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計量標準総合センターのh1タイトルバナー

日常生活から先端産業までを支える計量標準

計量標準総合センター(NMIJ)は、持続可能な社会の構築、生活・環境の評価と向上、産業の国際競争力強化への貢献を目指し、国家計量標準機関(NMI: National MetrologyInstitute)として国が整備すべき計量標準の開発・供給と利活用促進、計量標準の普及、計量標準に関連した計測技術の開発、法定計量業務の実施と人材の育成について重点的に取り組みます。


重点戦略概要

計量標準の整備と利活用促進

ユーザーニーズなどを勘案し定期的に更新される国の知的基盤整備計画に基づいて、長さ、質量、時間などの物理標準と高純度、組成系などの標準物質の開発・範囲拡張・高度化などの整備を行います。また計量標準の利活用を促進するため、参照標準器や各種センサの開発を通じ、計量標準トレーサビリティの高度化を図ります。さらに国際単位系(SI)に定める単位の定義改定に対応するなどの次世代計量標準の開発を進めます。

計量標準の普及活動

より広いユーザーが計量標準を利活用できるよう環境を整備し、情報提供や相談などにより計量標準の普及促進に取り組みます。また、計量標準の管理・供給、国際計量標準と工業標準への貢献および計量標準供給制度への技術支援を行います。製品の認証に必要となる計量標準の国際同等性を確保します。計量法の運用に係る技術的な業務と審査、およびそれに関連する支援を行います。

計量標準に関連した計測技術の開発

計量標準に係る計測・分析・解析手法および計測機器・分析装置の開発・高度化を行います。工業標準化や国際標準化を推進し、開発した機器・技術、コンサルティング業務により、ユーザーにソリューションを提供します。研究開発の基盤強化に資する計量に係るデータベースの整備・高度化に取り組みます。

法定計量業務の実施と人材の育成

計量法の適切な執行のため、特定計量器の基準器検査や型式承認試験などの試験検査・承認業務を着実に実施します。また、計量教習などにより人材育成に取り組みます。さらに、新しい技術に基づく計量器の規格策定などにも積極的な貢献を図ります。

4研究部門および1普及センターの重点戦略

計量標準総合センターでは、工学計測標準研究部門、物理計測標準研究部門、物質計測標準研究部門、分析計測標準研究部門、計量標準普及センターの4研究部門と1普及センターにて、上記の重点戦略に取り組みます。
工学計測標準研究部門では、自動車に代表されるものづくり産業の高度化に役立つ、幾何学量、質量、力学量、流量などに関連する国家計量標準の整備と普及、関係する計測・評価技術の開発を行います。また、アボガドロ定数精密測定による質量標準などの次世代計量標準の開発を推進します。さらに、試験検査と承認業務などの法定計量業務を実施します。

キログラムの再定義を目指すシリコン球とレーザー干渉計(アボガドロ定数精密測定用)の画像

キログラムの再定義を目指すシリコン球とレーザー干渉計(アボガドロ定数精密測定用)

物理計測標準研究部門では、エネルギーや電気・電子機器産業などに資する、電気、電磁波、周波数、温度、光などに関連する国家計量標準の整備と普及、関係する計測・評価技術の開発を行います。また、光格子時計による時間標準や単電子ポンプによる電流標準、熱力学温度計測などの次世代計量標準の開発を推進します。

次世代の時間標準を目指す光格子時計の画像

次世代の時間標準を目指す光格子時計

物質計測標準研究部門では、高純度標準物質および、生体関連や組成系、先端材料系標準物質など、材料・化学産業などに資する国家計量標準の設定と標準物質の整備・普及、関係する計測・評価技術の開発を行います。また、材料、計量、評価技術などに係る信頼性が明示されたデータベースを維持・高度化します。

有機標準物質の整備と普及を加速する定量NMRの画像

有機標準物質の整備と普及を加速する定量NMR

分析計測標準研究部門では、医療機器の信頼性確保に必要な治療用標準に代表される、分析・検査産業などに資する放射線、超音波などの基盤となる国家計量標準の整備と普及を行います。また、微細構造計測技術や非破壊検査用X 線発生技術など、関係する先端計測・評価・分析・検査技術の開発を行います。

医療用リニアックを用いた治療レベル線量標準の画像

医療用リニアックを用いた治療レベル線量標準

計量標準普及センターでは、計量標準の円滑な供給を通じて、計量標準の普及を図ります。また、計量標準の品質管理、計量法に係る計量技術に関する関係機関との調整、国内の計量技術者の計量技術レベルの向上のための計量教習などを行うとともに、法定計量の技術に関する相談、講習などを行い、役立つ情報を提供します。


