能量天平试验装置

为应对国际单位制的重大变革—用普朗克常数重新定义千克单位。我国于2006年独立提出了能量天平方案，并于2007年开始研制成原理验证装置，在空气中测量普朗克常数的相对不确定度达到2.6×10-6（k=1），2013年起，开始研制第二代能量天平试验装置NIM-2。2016年12月，项目组完成了NIM-2装置的初步安装和调试，实现了真空环境测量。2017年5月，NIM-2提交了首次测量结果，相对不确定度为。此后项目组进行了一系列的优化改进研究，研制成永磁磁体和双层磁屏蔽，对外磁场的影响进行了抑制；研制成双环重叠柔性铰链等，对准直系统进行了优化。截止到2019年10月，NIM-2能量天平装置的A类不确定度已经达到2×10-8（k=1），为最终建成我国独立复现千克单位的基准装置打下了坚实的基础。目前，NIM-2已报名参加了国际计量局组织的千克复现方法关键比对。能量天平项目的研究依托于电学量子基准实验室，电学量子室还承担着约瑟夫森量子电压基准和量子化霍尔电阻基准两项国家基准的研制、运行维护和量传工作。这两项基准也为能量天平项目的研究提供了重要的技术支撑。

图2：能量天平实验装置1

图3：能量天平实验装置2