氣體折射率基準(zhǔn)溫度計測量熱力學(xué)溫度的研究.pdf

1、熱力學(xué)溫度是國際單位制七個基本物理量之一，單位為開爾文（符號為K）其描述的是客觀世界真實(shí)的溫度，同時也是制定國際協(xié)議溫標(biāo)的基礎(chǔ)。2006年，國際計量局溫度咨詢委員會(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)溫度計的基本方法。本文論述了建立的雙圓柱微波腔測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)溫度測量的前期研究工作。
　　 研究內(nèi)容主要包括以下幾個部分:(1)設(shè)計了微波諧振腔體，建立了雙圓柱微波諧振腔熱力學(xué)溫度測量實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。(2)首次對雙圓柱微波諧振腔氣體折射率基準(zhǔn)溫度計的理論進(jìn)行了詳細(xì)的分析。(3)采用電磁場一階微擾理論，對造成諧振頻率擾動的非理想因素（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，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

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