況。英在1971 年至1991 年的研究數(shù)據(jù)為 2．5 ／1g／year ，而且當時還不能確定質量 的變化是否與存儲條件 、以及表面拋光程度和砝碼 自身條件有關 。在 1993 年 ，日本 的 IK E D A 等  意識 到質 量變 化 的原 因 除 了空 氣 中 水氣 的附 著 ，另 原 因便 是 對 質量基準 的清潔方法 ，而帶來了質量標準每 6 個月便有 6 ／lg 的質量增益 。清潔過后的表面更加容易被污染 ，但是不論采取何種清潔方法 ，污染物的水平在置于空氣 6 個月后總能趨于穩(wěn)定 ?？梢?，對于千克原器質量吸附機制的研究 ，對于如何保護千克原器，維護量值的統(tǒng)和穩(wěn)定有著重要的意義 。德聯(lián)邦物理技術研究院(PT B )的學者 SC H W A R T Z 于 1994 年在期刊《M etrologia))上連續(xù)發(fā)表 2篇文章 ]，研究 了 E 和 E。等級不銹鋼質量標準表面的吸附層 ，指出在相對濕度在 0．03≤ ≤0．07 范圍內變化時 ，表面吸附層和相對濕度有定的函數(shù)關系。不銹鋼砝碼此外還指出，在測量中其他有可能的相關影響因素還括 ：表面清潔度 、粗糙度、砝碼材料以及環(huán)境溫度等 。從他的研究成果可以看出，由于當前質量傳遞仍然是在空氣 中行的，因此作為與相對濕度呈現(xiàn)定函數(shù)關系的表面吸附作用對質量標準的影響 ，與其他環(huán)境因素(空氣浮力、熱交換)樣不能被忽視 ]，研究質量標準穩(wěn)定性與環(huán)境的關系是很有必要的。英 的 N P L 實 驗室 C U M PSO N 等  也于 1994 年 、1995 年 、1996 年對不銹鋼砝碼受 污染 的 細節(jié) 行 了深 入 的研究 ，分析了環(huán)境對其的影響 ，并提出了對不銹鋼等相關材料制造的砝碼表面的清潔方法_7]，以及水銀對鉑銥合金的持續(xù)性的污染情況 和清潔方法[g]，取得 了系列的研究成果 。D A V ID SO N 對于表面污染 和質量 標 準 的穩(wěn) 定性 做 了完 整研究 和 總結[3  ，主要 集 中于各 種 影 響 因素 的作 用 ，如 長期 穩(wěn) 定 性 、水 蒸 氣 的 吸 附以及清潔技術的性能和可重復性。