英国国家物理研究所(NPL)
friend0518 · 2008-01-13 15:23 · 81335 次点击
英国国家物理研究所(NPL)
作为联合王国的国家标准实验室,英国国家物理研究所(NPL-NationalPhysicalLaboratory)的任务是:
·满足本国当前和未来对于物理计量标准的需求;
·探求提高计量水平的新途径,以增强英国的竞争能力;
·争取为世界范围的客户提供宽量程、高质量的科学服务。
NPL是英国国家计量体系的支柱,确保了全国测量的一致性和可溯源性,而技术转移是完成其任务的关键。NPL工作的最终受益者是千百万用户,测量准确度的高低与他们的经营成败息息相关。因此,NPL在提高科技计量水平的同时,还致力于使其工作更接近实际和更具有实用价值。
NPL位于伦敦远效的但丁顿(Teddington),占地面积约为33公顷。在一百多年前NPL铡成立时,它是租用英国皇家的BushyHouse,以后经过逐年的小规模扩张以及增修新实验室和办公楼,最终形成了目前虽然地域宽阔、楼房众多(达百栋以上),但却分布零乱的格局,尤其是随着实验室增设空调和防振设施,许多管道修修改改,缺乏统一布局,不能适应现代化计量科学的需要。为此,NPL正在重建其实验室,基本规划是将实验室相对集中,即在保留原有部分实验室(如:电离辐射实验室)的基础上,在原址的西北角建造十幢实验楼和五幢办公楼,共占地11公顷,建筑面积约36000平方米。此次重建NPL的总投资(包括设备)预计为3亿英镑,除政府拨款外,还采用社会集资的方式。
NPL拥有400多位科学家,其中半数以上具有研究生学历,研究和开发的实力非常雄厚。这些科学家们被分成几个专业组,并经常进行多学科的组合,以便相互渗透,取长补短。NPL在诸多领域的某些方面保持着世界先进水平,其中包括:
·测量技术,尤其是准确度较高、难度较大或环境异常的测量技术;
·计量标准的研制、维护和传递;
·仪器的设计、开发、应用和评定;
·工程材料的设计和特性研究,包括失效和退化特性;
·计量测试装置的设计和研制;
·目标性测量,以及软件和系统的测试和确认;
·数学软件,特别是它在测量和仪表中的应用。
NPL的任务之一是利用其强大的科技资源服务于社会,其中包括测量服务、研究开发服务及咨询服务。
在测量服务方面,NPL是全国测量实验室计量标准溯源性的源头。除提供NAMAS(NationalMeasurementAccreditationService)认可实验室校准外,NPL还直接面向企业提供校准服务,特别是那些非常规的校准服务。
在研究开发服务方面,NPL具有雄厚的研究和开发资源,可进行合同项目研究,尤其擅长于新型计量测试技术、光学和材料学的开发应用。
NPL还利用其经验和专长为客户提供技术咨询服务,首次咨询免费,后续咨询的收费也较低。
NPL下设九个中心:即基础计量和热工计量中心,电磁计量中心,信息系统工程中心,电离辐射计量中心,长度计量中心,材料测量技术中心,力学计量和声学计量中心,光学计量和环境计量中心,以及时间计量中心。
1、基础计量和热工计量中心
该中心从事用于定义下一代计量基准的前沿技术的研究,并负责热学量国家计量标准的研制与维护。
基础计量组:主要研究的是与精密计量的发展密切相关的基础科学,特别是原子和量子效应,并开展国际单位制(SI)的基础——基本量的测定工作。其主要技术专长领域包括:精密核磁共振(NMR);激光物理;高温超导性和SQUID应用;原子成象、探测和应用;高Q值微波谐振器,频标和时钟;低温物理和超导性。
热工计量组:分温标和热物性两部分。温标部分的主要工作包括:国际温标(ITS-90)的维护和传递,固定点和电阻温度计,低温温度计,激光技术,可溯源到ITS-90的校准服务;热物性的工作包括:材料和结构的热导率、扩散率、发射率和热传递系数国家标准的维护,热物性测量仪器的合同设计与研制。
2、电磁计量中心
