彭 程，王 健

(中国计量科学研究院，北京 100029)

1 引 言

第26届国际计量大会(Conférence Générale des Poids et Mesures,CGPM)通过的关于“修订国际单位制(SI)”决议于2019年5月20日正式生效。新定义后的量值传递体系发生了变化，为使新定义后的质量单位在现有的质量传递系统中得到落实，其复现和传递工作十分关键。目前的研究主要聚焦于1 kg标称质量值的复现与传递，其中对于千克质量值的复现主要有2种相互独立基准方法：一是通过利用约瑟夫森电压和量子化霍尔电阻导出量子电功率基准，再进一步导出质量基准的电学天平方案来复现得到一定质量的实物基准，称为“瓦特天平”方案[1]。由于采用该方法时需要对多个电学相关参量进行测量，目前电学天平系统设计较为复杂，测量装置庞大且成本高昂。另一种是通过对高纯度单晶硅中的硅原子进行计数，利用一定质量纯度极高的单晶硅球内硅原子数目来建立量子质量基准的X射线晶体密度法(X-ray crystal density，XRCD)[2，3]。从实际应用上考虑，无论采用瓦特天平方法或X射线晶体密度法，均需要将基于物理常数定义的质量值复现在一定质量的实物载体之上，以用于向后继续传递至各级砝码。随着半导体产业中大型单晶硅生长技术的成熟发展，高化学纯度和无位错的单晶硅材料易于获得，单晶硅球被用作新定义后质量复现和传递工作中最为理想的实物基准[4]。通过X射线晶体密度法方法复现得到的质量主基准为高纯度单晶硅球，质量副基准通过在真空中与主基准校准后继续向下传递至具体应用场所，硅球质量测量将成为未来量值传递工作中的重要一环。……