新型镓熔点装置复现性及稳定性研究

摘要

温度是表示物体冷热程度的物理量，是国际单位制中的七个基本量之一。温度测量在能源、冶金、制造业、电子技术、新材料、医疗卫生、国防、航空航天和科学研究等领域有广泛应用，其准确测量对于科学和技术研究及工业应用领域的重要性是不言而喻的；尤其是室温附近高精度的温度测量在生物技术、海洋及半导体工业中显得越来越重要，金属镓的熔化温度为29.7646 ℃，十分符合当前技术发展的需要。
　　 本文以中国计量科学研究院最新研制的镓熔点装置为基础，通过深入开展其复现性及稳定性研究，旨在提高我国国家温度基准水平，为保证我国在该温区量值传递的准确性和可靠性及成功开展固定点杂质影响研究、参加国际比对奠定了坚实的基础。在新型研制成功的镓熔点自动复现装置的基础上，首先，利用双液-固界面法对镓熔点进行温坪复现并在不同温坪状态下测量六次复现值并与国内外镓熔点基准进行对比。其次，是对镓熔点的稳定性分四部分进行深入研究：第一，在容器温度计阱中分别加入空气、水、酒精、白矿油四种导热介质，在同一设定温度下进行温度复现，并对比不同介质下测量值的变化状况；第二，进行不同复现方法对镓熔点复现性影响的实验：在相同的控温条件下分别对容器进行内熔和不内熔, 测量温度计阻值；第三，开展不同外部传热条件对镓熔点复现性影响的研究实验：复现装置分别在30.1℃、30.6 ℃、31.1℃、31.6 ℃状态下对镓熔点容器进行复现，对比其温坪曲线的变化。第四，通过在镓固定点容器中掺杂不同浓度的杂质金属锡，并对其进行量值复现，得到杂质浓度与固定点温度变化的关系。最后，对镓熔点复现装置进行不确定度分析。
　　 实验分析结果显示：镓熔点装置复现性优于0.06 mK，扩展不确定度为0.36 mK；在四种不同介质对镓熔点稳定性影响的实验中，水、酒精、白矿油对镓熔点的稳定性影响基本一致，而空气要比前三者小0.2 mK；在四个不同温度点对镓熔点进行复现后，在30.6 ℃状态下获得温坪最长，且温坪波动度在0.1mK 以内；用40℃与50℃的水分别作内熔介质进行复现比不内熔的复现值分别低0.01mK与0.02 mK；容器中金属锡的掺入质量在1.5％以内时，镓熔点复现值会随金属锡质量的增加而降低。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1 章 绪 论

第2 章 镓固定点容器

第3 章 新型镓熔点炉

第4 章 镓熔点的复现性研究

第5 章 镓熔点的稳定性研究

第6 章 测量不确定度评定

结束语

参考文献

致 谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文