像大號(hào)黑珍珠似的單晶硅球靜靜地躺在隔振、恒溫、潔凈的國(guó)家固體密度基準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室里。
　　通過(guò)創(chuàng)新長(zhǎng)度極限測(cè)量方法，研究人員完成了對(duì)這顆大號(hào)“黑珍珠”密度的絕對(duì)測(cè)量，將我國(guó)固體密度基準(zhǔn)從5×10-6提高至2×10-7。
　　這不僅結(jié)束了長(zhǎng)期以來(lái)我國(guó)密度量值傳遞依賴純水密度、無(wú)法有效實(shí)現(xiàn)國(guó)際接軌的歷史；還實(shí)現(xiàn)了阿伏伽德羅常數(shù)（NA）測(cè)量重大技術(shù)突破，首次以“機(jī)械掃描”相移干涉法建立了硅球直徑精密測(cè)量系統(tǒng)，填補(bǔ)了國(guó)際該領(lǐng)域空白。
　　為此，國(guó)際NA工作組主席Becker博士專程到訪實(shí)驗(yàn)室，對(duì)該項(xiàng)目的技術(shù)創(chuàng)新給予高度評(píng)價(jià)：“這套基于新穎技術(shù)路線的硅球直徑測(cè)量干涉儀對(duì)于支撐以硅球方案定義千克的下一步工作框架是非常重要的?；讵?dú)具特色的技術(shù)原理，該項(xiàng)工作實(shí)現(xiàn)了硅球直徑不確定度的高可靠性評(píng)估，是一項(xiàng)杰出的科學(xué)成就。”
　　日前，這項(xiàng)由中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院羅志勇研究員領(lǐng)銜的國(guó)家重大基礎(chǔ)研究專項(xiàng)——“測(cè)長(zhǎng)方法創(chuàng)新及固體密度基準(zhǔn)的建立”榮獲國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。

　　———— 固體密度基準(zhǔn) ————
　　基于純水的液體密度基準(zhǔn)已不能滿足科學(xué)研究和精密工業(yè)需求
　　記者（以下簡(jiǎn)稱記）：為什么要建立固體密度基準(zhǔn)？
　　羅志勇（以下簡(jiǎn)稱羅）：我國(guó)基于純水的液體國(guó)家密度基準(zhǔn)最高準(zhǔn)確度僅可達(dá)到5×10-6，已不能適應(yīng)量值傳遞、科學(xué)研究和精密工業(yè)對(duì)密度測(cè)量的需要，國(guó)際上幾次密度比對(duì)都因我國(guó)只有液體密度基準(zhǔn)而未獲得參比資格。建立以絕對(duì)測(cè)量為基礎(chǔ)、具有超高準(zhǔn)確度的固體密度基準(zhǔn)迫在眉睫。

　　記：除了科學(xué)研究，我們?nèi)粘Ｉ钪心男┓矫嬉玫礁呔_度的固體密度？
　　羅：密度測(cè)量準(zhǔn)確與否直接關(guān)系到容量、流量、粘度、放射等相關(guān)學(xué)科的測(cè)量精度與發(fā)展，密度量值在全國(guó)范圍內(nèi)量值的準(zhǔn)確和統(tǒng)一，直接影響到國(guó)防、科研、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、文教衛(wèi)生、環(huán)境保護(hù)、國(guó)內(nèi)外貿(mào)易和人民生活，可以說(shuō)直接影響到整個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。
　　比如說(shuō)石油化工行業(yè)大宗的油料貿(mào)易。國(guó)際上進(jìn)行貿(mào)易時(shí)是按照體積交接的，而體積跟密度有直接關(guān)系。相同體積的石油，其燃燒值在不同的溫度下是一樣的。如果沒(méi)有高精確度的密度基準(zhǔn)，容易發(fā)生貿(mào)易摩擦。平常我們看到的加油站，油料密度要根據(jù)天氣的變化做修正，否則冬天的話加油站會(huì)虧。如果大家仔細(xì)觀察，與密度密切相關(guān)的領(lǐng)域還有很多。

　　研究固體密度基準(zhǔn)為什么選擇單晶硅球

　　記：為什么選擇球體作為固體密度基準(zhǔn)測(cè)量對(duì)象？
　　羅：大家都知道密度等于質(zhì)量和體積之比。我們國(guó)家已經(jīng)有了高精確度的質(zhì)量基準(zhǔn)，只要測(cè)準(zhǔn)物體的體積就可以得到高精確度的密度值。之所以選擇球體，是因?yàn)榍蝮w是一維的，相對(duì)于其他幾何形狀而言，不僅容易加工，而且容易測(cè)量，只要準(zhǔn)確測(cè)出球體的半徑，就能準(zhǔn)確測(cè)出其體積。

　　記：為什么選擇單晶硅球的密度作為密度基準(zhǔn)？
　　羅：因?yàn)楣?，也就是單晶硅材料是非常?biāo)準(zhǔn)的晶格排列，可以數(shù)原子數(shù)。而且單晶硅材料穩(wěn)定、堅(jiān)硬、經(jīng)久不變，具有極好的材質(zhì)均勻性和物理化學(xué)性能穩(wěn)定性，即使因?yàn)槟撤N原因遭到碰損、打碎，其密度值也不會(huì)改變，仍可以進(jìn)行量值傳遞。

　　固體密度基準(zhǔn)是研究阿伏伽德羅常數(shù)的關(guān)鍵裝置

　　記：固體密度基準(zhǔn)和阿伏伽德羅常數(shù)有什么關(guān)系？
　　羅：固體密度基準(zhǔn)是研究阿伏伽德羅常數(shù)的關(guān)鍵裝置。阿伏加德羅常數(shù)是一個(gè)將微觀世界與宏觀世界關(guān)聯(lián)起來(lái)的基本物理常數(shù)。準(zhǔn)確測(cè)量阿伏加德羅常數(shù)對(duì)國(guó)際基本單位——千克和摩爾的重新定義起著舉足輕重的作用。目前，國(guó)際上阿伏加德羅常數(shù)的測(cè)定主要是根據(jù)完整晶格單晶硅的摩爾體積和單個(gè)硅原子的體積之比，通過(guò)準(zhǔn)確測(cè)量單晶硅球的密度，單晶硅摩爾質(zhì)量和晶格常數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。20世紀(jì)70年代以來(lái)，以建立固體密度基準(zhǔn)、測(cè)量阿伏伽德羅常數(shù)為目標(biāo)的研究一直是國(guó)際計(jì)量前沿領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

[1][2] [3] 下一頁(yè)