Уже с 50-х годов прошлого века во ВНИИМ велись работы по созданию интерферометров для воспроизведения и передачи единицы длины через длину волны эталонных источников излучения. Выдающийся вклад в этой области внесли М.Ф.Романова, А.И.Карташев и другие. В 1954 г. доктором технических наук М.Л.Бржезинским был разработан первый универсальный интерференционный компаратор для измерения штриховых мер длины. Эти работы легли в основу реализации нового определения единицы длины метра, принятого в 1960 году, через длину волны излучения атома криптона.
С появлением стабилизированных лазеров началась разработка эталонного источника на основе He-Ne/I2 лазера, стабилизированного по линии насыщенного поглощения в молекулярном йоде-127. С 1983 года он используется в составе Государственного первичного эталона длины (ГПЭ).
Современное определение метра, принятое в 1983 году, связывает единицу длины с единицей времени и частоты через фундаментальную константу скорость света, значение которой принято по международному соглашению.
С введением этого определения появилась возможность реализации единого эталона времени, частоты и длины. С этой целью во ВНИИМ была создана эталонная установка на основе интерферометра Фабри-Перо для измерения отношения длин волн (частот) He-Ne/CH4 лазера (3,39 нм), входящего в состав государственного первичного эталона времени и частоты (ВНИИФТРИ, Москва), и He-Ne/I2 лазера (0,63 нм), входящего в состав ГПЭ единицы длины.
В 1980 году был создан ГПЭ единицы плоского угла на основе лазерного интерференционного экзаменатора, обеспечивающего воспроизведение и передачу единицы угла эталонным автоколлиматорам угломерной автоколлимационной установки.
В 2000 году в лаборатории открыт центр нанометрологии, объединивший средства измерения мер малой длины, предназначенных для передачи единицы в диапазоне менее 1 мкм.
Основные направления работ
- Поддержание и хранение ГПЭ единицы длины России, предназначенного для воспроизведения единицы длины и передачи её размера вторичным эталонам, эталонам сравнения и источникам эталонных излучений.
В состав эталона входят
- источник эталонного излучения He-Ne/I2 лазер, стабилизированный по линии насыщенного поглощения в молекулярном йоде 127
- установка для измерения отношения длин волн источников излучения
- интерференционный компаратор с лазерным интерференционным рефрактометром
Метрологические характеристики эталона
- диапазон измерений длины 5-1,0 м;
- длина волны эталонного источника излучения 0,63299139822 мкм, СКО 2
- НСП 1,5 . Передача размера единицы длины от ГПЭ вещественным мерам длины, измерителям линейных перемещений, преобразователям линейных перемещений осуществляется интерференционным методом с суммарной погрешностью (0,015 + 0,01L) мкм, где L - длина в метрах
В лаборатории имеются также интерференционные установки для поверки эталонных концевых и штриховых мер длины в диапазонах 0,1-100 мм и 0,1-1000 мм.
- Поддержание и хранение ГПЭ плоского угла
В состав эталона входят
- лазерный интерференционный экзаменатор
- угломерная автоколлимационная установка
- 12-гранная кварцевая призма
ГПЭ используется для метрологических исследований вторичных и рабочих эталонов: автоколлиматоров, многогранных призм и угломерных систем.
- Разработка и изготовление новых эталонных источников излучения
- He-Ne/I2 стабилизированный лазер с йодной ячейкой с длиной волны 633 нм, стабильность 2.10-11
- He-Ne/I2 стабилизированный лазер с йодной ячейкой с длиной волны 612 нм, стабильность 2.10-11
- Nd:YAG/I2 стабилизированный лазер с йодной ячейкой с длиной волны 512 нм, стабильность 1.10-11
- полупроводниковые лазеры видимого диапазона стабилизированные по внешнему эталону, стабильность 1.10-7
- Разработка средств и методов метрологического обеспечения приборов для измерений длины в субмикрометровом и нанометровом диапазоне: оптических, электронных, туннельных и атомно-силовых микроскопов, профилометров, толщиномеров, средств измерения шероховатости поверхности.
В лаборатории функционируют- лазерный интерференционный дифрактометр для аттестации периодических мер (дифракционных решеток)
- лазерный гетеродинный интерферометр для аттестации мер высоты ступени
- высокоразрешающий оптический микроскоп для аттестации мер ширины линии, атомно-силовой микроскоп
- Проведение государственных испытаний любых средств измерения длины.
Международное сотрудничество
В базе данных МБМВ по средствам CMС от лаборатории заявлено и опубликовано 9 позиций:
- Laser radiation: stabilized laser, absolute frequency, 633 nm
- End standards: guage block, 1-100 mm
- End standards: length bar, long guage block, 200-1000 mm
- Line standards: line scale, 0,01-1000 mm
- 1-D gratings: pitch L, 270-1000 nm
- Angle by circle dividers, optical polygon: face angle, 0-360
- Angle by circle dividers, rotary table, 0-360
- Angle instruments: autocollimator, 600"
- Surface texture, step height: laser heterodyne interferometer, micro-interferometer
Эквивалентность наших эталонов международным стандартам подтверждена международными сличениями
- по лазерам CCL-K10, CCL-K11
- по концевым мерам: CCL-K2, Long guage blocks by interferometry, 1999-2001
- по углу: CCL-K3, Angle standards, 2000-2002
- по нанометрологии
CCL-S1, One-dimensional gratings, 1999-2000
CCL-S2, Step height standards, 2000-2002.
В последние годы были изготовлены
стабилизированные He-Ne/J2, Nd:YAG/J2 лазеры для Болгарии, Южной Кореи, Беларуси, Казахстана и др.;
эталонные установки для аттестации штриховых и концевых мер для Болгарии, Казахстана, Узбекистан и др.
Сотрудники лаборатории могут выполнять заказы на разработку и изготовление новых средств измерения длины: размеров различных мер и образцов, перемещений, длин волн и т.д. на основе стабилизированных лазеров и лазерных интерферометров различной модификации.
В 2000 году сотрудниками лаборатории был организован и проведен международный семинар "Современные методы и средства воспроизведения и передачи единиц длины и плоского угла". В нем приняли участие метрологи из России, Украины и Эстонии. 8 докладов представили сотрудники ВНИИМ.
Контакты
Чекирда Константин Владимирович
руководитель лаборатории
Опубликовано: 17.02.2006, изменено: 05.12.2007
