本文關(guān)鍵詞：基于壓力懸浮法的單晶硅密度差值精密計量裝置研究

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【摘要】：密度作為計量領(lǐng)域?qū)С鑫锢砹?是國際貿(mào)易計量、民生計量中必不可少的計量物理量。單晶硅晶體是設(shè)立固體密度計量基準的最佳材料,同時也是阿伏伽德羅常數(shù)NA計算的首選材料。因此本課題基于壓力懸浮法設(shè)計了單晶硅球密度差值精密計量系統(tǒng)。單晶硅球密度差值計量系統(tǒng)能夠精確測量單晶硅球間密度差異,實現(xiàn)密度值的等精度量值傳遞,同時為NA計算的單晶硅材料選擇提供依據(jù)。本課題研究的主要內(nèi)容如下:1.回顧了國內(nèi)外單晶硅密度計量現(xiàn)狀,分析了“靜力稱重法”、“磁力懸浮法”、“壓力懸浮法”三種密度差值測量方法的優(yōu)缺點,采用壓力懸浮法(PFM)測量單晶硅密度差值,為單晶硅密度差值的精密測量提供理論依據(jù)。2.分析了系統(tǒng)的測量原理,并設(shè)計了一種單晶硅球密度差值測量裝置,包括:密度比較容器、溫度控制系統(tǒng)、壓力控制系統(tǒng)、電荷耦合元件(CCD)圖像采集模塊等。針對測量裝置高精密測量要求,研究了溫度、壓力和CCD圖像識別模塊的計量精度特性。3.單晶硅球放置于含有三溴丙烷和二溴乙烷的混合工作液體(WL-2329)中,利用振動管式密度計測量、計算工作液體熱脹系數(shù);設(shè)計了一種工作液體的壓縮系數(shù)計算方法,并且分析了工作液體壓縮熱效應的影響。4.對單晶硅球間密度差值測量試驗,分析測量結(jié)果和系統(tǒng)的不確定度分量,對測量不確定度進行評定,其相對標準不確定度為1.51×10-7,表明壓力懸浮法具有高密度分辨率。
【關(guān)鍵詞】：壓力懸浮 單晶硅球 密度測量 不確定度
【學位授予單位】：中國計量大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH715.2;TN304.12
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-15
• 1 緒論15-21
• 1.1 課題研究背景和意義15-16
• 1.2 單晶硅密度測量技術(shù)概況16-19
• 1.2.1 國內(nèi)外密度計量現(xiàn)狀16-17
• 1.2.2 靜力稱重法17
• 1.2.3 磁力懸浮法17-18
• 1.2.4 壓力懸浮法（ PFM）18-19
• 1.3 本文主要內(nèi)容和結(jié)構(gòu)19-21
• 1.3.1 本文研究內(nèi)容19
• 1.3.2 本文結(jié)構(gòu)安排19-21
• 2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計21-44
• 2.1 系統(tǒng)的測量原理21-26
• 2.1.1 PFM原理21-24
• 2.1.2 系統(tǒng)參數(shù)24-25
• 2.1.3 系統(tǒng)技術(shù)指標25-26
• 2.2 系統(tǒng)硬件構(gòu)成26-39
• 2.2.1 單晶硅晶體27-28
• 2.2.2 密度比較容器28-30
• 2.2.3 溫度控制模塊30-33
• 2.2.4 壓力控制模塊33-35
• 2.2.5 CCD圖像識別模塊35-39
• 2.3 軟件設(shè)計39-43
• 2.3.1 軟件設(shè)計基本思路39-40
• 2.3.2 軟件介紹40-43
• 2.4 本章小結(jié)43-44
• 3 壓力懸浮裝置精度測試44-49
• 3.1 溫度測試44-46
• 3.1.1 長周期恒溫測試44-45
• 3.1.2 短周期恒溫測試45
• 3.1.3 溫度平衡測試45-46
• 3.2 壓力測試46
• 3.3 坐標測試46-48
• 3.4 本章小結(jié)48-49
• 4 系統(tǒng)參數(shù)計算49-57
• 4.1 熱脹系數(shù)研究49-52
• 4.1.1 熱脹系數(shù)測量原理50
• 4.1.2 熱脹系數(shù)測量試驗50-52
• 4.2 壓縮系數(shù)研究52-56
• 4.2.1 壓縮熱效應原理52-53
• 4.2.2 壓縮熱效應試驗分析53-54
• 4.2.3 WL-2329 壓縮系數(shù)計算54-56
• 4.3 本章小結(jié)56-57
• 5 單晶硅密度差值測量研究57-68
• 5.1 單晶硅相對密度差值57-59
• 5.2 測量裝置不確定度評定59-64
• 5.2.1 A類不確定度評定59-60
• 5.2.2 B類不確定度評定60-63
• 5.2.3 MCM法不確定度評定63-64
• 5.3 不確定度評定軟件64-67
• 5.3.1 GUM法不確定度軟件65-67
• 5.3.2 MCM法不確定度軟件67
• 5.4 GUM法和MCM法比較67-68
• 6 總結(jié)與展望68-70
• 6.1 總結(jié)68-69
• 6.2 展望69-70
• 參考文獻70-73
• 附錄A X射線晶體密度法(XRCD)原理73-74
• 作者簡介74

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本文編號：975641