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Oct 31, 2023

벤치

2022년 11월 15일 기준

2022년 11월 15일

국립 물리 ​​연구소

2019년에는 국제 단위계(SI)가 자연계와 관련된 상수로 재정의되었습니다. 이는 SI의 미래 안정성을 보장하고 양자 기술을 포함한 새로운 기술을 사용하여 새로운 정의를 구현할 수 있는 기회를 열어줍니다. 지속적으로 향상되는 이러한 정확도는 합의된 측정 단위 정의를 바탕으로 하는 안정적인 측정 표준을 통해 구현되어야 합니다.

킬로그램은 이제 자연의 기본 상수인 플랑크 상수로 정의되며 이전에는 와트 천칭이었던 Kibble 천칭을 사용하여 실현할 수 있으며 1970년대 NPL에서 장치를 개발한 Bryan Kibble의 이름을 따서 이름이 변경되었습니다. NPL의 질량 그룹은 브라질 INMETRO의 초음파 연구소와 협력하여 현재 기존 질량 천칭을 사용하여 수행되는 기준 수준 초음파 전력 측정을 수행하기 위한 프로토타입 벤치탑 키블 천칭을 설계하고 제작했습니다.

이 프로토타입 복사력 천칭(RFB)은 플랑크 상수의 고정 값을 통해 실현되는 것처럼 SI 질량 단위로 직접 추적 가능한 초음파 전력 측정을 가능하게 합니다. 초음파 전력 측정을 위한 새로운 기술은 국지적인 중력 가속도를 측정할 필요성을 없애고 중력 보정을 할 필요 없이 지구상 어디에서나 초음파 전력을 측정할 수 있게 해줍니다.

초음파는 산업 및 의료 목적으로 널리 사용됩니다. 업계에서는 고가의 제조 부품(예: 항공기 부품)을 테스트하는 데 사용됩니다. 의료 응용 분야에서는 치료 목적, 조직 가열, 절제 또는 단편화, 진단에 사용되며 신체 내부 장기의 비침습적 이미지를 얻을 수 있습니다.

초음파의 가장 일반적인 용도 중 하나는 임신 중에 태아의 발달을 모니터링하는 것이지만 심장, 혈관, 눈, 갑상선, 유방, 근육 등의 이미지를 생성하는 데에도 사용할 수 있습니다. 따라서 안전성과 효율성을 고려하여 출력 전력 레벨을 정확하게 측정해야 합니다. 현재 추적성은 표준 분동으로 검증된 기존 질량 저울을 사용하여 약 7%의 일반적인 불확실성으로 1차 초음파 파워 미터를 교정합니다.

결과적으로, 이 분야에 Kibble 밸런스 기술을 적용하면 추적성 체인을 단순화하고 초음파 파워미터 교정의 반복성과 정확성을 향상시킬 수 있는 잠재력이 있습니다. 보다 정확한 측정은 과학과 기술의 발전을 촉진하고, 결과적으로 보다 정확한 측정을 가능하게 합니다.

NPL 수석 연구 과학자인 스튜어트 데이비슨(Stuart Davidson)은 "이것은 새로운 SI 기본 단위 정의를 통해 구현된 차세대 기술을 사용하여 최종 사용자 수준에서 측정을 단순화하고 정확도를 향상시킬 수 있는 방법을 보여주는 훌륭한 예입니다."라고 말했습니다.

NPL의 고등 연구 과학자인 Emily Webster는 "초음파 전력 측정 분야에서 Kibble 균형 기술 도입에 기여할 수 있어서 기뻤습니다. 이는 사용 시점의 새로운 SI. 이 프로젝트는 코로나19 팬데믹 중에 진행되었으며, 이 프로젝트의 성공은 원격 상호 작용의 어려움을 극복하려는 파트너의 창의성과 헌신을 강조합니다."

INMETRO 과학자인 Ruan Mayworm은 "이 연구는 Kibble 균형 원리를 사용하여 초음파 전력을 측정하는 타당성을 입증했으며, SI에 대한 직접적인 추적성을 갖춘 보다 정밀하고 정확한 초음파 전력 측정 시스템 개발의 문을 열었습니다. 또한, 좋은 결과는 INMETRO와 NPL 간의 협력으로 인해 가능했으며, 따라서 전 세계 계측 개발을 위한 다양한 국립 계측 연구소 간의 협력이 중요함을 보여줍니다."