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      表面的細(xì)節(jié):利用振蕩器探尋質(zhì)量變化的秘密

      2014-04-16 04:17:54李莉萍
      計(jì)測(cè)技術(shù) 2014年4期
      關(guān)鍵詞:雙槳表面質(zhì)量空腔

      很快,全世界都會(huì)認(rèn)可基于某個(gè)物理常數(shù)的千克的新定義,似乎再無(wú)需擔(dān)心鉑銥合金國(guó)際千克原器隨時(shí)間發(fā)生質(zhì)量變化的惱人問(wèn)題。但事實(shí)上,這個(gè)問(wèn)題依然存在:人造物品很容易受環(huán)境影響而出現(xiàn)質(zhì)量消散的情況。

      美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院(NIST)的研究人員設(shè)計(jì)出一種實(shí)驗(yàn)裝置,用于研究各種材料表面質(zhì)量在不同環(huán)境下是如何增加或減少的。該裝置的靈敏度為0.02μg/cm2,相當(dāng)于在11 km2的面積上放置了一枚硬幣,這比當(dāng)前最好的商用測(cè)量裝置石英晶體微天平(QCM)的靈敏度還要高出一倍。

      這種新裝置所基于的原理同QCM 一樣:當(dāng)其他所有變量都保持不變時(shí),振蕩器的諧振頻率與它的質(zhì)量成反比。因此頻率的變化代表了質(zhì)量的變化。

      振蕩器是由薄的硅晶體制造而成,分為兩個(gè)槳狀部分,由一根中心軸連接在一起。這種雙槳振蕩器的表面積為6.65 cm2,被安裝在屏蔽輻射的真空腔里。真空腔內(nèi)的溫度可以在500 K至幾K 的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。

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