Перспективы развития системы обеспечения единства измерений массы на основе постоянной Планка в диапазоне малых масс (менее 1 г)

   Статья рассматривает перспективы развития систем измерения массы в диапазоне малых масс (менее 1 г) на основе постоянной Планка. Основное внимание уделено новым методам измерений, включая ватт-весы с электромагнитной и электростатической компенсацией силы тяжести. Эти системы основаны на фундаментальных физических принципах и предоставляют возможность избежать накопления погрешностей, характерных для традиционных методов передачи единицы массы через гири. Автор подробно описывает принципы работы ватт-весов, в том числе особенности их конструкции, такие как использование лазерных интерферометров для измерения перемещений и систем управления напряжением. Статья подчеркивает актуальность разработки отечественных измерительных систем малых масс в Российской Федерации, что обусловлено необходимостью повышения точности измерений в таких областях, как аналитическая химия, биотехнологии и нанотехнологии. Отмечается, что переход на методы, основанные на фундаментальных физических константах, позволит существенно улучшить метрологическое обеспечение, минимизировать погрешности и создать новое поколение весового оборудования. Работы, проводимые во ФГУП «ВНИИМ им. Д. И. Менделеева», направлены на разработку и исследование систем измерения малых масс на новых принципах, которые не уступают по характеристикам лучшим зарубежным аналогам. Автор выделяет важность калибровки таких систем через эталоны электрических величин, что обеспечивает их надежность и достоверность. Предлагаемые решения представляют собой значимый вклад в развитие метрологии.

1. Realization of the kilogram by the XRCD method / K. Fujii [et al.] // Metrologia. 2016. Vol. 53, № 5. P. A19–A45. doi: 10.1088/0026–1394/53/5/A19

2. Mise en pratique for the definition of the kilogram in the SI // BIPM [website]. URL: https://www.bipm.org/utils/en/pdf/si-mep/SI-App2-kilogram.pdf (accessed: 01. 01. 2025).

3. Медведевских С. В., Чекирда К. В. Исследование макета ватт-весов с верхним пределом измерений 10 грамм // Измерительная техника. 2022. № 2. С. 28–33. doi: 10.32446/0368–1025it.2022-2-28-33

4. Чекирда К. В., Янковский А. А. Перспективы создания первичного эталона килограмма на основе ватт-весов // Законодательная и прикладная метрология. 2021. № 5 (173). С. 13–17.

5. Кривцов Е. П., Чекирда К. В., Янковский А. А. Современное состояние первичных эталонов в областях измерений геометрических, механических и связанных с ними величин // Измерительная техника. 2017. № 12. С. 23–27.

6. Milligram mass metrology using an electrostatic force balance / G. A. Shaw [et al.] // Metrologia. 2016. Vol. 53, № 5. P. A86–A94. doi: 10.1088/0026–1394/53/5/A86

7. Maintaining and disseminating the kilogram following its redefinition / M. Stock [et al.] // Metrologia. 2017. Vol. 54, № 6. P. S99-SS107, 2017. doi: 10.1088/1681–7575/aa8d2d

8. Robinson I., Schlamminger S. The watt or Kibble balance: a technique for implementing the new SI definition of the unit of mass. Metrologia. 2016. Vol. 53, № 5. P. A46–A74. doi: 10.1088/0026–1394/53/5/A46

9. Крылов А. И., Михеева А. Ю., Ткаченко И. Ю. Контроль органических компонентов. Обеспечение прослеживаемости результатов измерений // Контроль качества продукции. 2017. № 11. С. 12–17.

10. Чекирда К. В., Янковский А. А., Лобашев А. А. Макет ватт-весов: математическое моделирование вертикальных направляющих на основе ирисовых пружин // Измерительная техника. 2022. № 11. С. 51–56. doi: 10.32446/0368–1025it.2022-11-51-56

11. Витушкин Л. Ф. Абсолютные баллистические гравиметры // Гироскопия и навигация. 2015. № 3 (90). С. 3–12. doi: 10.17285/0869–7035.2015.23.3.003–012