氣體折射率基準(zhǔn)溫度計(jì)測(cè)量熱力學(xué)溫度的研究.pdf

1、熱力學(xué)溫度是國際單位制七個(gè)基本物理量之一，單位為開爾文（符號(hào)為K）其描述的是客觀世界真實(shí)的溫度，同時(shí)也是制定國際協(xié)議溫標(biāo)的基礎(chǔ)。2006年，國際計(jì)量局溫度咨詢委員會(huì)(CCT)采納了用玻爾茲曼常數(shù)定義熱力學(xué)溫度單位開爾文的建議，并提出采用(T-T90)表示熱力學(xué)溫度與ITS-90的偏差。本論文的指導(dǎo)教師，基于微波諧振技術(shù)和量子物理“從頭算”理論提出了氣體折射率基準(zhǔn)溫度計(jì)的基本方法。本文論述了建立的雙圓柱微波腔測(cè)量氦氣折射率的熱力學(xué)溫度實(shí)驗(yàn)

2、系統(tǒng)，以及所開展的熱力學(xué)溫度測(cè)量的前期研究工作。
　　 研究?jī)?nèi)容主要包括以下幾個(gè)部分:(1)設(shè)計(jì)了微波諧振腔體，建立了雙圓柱微波諧振腔熱力學(xué)溫度測(cè)量實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。(2)首次對(duì)雙圓柱微波諧振腔氣體折射率基準(zhǔn)溫度計(jì)的理論進(jìn)行了詳細(xì)的分析。(3)采用電磁場(chǎng)一階微擾理論，對(duì)造成諧振頻率擾動(dòng)的非理想因素（趨膚效應(yīng)、端蓋開孔）進(jìn)行了分析。(4)優(yōu)化諧振腔設(shè)計(jì)，發(fā)現(xiàn)將探針天線布置在端蓋中心可提高信噪比，確定將不銹鋼腔鍍銅處理為最優(yōu)方案。(5)設(shè)計(jì)

3、和研制恒溫槽控溫系統(tǒng)，使得諧振腔溫度波動(dòng)穩(wěn)定在±0.3mK/h的水平，設(shè)計(jì)了真空配氣系統(tǒng)和頻率測(cè)量系統(tǒng)。(6)采用LabVIEW軟件編寫了實(shí)驗(yàn)中各儀器的自動(dòng)控制程序，實(shí)現(xiàn)了儀器自動(dòng)化的數(shù)據(jù)采集與傳輸。(7)在水三相點(diǎn)溫度下，測(cè)量了不同壓力下氦氣的折射率，得到了熱力學(xué)溫度合適的壓力測(cè)量范圍。選取TM010和TM011模式測(cè)量了306.2603K下的熱力學(xué)溫度，得到T-T90=(3.0±4.9)mK，并對(duì)氣體折射率基準(zhǔn)溫度計(jì)的不確定度進(jìn)行了