多普勒展宽测温验证实验中的精确控温系统研究

玻尔兹曼常量的定值和温度基本单位开尔文的重新定义将使国际协议温标向热力学温标融合过渡。基于铯原子直接吸收光谱的多普勒展宽测温可实现实用、芯片级热力学温度测量,其实验原理验证依赖高准确度的控温环境。该文搭建面向室温验证范围的恒温腔体,利用制冷循环水浴提供基础温度,使用自研PID程序调控比例-积分控制参数,输出电压动态改变加热功率,采用接触电加热方式实现精确温度调节与稳定。结果表明:在25℃实验条件下,该系统温度均匀性小于8 mK,12 h内稳定性优于0.2 mK,整体控温标准不确定度11.02 mK(k=1)。研究为实现芯片级、在线免校准的热力学温度传感器实验验证奠定一定的基础。