Национальный эталон единицы длины – метра в области аттестации источников излучений и средств измерений длин волно длиной 0,63 мкм. Назначение, состав и принцип действия.

Поверочная схема должна состоять из 3ех частей:

1. Источники излучений и средства измерений длин волн.

2. Штриховые меры длины и измерители перемещений.

3. Плоскопараллельные концевые меры длины.

В 1960 световой метр вошел с систему СИ.

Для сличения нижестоящих по поверочной схеме эталонов стали применяться автоматические интерференционные фотометрические компараторы.

Метр – длина пути, пройденного светом в вакууме за 1/299782458 с.

В 2003 году в БелГИМе эталон метра

1. Эталонный источник излучения

2. Эталонный источник излучения в качестве гетеродина с блоком питания и привязной частоты.

Комплекс измерительный для Аттестации ИИ:

10. Спектранализатор Е4461Е

4. Частотомер Ч1-64/1

15. Измеритель мощности активного излучения LaserMate-Q.

5. поляризованная пластина

6. полупрозрачное зеркало

7. фокусная линза

8. Фотоприемное устройство

Излучение 1 является базовой линией, относительно которой располагаются все элементы схемы.

Для исключения попадания отражения от зеркала излучения обратно в резонатор устанавливают оптические изоляторы.

Комплект зеркал направляет ход лучей лазеров до их прямого совмещения на полупрозрачном зеркале.

Дальше оптический сигнал фокусируется на f, где где преобразуется в электрический сигнал и усиливается 9.

На 10 наблюдают разночастотный сигнал биений между оптическими частотами излучений обоих лазеров.

Длина волны оптического излучения – 0.63мкм

Относительная погрешность частоты – 5*10^-4

Мощность излучения 1 не менее 50 мкВт

Эталон МХ: λ = 0.63 мкм

Аттестуемый лазер устанавливают на оптический стол рядом с эталоном.

При помощи юстировачных приспособлений оба луча сводятся на полупрозрачном зеркале до получения биений, которые подаются на фотоприёмник.

При проведении сличений с другими эталонами применяется метод сравнения основанный на оптическом гетеродировании частот стабилизированных лазеров входящих в состав эталонов, при которых измеряются все комбинационные частоты для всех сверхтонких компонентов.

Мерой сличения является источник излучения гелейнеоновый лазер стабилизорованный по йоду.

Основные источники систематических погрешностей эталона длины:

1. Относительная погрешность воспроизведения частоты эталонного лазера 2.5*10^-11

2. Относительная погрешность вызванная нестабильностью частоты излучения эталонного лазера 4.2*10^-12

3. Погрешность аттестации частотомера 10^-12

4. Относительная погрешность измерения разности частот 0.3*10^-12

Погрешность аттестации анализатора спектра 10^-13

 

 

 

Методы передачи размеров единиц величин: исходный эталон единицы длины – метра в диапазоне 0,1 – 100 нм; исходный эталон единицы длины в нанометровом диапазоне. Прослеживаемость единиц величин от эталонов до рабочих средств измерений. Сличения.

Эталон представляет собой комплекс средств измерений, который включает:

- интерферометр Кёстерса

- газоразрядные лампы с кадмием и гелием

- блок измерения температуры мер

- барометр ртутный

- психрометр

- мера сравнения стальная длинной 100мм

- мера сравнения кварцевая – 100мм

- измеритель температуры концевых мер длины.

Интерферометр Майкельсона в сочетании с признанным монохроматором составляет компоратор Кёстерса и применяется для абсолютного и относительного измерений длин концевых мер, путём сравнения их с длинной волны света или между собой с точностью до 0.025 мкм

Источник излучения L; Р1 и Р2 – полупрозрачные пластинки; М1 и М2 – зеркала;

S2 – окуляр зрительной системы или фотоэлемент; А – диспергирующая призма; Р2 – компенсирует дополнительную разность хода лучей появляющихся за счёт того, что луч 1 проходит дважды через пластину Р1.

Если заменить плоские зеркала отражающими триэдрами, компоратор Кестерса можно использовать для измерения узлов и точность измерения узлов 10^-6 раз.

Данная система размещена в специальном термостатированном помещении расположенном на отдельном виброустойчивом фундаменте.

Метрологические характеристики этого эталона:

1. Диапазон длины от 0.1 до 100мм

2. Случайная погрешность не более 0.003 мкм

3. Нестабильность за 10 лет 0.03 мкм

Источник прослеживаемости – гос. Первичный эталон единицы длины метра.

11.2. Исходный эталон единицы длины в нанометровом диапазоне

Метрологические характеристики:

1. Диапазон измерений от 7 до 1350 нм

2. Пределы допускаемой абсолютной погрешности от 0.5 до 10 нм

В состав эталона входят:

1. Меры ширины и высоты с номинальной высотой от 18- 1350 нм который производится совместным предприятием России и Эстонии

2. Меры высоты ступени с номинальной высотой:7.2; 20.9; 69.0; 295.4;781.4

3. Меры ширины линий: 0.5- 20 мкм

4. Объект микрометры ОМО и ОМП

Эталон применяется для хранения и передачи единицы длины в нанометровом диапазоне рабочим средством измерений и для калибровки сканирующих зондовых атомносиловых и электронно растовых измерительных микроскопов.

 

Метрологическая прослеживаемость – это свойство результата измерения в соответствии с которым результат может быть соотнесён с основой для сравнений через документированную непрерывную цепь калибровок, каждая из которых вносит вклад в неопределенность измерений.

В мае 2013 года принят следующий международный документ который регламентирует наши действия в области прослеживаемости: Р10:01/2013 «Политика ILAC по прослеживаемости результатов измерений»

Каждый орган по аккредитации подписавший соглашение обязуется соблюдать его условия и процедуры ILAC по оценке, гарантировать что все аккредитованные лаборатории и органы инспекции соответствуют ISO/IEC 17025

Цепь метрологической прослеживаемости определяется через иерархию калибровки. Она используется для установления метрологической прослеживаемости результатов измерений.

Основные элементы прослеживаемости:

1. Непрерывная цепь сопоставлений.

2. Неопределённость измерений

3. Документация

4. Компетентность

5. Соотнесение с единицами СИ

6. Повторная калибровка