温度基准测量研究获进展

近日，中国科学技术大学在温度基准测量方面取得进展，采用全频域测量方法，实现了无线型模型依赖的ppm级精度多普勒展宽测温（DBT）。

研究团队采用腔模色散光谱技术，实现了从“光强测量”到“频率测量”的范式转变。团队采用模式线宽仅为0.6kHz的高精细度光学腔，选择最简单的双原子分子一氧化碳R(10)(3-0)跃迁为测量对象，在2Pa至17Pa的低气压条件下记录光谱数据。

实验采用低气压测量与零压外推策略，剥离了分子碰撞对谱线展宽的干扰。高精细度光腔使得测量灵敏度提高，并在低气压下获得足够的探测信噪比。

实验结果显示，DBT测温值与标准铂电阻温度计的偏差仅为-2.0±3.6mK，统计不确定度7ppm，系统不确定度9ppm，将系统不确定度控制在10ppm以内。即使采用不同的线型模型进行分析，压力外推后结果都呈现出良好的一致性，表明该方法摆脱了对线型模型的依赖。

这一测量平台为温度计量提供了新标准，有望应用于分子碰撞物理研究和大气环境遥感监测等领域。

相关研究成果发表在《物理评论快报》（Physical Review Letters）上。该成果与团队近期在《科学进展》上发表的线强度比测温法工作形成互补，创造了光谱学温度计量精度的新纪录。

研究工作得到国家自然科学基金和中国科学院战略性先导科技专项等的支持。

论文链接

不同线型拟合结果下的DBT温度（TDBT）与热传感器读数（T₉₀）的对比