电磁计量中心可以复现国际单位制中所有的相关基本量和导出量,并负责电磁国家计量在准的研制与维护。该中心为用户提供宽量程的服务,其工作领域主要是:直流和低频(DC-1MHz);射频和微波,同时包括自由场和导波(100kHz-190GHz);光电子学(从100GHz至可见)。
3、信息系统工程中心
该中心开展信息系统工程领域中的研究开发工作,并提供相关的咨询和培训服务,其中包括:测量软件,数学软件的测试和改进;数据采集、分析和可视化;科学软件的开发和质量;价格适中的通讯规程测试工具和技术;信息保密程序、技术、测试方法和认证;高度安全和完善的体系;生物统计学计量测试技术;测试实验室认可的指导和评定;信息系统和软件的可用性。
4、电离辐射计量中心
该中心的任务中负责电离辐射和放射性测量领域中计量标准、测量方法以及计量器具等的研制和维护,可提供宽范围的校准和测试服务,为工业、研究、保健和环保等部门提供最高质量的测量溯源性。其主要工作领域包括:保护级和治疗级剂量率的X射线、光子和电子束的校准;保护级应用中所需的参考β辐射源;高剂量应用中所需的参考剂量计系统和辐照服务;中子灵敏型仪器的校准和性能测试,用中子流和剂量等表征的中子环境特性;放射性测量、校准和标准。
5、长度计量中心
长度计是事心承担长度SI单位——米的复现工作,并为光学计量建立和传递国家标准。其主要服务领域有:几何量标尺、工程标准、激光波长标准、激光干涉仪、光学纤维、折射系数、光学均匀性、眼科光学、微透镜及其它光学元件的校准服务;有关光学和几何量测量的咨询;合作研究和开发;仪器设计和开发。
6、材料测量技术中心
该中心是英国最先进的材料测量实验室,设备一流。它主要研究的是工业和贸易中心所需的材料测量方法,范围覆盖金属、聚合物、胶合剂、陶瓷和化合物等各种类型的材料,可进行材料状态和性能的评定。本中心的技术专长领域主要有:力学测试;物理性能测量;模拟试验;材料腐蚀和环境退化;加工和工艺控制;表面分析;热力学预测。
7、力学计量和声学计量中心
该中心负责质量、力、压力、湿度、声音、噪声和超声国家计量标准的研制和传递,可提供以下领域的测量服务:质量和密度标准;力测试和校准;有关力测量的培训和咨询;气压测量,压力和真空校准;湿度测量和校准;声学和测听仪的校准;环境噪声评估和预测;超声和医用超声测量;水下声学校准的测试。
8、光学计量和环境计量中心
该中心负责发光强度的SI单位——坎德拉以及其它基本光学辐射量的复现,并进行光学辐射和环境计量领域中新技术的研究和开发。通过与企业界和政府部门的通力合作,确保了英国国家空气污染检测网、强制性工业气体发射检测以及化学燃烧过程优化等的测量质量。它可以提供以下领域的服务:各种类型的光学辐射源;光辐射探测器及相关器件;材料和镜子、滤光片、漫射器和衍射器等光学元件的光学特性;光纤传输特性;气体浓度测量仪的校准所需的参考气体标准;气体测量仪的开发和确认;气体发射测量,尤其是采用LIDAR和FT-IR等新型遥感技术测量气体污染;空气质量测量和空气质量网的质量保证。
9、时间计量中心
NPL时间计量中心负责英国国家时标(UTC)的维护。UTC由一个铯原子钟系统和两个氢微波量子放大器构成,时标传递的主要手段是通过英国广播电台的MSF60kHz传送,此外,还可通过一个计算机服务的TRUETIME系统直接进入国家时标。眼下,工业届对于利用全球定位系统(GPS)进行时间和频率传递很感兴趣,因此,NPL正在进行此方面的研究,以确定使用GPS振荡器作为可溯源到UTC的时间标准的可行性。
国际时间体系既依赖于时钟的准确性,也取决于时间传递链的准确程序。NPL时间计量中心现正同时致力于以上两方面的研究,它不仅通过铯喷泉实验提高其SI单位秒的复现水平,还利用GPS/GLONASS接收器和VSAT地面站通过时间传递调制解调器改进卫星时间传递链。该中心可为公众和企业提供有关时间和频率测量的各种信息服务。