標準砝碼質量標準表面穩定性研究

 質量標準實物的不穩定性早在 1889 年就 已經 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定性 ，其量值復現的相對標準不確定度可達 1o 數量級 。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 現 ，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 )行研究時發現，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 都對質量發生改變的情況做了相應 的報告 ，但是當時并不知道為何發生這種情況。英在1971 年至1991 年的研究數據為 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 個月后總能趨于穩定 。可見 ，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，維護量值的統和穩定有著重要的意義 。德聯邦物理技術研究院(PT B )的學者 SC H W A R T Z 于 1994 年在期刊《M etrologia))上連續發表 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定函數關系的表面吸附作用對質量標準的影響 ，與其他環境因素(空氣浮力、熱交換)樣不能被忽視 ]，研究質量標準穩定性與環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 行 了深 入 的研究 ，分析了環境對其的影響 ，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 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 定 性 、水 蒸 氣 的 吸 附以及清潔技術的性能和可重復性。