Vol.1 No.3 2008

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研究論文:水に代わる密度標準の確立(藤井)−210 Synthesiology Vol.1 No.3(2008)M. R. Moldover, J. P. M. Trusler, T. J. Edwards, J. B. Mehl and R. S. Davis: Measurement of the universal gas constant R using a spherical acoustic resonator, J. Res. Natl. Bur. Stand., 93, 85-144 (1988).W. K.Clothier, G. J. Sloggett, H. Bairnsfather, M. F. Curry and D. J. Benjamin: A determination of the Volt, Metrologia, 26, 9-46 (1989).藤井賢一: 基礎物理定数の新しい推奨値-アボガドロ定数とプランク定数の決定をめぐる最近の動き-, 日本物理学会誌, 57 (4), 239-246 (2002).P. Becker, D. Schiel, H.-J. Pohl, A. K. Kaliteevski, O. N. Godisov, M. F. Churbanov, G. G. Devyatykh, A. V. Gusev, A. D. Bulanov, S. A. Adamchik, V. A. Gavva, I. D. Kovalev, N. V. Abrosimov, B. Hallmann-Seiffert, H. Riemann, S. Valkiers, P. Taylor, P. De Bièvre and E. M. Dianov: Large-scale production of highly enriched 28Si for the precise determination of the Avogadro constant, Meas. Sci. Technol., 17, 1854-1860 (2006).アルコール濃度測定《国際アルコール表》: 第4回国際法定計量会議制定, 国際法定計量機関(OIML), 国際勧告 No. 22 (1972).P. J. Mohr and B. N. Taylor: CODATA recommended values of the fundamental physical constants: 2002, Rev. Mod. Phys., 77 (1), 1-107 (2005).藤井賢一:質量標準と基礎物理定数-質量の単位の定義をめぐる最近の動き, 応用物理, 68, 656-662 (1999).P. Becker, P. De Bièvre, K. Fujii, M. Glaeser, B. Inglis, H. Luebbig and G. Mana: Considerations on future redefinitions of the kilogram, the mole and of other units, Metologia, 44, 1-14 (2007).K. Fujii, M. Tanaka, Y. Nezu, K. Nakayama, H. Fujimoto, P. De Bièvre and S. Valkiers: Determination of the Avogadro constant by accurate measurement of the molar volume on a silicon crystal, Metrologia, 36, 455-464 (1999).H. A. Bowman, R. M. Schoonover and C. L. Carroll: A density scale based on solid objects, J. Res. Natl. Bur. Stand. Sect. A, 78, 13-40 (1974).A. J. Leistner and G. Zosi: Polishing a 1-kg silicon sphere for a density standard, Appl. Opt., 26, 600-601 (1987).A. J. Leistner and W. J. Giardini: Fabrication and sphericity measurements of single-crystal silicon spheres, Metrologia, 31, 231-243 (1994).K. Fujii, M. Tanaka, Y. Nezu, K. Nakayama, R. Masui and G. Zosi: Interferometric measurements of the diameters of a single-crystal silicon sphere, Rev. Sci. Instrum., 63, 5320-5325 (1992).K. Fujii, M. Tanaka, Y. Nezu, K. Nakayama and R. Masui: Accurate determination of the density of a crystal silicon sphere, IEEE Trans. Instrum. Meas., 42, 395-400 (1993).K. Fujii, M. Tanaka, Y. Nezu, A. Leistner and W. Giardini: Absolute measurement of the density of silicon crystals in vacuo for a determination of the avogadro constant, IEEE Trans. Instrum. Meas., 44, 542-545 (1995).K. Fujii, M. Tanaka, Y. Nezu, K. Nakayama, H. Fujimoto, P. De Bievre, and S. Valkiers: Determination of the Avogadro constant by accurate measurement of the molar volume of a silicon crystal, Metrologia, 36, 455-464 (1999).N. Kuramoto, K. Fujii, Y. Azuma, S. Mizushima and Y. Toyoshima: Density determination of silicon spheres using an interferometer with optical frequency tuning, [15][16][17][18][19][20][21][22][23][24][25][26][27][28][29][30][31][32][33][34][35][36][37][38][39]IEEE Trans. Instrum. Meas., 56, 476-480 (2007).K. Fujii: Precision density measurements of solid materials by hydrostatic weighing, Meas. Sci. Technol., 17, 2551-2559 (2006).坂本裕子: 浮ひょうと国税庁所定分析法におけるアルコール濃度計測法, 計測標準と計量管理, 58 (1), 10-14 (2008).尾林正信: 振動式密度計と密度標準液のJCSS校正について, 計測標準と計量管理, 58 (1), 15-19 (2008).N. Kuramoto, K. Fujii and A. Waseda: Accurate density measurements of reference liquids by a magnetic suspension balance, Metrologia, 41, S84-S94 (2004).A. Waseda and K. Fujii: Density comparison measurements of silicon crystals by a pressure-of-flotation method at NMIJ, Metrologia, 41, S62-S67 (2004).A. Waseda, K. Fujii and N.Taketoshi: Density measurement of a thin-film by the pressure-of-flotation method, IEEE Trans. Instrum. Meas., 54 (2), 882-885 (2005).A. Waseda and K. Fujii: Density evaluation of silicon thermal-oxide layers on silicon crystals by the pressure-of-flotation method, IEEE Trans. Instrum. Meas., 56, 628-631 (2007).Y. Kano, Y. Kayukawa, K. Fujii and H. Sato: A new method for correcting a force transmission error due to magnetic effects in a magnetic levitation densimeter, Meas. Sci. Technol., 18, 659-666 (2007).(受付日 2008.6.2,改訂受理日2008.7.18)執筆者略歴藤井 賢一(ふじい けんいち)1982年慶應義塾大学工学部機械工学科卒業、1984年同大学大学院工学研究科機械工学専攻修了。博士(工学)。1984年計量研究所(当時)入所。密度標準と流体の音速の精密測定などに従事。1994年から2年間、米国標準技術研究所(NIST)に客員研究員として滞在し、ワットバランス法によるプランク定数の測定に関する研究を行った。現在、産総研計測標準研究部門物性統計科流体標準研究室長。密度、粘度、屈折率の標準開発やX線結晶密度法によるアボガドロ定数の測定に従事。国際度量衡委員会(CIPM)質量関連量諮問委員会(CCM)密度作業部会(WGD)議長、単位諮問委員会(CCU)委員、CODATA基礎定数作業部会委員。査読者との議論 議論1 試料の作製と評価の重要性について質問(村山 宣光)本研究の成功は、シリコン単結晶の密度の絶対測定のための各種要素技術の開発とともに、高品質なシリコン単結晶球体の作製によるものと考えられます。シリコン単結晶球体の作製および品質評価(純度、結晶欠陥等)について言及されると、さらに本論文の構成学的価値が高まると思います。回答(藤井 賢一)シリコン単結晶を真球度の高い1 kgの球体に研磨する技術がCSIRO(オーストラリア連邦科学産業研究機構)で開発されたことは、水に代わる新たな密度標準の確立を目指すに至った重要な動機なので、3章冒頭部分にその作製方法と品質評価を加筆しました。また、研磨方法の詳細については参考文献[26]を追加しました。単に密度標準として使用するためであればシリコン結晶の純度や結晶欠陥を(41)−

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