您的位置:首页-公司动态 - NIST最新新闻- 美国NIST一直在寻找更好的方法来测量各种事物

美国NIST一直在寻找更好的方法来测量各种事物

发布时间:2019.12.30 新闻来源:NIST标准品_EDQM标准品_TRC标准品_EP标准品_标准品供货商_东莞市景源实验科技有限公司 浏览次数:
美国国家标准技术研究院(NIST)的研究人员一直在寻找更好的方法来测量各种事物,因此发表了一项详细研究,建议对光功率的标准单位光瓦进行“优雅”的改进。

但这不只是一个机会,可以精打细算国际测量单位。提出的定义有望为科学,技术,制造,商业和国防领域测量这一重要数量提供一种更精确,更便宜,更便携的方法。 

美国NIST的研究  表明,光瓦数可以由光的辐射力及其速度(一个基本常数)确定,而不是基于与电加热的比较得出的当前定义。基本常数是在世界范围内保持不变的数字,使基于它们的测量成为通用。基于基本常数定义测量单位的主要标准被认为是理想的。    

美国NIST项目负责人约翰·雷曼(John Lehman)说:“约翰内斯·开普勒(Johannes Kepler)在17世纪初就首次观察到了辐射压力。” “几年前,我们决定在此基础上创建主要的测量标准。”也许有一天,我们将以这种方式重新定义光功率。” 

提出的定义基于詹姆斯·克莱克·麦克斯韦(James Clerk Maxwell)在1862年的工作,该研究表明,光所施加的力与其功率成正比,再除以光速。现在,由于最近的NIST技术进步,可以在此基础上创建实用的测量标准。 

美国NIST的建议与国际单位制(SI)的最近重新定义保持同步,它基于自然界不变的特性提供了更可靠的测量。瓦特是国际单位制的功率单位,正如麦克斯韦(Maxwell)发现的那样,可以用来计算力,反之亦然。NIST的建议也可能有助于解决有关如何最好地定义一个称为光强度的相关光量的争论。该数量用称为坎德拉的SI基本单位表示,它部分取决于人类视觉的特性。 

这项新研究是在1974年首次提供NIST的激光功率测量和校准服务的背景下进行的。近年来,NIST研究人员已经扩大了可以测量的光功率范围,从几个光子的非常低的光强(光到每秒发射100,000,000,000,000,000,000,000光子的100千瓦激光。

为了以传统方式测量光功率,研究人员将激光对准涂层探测器,测量探测器的温度变化,然后确定产生等效热量所需的电功率。根据测量标准的要求,此方法可以追溯到SI,但可以间接通过伏特和欧姆进行追踪,而伏特和欧姆又是基于使用多个SI单位的nist方程的“ 派生单位 ”。NIST用这种方法测量光功率的设备很大,而且不便于携带。

在较新的方法中,可以通过将激光功率与参考质量(通常在“分析天平”或天平上称重)上的重力或等效力进行比较来测量激光功率。NIST最近开发了一种测量激光力或光子流施加在镜子上的推力的技术。结果以毫克(质量)或微牛顿(力)为单位,可追溯到千克的SI基本单位,并可用于计算光功率。该方法对制造和军事用途的大功率激光器特别有用,因为它比常规方法更简单,更快,成本更低且更易于携带。(文章在图片下方继续。)

 

顶部面板显示光线照射到磁盘上以及加热器上带有温度计的加热器上的温度升高。 中间:左平底锅上的镜子和右侧一公斤重的光线保持平衡。 底部:从光子到大激光器的功率大小。
图片来源: N。Hanacek / NIST
NIST的新研究通过发现质量/力方法的结果与常规方法之间的强烈一致性,确立了质量/力方法的有效性。但是NIST的提议还具有几个重要的优点:参考质量形式的便携式主要标准,以及提高精度的潜力。

质量计算需要了解重力在特定高度和位置使物体加速的确切数量。不需要进行力计算,因此可以简化为主要标准。 

新定义可以是:

一瓦的光功率是在从一面完美的镜子正常反射时产生的力,其大小(以牛顿为单位)等于2除以光速;要么
一牛顿的力是当光功率(以瓦特为单位)的大小等于光速除以2时所产生的力,该光功率通常从完全反射镜反射。
NIST团队计划在即将举行的会议上展示迄今为止的结果和建议,并继续进行研究。

美国NIST物理学家保罗·威廉姆斯说:“我们正在进行研究,以使辐射压力方法能够对世界上的激光功率进行最精确的测量。”

NIST标准品_EDQM标准品_TRC标准品_EP标准品_标准品供货商_东莞市景源实验科技有限公司论文:PA Williams,MT Spidell,JA Hadler,T。Gerrits,A。Koepke,D.Livigni,MS Stephens,NA Tomlin,GA Shaw,JD Splett,I.Vayshenker,MG White,C。Yung和JH Lehman。激光功率校准的元研究范围为20个数量级,可追溯至千克。Metrologia。 在线发布于2019年12月20日.DOI:10.1088 / 1681-7575 / ab4641
本文共分 1
分享到:
上一篇:美国Nist人脸识别算法的人口统计研究可以帮助改进未来的工具
下一篇:没有了