最近の研究成果

光格子時計の半年間にわたる高稼働率運転を世界で初めて達成

光格子時計の長期間にわたる高稼働率運転を世界で初めて達成した。光格子時計は圧倒的に短い計測時間で高い正確さが得られる優れた時間周波数標準であることが、国内外の研究によって実証されてきた。これらの成果を受け、メートル条約関連会議にて、時間の単位「秒」を、光の周波数を用いて再定義することが検討されている。一方、将来新しい定義に基づき国際原子時や協定世界時を運用するには、セシウム原子泉方式一次周波数標準器のように長期間高い稼働率で運転することが求められるが、光格子時計は多数のレーザーを必要とする複雑な装置であるため、これまで長期間にわたる高稼働率運転は困難であった。今回、レーザーの周波数オートリロック技術を開発し、周波数安定化システムに導入することで、光格子時計の無人運転を実現した。これにより、2019年10月から2020年3月までの半年間で、稼動率80 %以上の高稼働率運転を達成した。これは、これまでに報告された1か月間程度の高稼働率運転を大きく上回る結果であり、周波数標準器として世界で最も安定な運用が可能な光格子時計が実現したことになる。この結果、メートル条約関連会議傘下の作業部会は、この光格子時計が国際原子時に貢献することを勧告した。今後もさらに高い稼働率を継続し、国際原子時に寄与することで「秒」の再定義に向けた活動を推進する。

計量標準総合センターの最近の研究成果の概要図

無人運転を可能にしたことで長期間の高稼働率運転を達成した光格子時計の概念図

10 nm ~ 40 µmの粒子を同じサイズごとに細かく分けることに成功

10 nm ~ 40 µmの広いサイズ範囲の粒子を分級できる遠心流動場分離装置を構築した。近年、精密なサイズ評価や高精度のサイズ分級の必要性が大きく拡大している。これは数nm単位で制御された半導体デバイスパターニング技術の実用化や、サイズの小ささゆえのポテンシャルリスクの懸念によるナノ材料規制など、サイズという特性に注目した実用化や規制が進展しているためである。流動場分離法は広いサイズ範囲の粒子を分級できることから、近年欧州では規制に対する評価に利用できる技術として注目を集めている。今回、密閉性と高速回転を両立させた独自のローター回転機構を製作し、これを遠心流動場分離装置に導入した。これにより安定して遠心加速度15900 Gの高遠心場が実現できた(既存の欧州製装置では2700 G)。また、分離チャネルの精密設計によって、分級の高分解能化と分級時間の半減を実現できたため、今回構築した装置により短時間で高精度のサイズ分級を行える。今回構築した装置やそれに用いた技術は、実用化や規制対応のフェーズでの精密材料設計と高精度材料サイズ分布分析への貢献が期待される。

計量標準総合センターの最近の研究成果の概要図

広いサイズ範囲の材料を細かく分級することを達成した遠心流動場分離装置を構築

研究ユニット

工学計測標準研究部門

幾何学量・質量・力学量・流量などに関連する国家計量標準の整備と普及、計測・評価技術の開発

工学計測標準研究部門では、自動車に代表されるものづくり産業の高度化に役立つ、幾何学量・質量・力学量・流量などに関連する国家計量標準の整備と普及、関係する計測・評価技術の開発・高度化を行います。これら開発・高度化した計測・評価技術および計測機器を用いて、ユーザーが必要とするソリューションの提供に務めます。

また、新たなキログラムの定義に基づく微小質量の計測技術の開発など、次世代計量標準の開発を推進します。

さらに、産業標準や国際標準をはじめとする基準認証業務への貢献を図ります。

加えて、計量法の規制が要求される、特定計量器と呼ばれる計量器の型式承認や、その検定に必要な基準器の検査など、商取引における消費者保護などを目的とした法定計量業務を実施します。

工学計測標準研究部門の研究イメージ画像

微小質量計測に向け開発中の電圧天秤

研究拠点

つくばセンター(中央)

所在地

〒305-8563 茨城県つくば市梅園1-1-1 中央第3
電話:029-861-4346 FAX:029-861-4099
工学計測標準研究部門WEBサイト

物理計測標準研究部門

産業基盤となる電気、時間・周波数、温度、光の計量標準・計測技術と、その応用技術の開発

エネルギーや電子機器、材料などの多くの産業の計測基盤となる、電気、時間・周波数、温度、光の計量標準と計測技術の研究開発を行っています。電圧・抵抗・インピーダンスなどの電気標準は、電気計測の信頼性向上やアンテナ・EMC 評価技術の確立を支援します。365日24時間稼働する時間・周波数標準を開発し、協定世界時への貢献を行っています。

