标准砝码质量标准表面稳定性研究

 质量标准实物的不稳定性早在 1889 年就 已经 被人 们关 注 ，并 开 展 了对 铂铱合金和不锈钢砝码材料 的研 究 。铂铱合金千克原器具有的稳定性 ，其量值复现的相对标准不确定度可达 1o 数量级 。在 2 次检定周期内，对保存在法际计量局(BIP M )的际千克原(internationalprototype kilo—gram ，IP K )研究 时发 现 ，IP K 有 3～4 ／~g／year 的漂 移 。在 1889 年 至 1948 年 间 ，产 生 了 1O g 至 3O g 的质量改变。英 家物理实验室(N P L )在对英家千克原器(national prototype kilogram ，N PK )行研究时发现，1924 年由于对其行清洗时使用了乙醇、和氨水 的混合物，造成 了 N P K 约 33 g 质量损失 ，而考虑到 1889 年时并没有对其行清洁，所以表示每年约有 1 扯g 的质量变化 。1940 年英 N P L 和法 BIPM 都对质量发生改变的情况做了相应 的报告 ，但是当时并不知道为何发生这种情况。英在1971 年至1991 年的研究数据为 2．5 ／1g／year ，而且当时还不能确定质量 的变化是否与存储条件 、以及表面抛光程度和砝码 自身条件有关 。在 1993 年 ，日本 的 IK E D A 等  意识 到质 量变 化 的原 因 除 了空 气 中 水气 的附 着 ，另 原 因便 是 对 质量基准 的清洁方法 ，而带来了质量标准每 6 个月便有 6 ／lg 的质量增益 。清洁过后的表面更加容易被污染 ，但是不论采取何种清洁方法 ，污染物的水平在置于空气 6 个月后总能趋于稳定 。可见 ，对于千克原器质量吸附机制的研究 ，对于如何保护千克原器，维护量值的统和稳定有着重要的意义 。德联邦物理技术研究院(PT B )的学者 SC H W A R T Z 于 1994 年在期刊《M etrologia))上连续发表 2篇文章 ]，研究 了 E 和 E。等级不锈钢质量标准表面的吸附层 ，指出在相对湿度在 0．03≤ ≤0．07 范围内变化时 ，表面吸附层和相对湿度有定的函数关系。不锈钢砝码此外还指出，在测量中其他有可能的相关影响因素还括 ：表面清洁度 、粗糙度、砝码材料以及环境温度等 。从他的研究成果可以看出，由于当前质量传递仍然是在空气 中行的，因此作为与相对湿度呈现定函数关系的表面吸附作用对质量标准的影响 ，与其他环境因素(空气浮力、热交换)样不能被忽视 ]，研究质量标准稳定性与环境的关系是很有必要的。英 的 N P L 实 验室 C U M PSO N 等  也于 1994 年 、1995 年 、1996 年对不锈钢砝码受 污染 的 细节 行 了深 入 的研究 ，分析了环境对其的影响 ，并提出了对不锈钢等相关材料制造的砝码表面的清洁方法_7]，以及水银对铂铱合金的持续性的污染情况 和清洁方法[g]，取得 了系列的研究成果 。D A V ID SO N 对于表面污染 和质量 标 准 的稳 定性 做 了完 整研究 和 总结[3  ，主要 集 中于各 种 影 响 因素 的作 用 ，如 长期 稳 定 性 、水 蒸 气 的 吸 附以及清洁技术的性能和可重复性。