微克标准砝码磁性测量中的问题 目前法制计量组织的质量量值传递建议R111中只给出了标称质量为1mg~5 000kg 的砝码的量值传递规范. 对于 1mg 以下的微克量级质量标准的物理特性和计量特性,括磁性允许误差等都没有给出统的规范和建议.然而,微克质量计量标准体积小,影响质量测量不确定度的因素较多.世界上很多计量技术的家都在努力研究微克质量计量标准的建立.为了复现和传递微克质量,近十几年来,美 NIST 、德PTB 、英 NPL 、韩 KRISS等外计量研究机构制定了中长期发展规划,开展微克质量计量研究,取得了定程度的展.各建立的微克质量标准,采用特殊的结构和加工工艺,具有独立的知识产权.早在2007年,法LNE ( Laboratoire national de métrologie etdessais)的 TanguyMadec 等人,深入研究了标称值从 100 μ g到900μ g 的微克质量标准的材料、制造技术及校准技术 [10 ] .在制作过程中,选用了含 1% 硅 的 铝 合 金 材 料 制 成 .2009 年,韩 KRISS 也基于 a5 自动化质量测量系统研究了50 μ g~1mg 的基于特殊不锈钢材料的微小质量标准砝码测量方法、测量不确定度评等,为微克质量标准的测量提供了技术依据 目前,关于微克质量标准到底采用何种材质行制造还没有形成个明确方案 .方面制作微克质量标准的材料密度要小,有的研究机构采用了铝合金的材质,但是铝合金材质的稳定性不如常规制造砝码的 JF-1 无磁不锈钢要好,而且其磁性性能也没有个确切的数据. 朱耀明在文献[ 12 ]中指出,铝及铝合金均属弱磁材料,磁化率值小于数量级.常守威 [13 ] 中研究了弱磁性材料磁化率的测量技术,而朱耀明也提出用居里磁秤法测定铝合金的磁化率. 2.2 微克质量标准磁性测量的方法磁化率是弱磁性材料重要的性质,但是弱磁性材料磁化率的数值很小,测量非常困难 .而微克质量标准本身质量就很小,再加上部分是弱磁性材料,且为不规则形状,因此微克质量标准磁性测量方法目前还没有固定的方法行研 究.参考文献[13 ],给出个测量铝合金磁化率的方法.令待测的微克质量标准处于磁场 B 中的收到的磁力作用为:9 11期 任孝平,钟瑞麟,等:微克质量标准磁性测量中的关键问题f = M B z(1 )其中: B —磁场,M —磁化度,使磁场仅沿着竖直方向(Z 轴方向)存在梯度.对于顺磁性物质,力的方向沿着 z 轴;对抗磁性物质,方向相反.磁感应度 B ,磁场度 H 和磁化度 M 的关系为
式(6 )中若能测出 m , f 和 B2 / z ,则能求出质量磁化率 χg .其中,质量 m 及其所受磁力 f 都可以由天平测量出来的. 而 B2 / z 的计算可以选用已知磁化率的材料作标准试样同被测试样相比,可消掉式中相同的项 [12 ] .从式中也可以看出磁场梯度 B2 / z 越,受到的磁力就越,测量误差就相对较小.此外,天平的准确度也决定着终微克质量标准磁化率的测量精度.因此,测量微克质量标准磁化率的关键,是要具备个高梯度的恒定磁场和个高准确度天平. |