またLED 照明やレーザー加工技術の開発に不可欠な光放射標準、半導体製造管理や環境観測に重要な温度標準を確立して、産業界へ供給しています。

さらに次世代標準を目指して、光格子時計(時間標準)や単一電子トンネリング素子(電流標準)の研究開発を行うとともに、光コムによる環境ガス分析技術や単一光子による分光イメージング顕微鏡など、新たな産業技術を生み出す研究にも取り組んでいます。

物理計測標準研究部門の研究イメージ画像

光格子時計(左)、単一光子検出器(右)

研究拠点

つくばセンター(中央)

所在地

〒305-8563 茨城県つくば市梅園1-1-1 中央第3
電話:029-861-4346 FAX:029-861-4099
物理計測標準研究部門WEBサイト

物質計測標準研究部門

標準物質を通じて確かな値を全ての人に

物質計測標準研究部門では、化学分析の基礎を支えるpH標準液や元素標準液、生活・食品の安全性確保に不可欠な生体関連標準物質や組成系標準物質、高品質な工業製品の開発・生産で利用される先端材料系標準物質など、材料・化学産業などへ資する国家計量標準の設定と標準物質の整備・普及、関係する計測・評価技術の開発を行います。

また、材料、計量、評価技術などにかかる信頼性が明示されたデータベースの維持・高度化を行っています。

物質計測標準研究部門の研究イメージ画像

有機標準物質の整備と普及を加速する定量NMR

研究拠点

つくばセンター(中央)

所在地

〒305-8563 茨城県つくば市梅園1-1-1 中央第3
電話:029-861-4346 FAX:029-861-4099
物質計測標準研究部門WEBサイト

分析計測標準研究部門

分析・検査産業を支える国家計量標準の整備・普及と先端計測・評価技術の開発

分析計測標準研究部門では、医療用リニアックを用いた治療レベル線量標準、食品の放射能測定、環境騒音の低減に資する標準などに代表される、医療の信頼性、分析・検査産業の発展を支える放射線・放射能・中性子・音響・振動に関連する国家計量標準の整備と普及を行います。

また、ナノ材料の評価などに必要な微細構造解析と製品や施設など構造物の非破壊検査のために、陽電子、X 線、レーザー光やイオンなどをプローブとした先端計測、評価、分析および検査技術の研究開発を行います。

これら分析と計測に関する標準と先端技術を分析・検査産業などを通じて普及し、より豊かで安全な社会の構築に貢献します。

分析計測標準研究部門の研究イメージ画像

陽電子プローブ微小構造分析装置

研究拠点

つくばセンター(中央)

参画する技術研究組合

  • 新構造材料技術研究組合(ISMA)

所在地

〒305-8568 茨城県つくば市梅園1-1-1 中央第2
電話:029-861-4346 FAX:029-861-4099
分析計測標準研究部門WEBサイト

計量標準普及センター

計量標準の利用促進と円滑な供給を通して社会や産業界における計量の信頼性を向上

計量標準普及センターは、計量標準の普及や利用促進のための渉外業務を担当しています。計量標準や法定計量に関する広報活動、相談対応、国際機関や海外計量標準機関との連携活動、計量器の校正・試験や標準物質頒布の窓口業務、法定計量技術に関する関係行政機関との調整、計量技術者育成のための計量教習を実施しています。

また、当センターでは、2019年5月20日の世界計量記念日に施行された、国際単位系(SI)における基本単位の定義改定に関する特設ウェブサイトを公開しています。この特設ウェブサイトではSI 基本単位の新しい定義を紹介すると共に、改定後のSI が拓く新しい科学技術について多くの情報提供を行っています。

計量標準普及センターの研究イメージ画像

国際単位系(SI)定義改定に関わる特設ウェブサイト(上)、燃料油メーターの検定のための教習設備(下)

研究拠点

つくばセンター(中央)

所在地

〒305-8563 茨城県つくば市梅園1-1-1 中央第3
電話:029-861-4346 FAX:029-861-4099
計量標準普及センターWEBサイト

研究ラボ

  • ドーピング検査標準研究ラボ
  • サステナブルインフラ研究ラボ

計量標準総合センター研究戦略部

連絡先:計量標準総合センター研究戦略部 研究企画室

メール:nmij-liaison-ml*aist.go.jp(*を@に変更して送信下さい。)
話:029-861-4346(計量標準調査室)


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国立研究開発法人産業技術総合研究所