完善我國極低溫區基準建設測溫裝置測得“中國溫度”

作者： 2021年12月01日來源：瀏覽量：

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什么是極低溫？通常指-248.5939℃以下。極低溫有什么用？深空探測、可控核聚變裝置等50%以上的大科學裝置的核心部件都需要在穩定的極低溫環境中運行。　　如何測量極低溫？靠一種標準溫度計

　　什么是極低溫？通常指-248.5939℃以下。極低溫有什么用？深空探測、可控核聚變裝置等50%以上的大科學裝置的核心部件都需要在穩定的極低溫環境中運行。

　　如何測量極低溫？靠一種標準溫度計來測量，而這種溫度計國內還不到10支——它們已經“服役”近半個世紀了。是的，你沒看錯，只有不到10支。

　　而更嚴重的是，長期以來，我國在極低溫區只有標準，基準建設并不完整。基準，是全球治理體系和經貿合作發展的重要技術基礎；溫度基準，是現代工業和科學研究最底層的地基之一，能否測定溫度基準是國家科技水平和綜合國力的象征之一。在極低溫區沒有基準，就意味著我們無法判斷這些標準溫度計在這一溫區是否準確，要送到有能力測定基準溫度的國家進行校準。

　　測溫儀由光學系統、光電探測器、信號放大器及信號處理、顯示輸出等部分組成。光學系統匯聚其視場內的目標紅外輻射能量，視場的大小由測溫儀的光學零件及其位置確定。紅外能量聚焦在光電探測器上并轉變為相應的電信號。該信號經過放大器和信號處理電路，并按照儀器內部的算法和目標發射率校正后轉變為被測目標的溫度值。

　　對我們這樣一個大國來說，主動權掌握在別人手中，是一件危險的事。如今，這種情況得到了改變。中國科學院理化技術研究所正高級工程師高波帶領的國際研究團隊，原創性地提出了“定壓氣體折射率基準測溫原理”，并在2020年建成了極低溫區基準級測溫裝置。高波的眼睛里閃爍著光彩：“在-268.15℃~-248.65℃溫區，我國建成的首套基準級測溫裝置，準確度和測量速度均為世界第一。”

　　現代工業和科學技術體系之所以可以成為“世界語言”，一個很重要的原因是計量標準的統一。在人類社會發展相當長的時期內，計量單位多是基于看得見、摸得著的實物來定義。實物再如何精心保存，時間長了也會出現變化，細微的元素差異，都會給準確度帶來差別。隨著科技的發展，大家對計量的精確度要求越來越高，這種用實物定義單位的方法在長期穩定性和全球通用性方面的缺陷就逐漸凸顯。

　　于是，科學家們將目光投向了穩定的自然常數——從2019年5月20日起，國際單位制發生變革，基本單位改由自然常數定義。溫度也是如此。誰能更快、更準地基于自然常數建立基準級測溫裝置，誰在未來就擁有更多的話語權。

　　極低溫區基準級測溫裝置不僅填補了我國在溫度計量領域的空白，實現了這一溫區量值溯源的自主可控，更實現了“零”的突破——我國科研人員參與到極低溫區國際溫標賦值的工作中，目前，這種中國原創的方法已被國際溫度咨詢委員會收錄，獲得了國際認可；這套裝置，也成了極低溫區測溫裝置的世界級“標桿”。換句話說，我們可以將它測得的溫度稱為“中國溫度”。

　　掌握溫度溯源的頭部技術，不僅對我國科技發展、工業發展具有重大意義，“中國溫度”的作用也將在國際范圍的科研項目和工業領域逐步顯現。

　　資料來源：光明日報

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