Program jest wspólną inicjatywa ministra edukacji i nauki oraz prezesa Głównego Urzędu Miar (GUM). Wspiera on realizację projektów służących m.in. podniesieniu poziomu zdolności badawczych instytucji metrologicznych, rozwojowi nowoczesnych technologii, stymulowaniu rozwoju metrologii oraz zaawansowanych technik pomiarowych, a także rozwoju technologii cyfrowych.

W konkursie do finansowania skierowano 26 projektów o łącznej wartości ponad 21 mln zł. Jeden z nich pt. „Zapewnienie spójności pomiarowej wzorców świadków dużych rezystancji z możliwie najwyższą dokładnością” będzie realizowany na Politechnice Wrocławskiej pod kierunkiem dr inż. Krystiana Krawczyka z Katedry Podstaw Elektrotechniki i Elektrotechnologii.

Podstawą badań eksperymentalnych są pomiary, bo to od ich dokładności zależy wiarygodność uzyskiwanych wyników – mówi dr inż. Krystian Krawczyk. – Dla ich wiarygodności niezbędne jest określenie jednostek miar i odtworzenie ich przez wzorce pierwotne oraz hierarchiczne zapewnienie spójności pomiarowej między najdokładniejszymi wzorcami pierwotnymi, a wzorcami wtórnymi i przyrządami pomiarowymi – dodaje.

Prowadzony przez niego projekt jest kontynuacją dwóch wcześniejszych programów badawczych, zrealizowanych w latach 2008-2011 i 2015-2018, w ramach których autorzy stworzyli w Głównym Urzędzie Miar system dwutorowy wzorcowania najważniejszych wzorców wtórnych rezystancji, nazywanych świadkami, w odniesieniu do wzorca pierwotnego QHR (Quantum Hall Resistance).

W opracowanym systemie jednostkę rezystancji z wzorca QHR przekazuje się za pomocą komparatora kriogenicznego do rezystora wzorcowego 10 kΩ, a następnie – za pomocą zbudowanych przez autorów projektu – termostatyzowanych transferów rezystancji, mostka aktywnego oraz komory termostatycznej, do wzorców o wyższych wartościach, aż do 100 TΩ.

– W ramach aktualnego projektu, przeprowadzone zostaną ponowne badania istniejącego systemu, zmodernizowany zostanie mostek aktywny, dzięki czemu rozszerzone zostaną jego możliwości pomiarowe oraz zmodernizowania zostanie komora termostatyczna, co umożliwi poprawę jej parametrów oraz ułatwi sterowanie – wyjaśnia dr inż. Krystian Krawczyk. – Ostatnim etapem będą badania zmodernizowanego systemu związane z przekazywaniem jednostki rezystancji z zastosowaniem ulepszonego mostka aktywnego oraz ulepszonej komory termostatycznej. Celem projektu jest zapewnienie spójności pomiarowej wzorców dużych rezystancji z możliwie najwyższą dokładnością w zakresie 1 GW  – 100 TW – tłumaczy.

Efektem prac będzie udoskonalony system zapewnienia spójności pomiarowej wzorców dużych rezystancji w zakresie 1 GW – 100 TW z możliwie najwyższą dokładnością wykorzystujący transfery rezystancji, zmodernizowany mostek aktywny umożliwiający porównania w stosunkach 1:1. 1:10, 1:100 i zmodernizowaną komorę termostatyczną.

Wyniki prac będą publikowane w renomowanych czasopismach o zasięgu międzynarodowym i ogólnokrajowym, a także na konferencjach międzynarodowych, np. Conference on Precision Electromagnetic Measurements, oraz liczących się konferencjach krajowych, np. Międzyuczelniana Konferencja Metrologów i Podstawowe Problemy Metrologii.

Projekt nie jest realizowany przez konsorcjum, ale część prac pomiarowych będzie realizowana w Głównym Urzędzie Miar. Wynika to stąd, że najdokładniejsze pomiary, które są przewidziane w projekcie, mogą być zrealizowane tylko z wykorzystaniem zaplecza sprzętowego GUM – dodaje naukowiec.

Pozostałe prace – opracowanie projektów, wykonanie analiz, opracowanie nowych metod pomiarowych, wykonanie modernizacji, opracowanie oprogramowania i pomiary niewymagające sprzętu GUM – będą realizowane w PWr.

Po zakończeniu badań zmodernizowana zbudowana wcześniej w PWr unikalna aparatura pozostanie na wyposażeniu Głównego Urzędu Miar i będzie stosowana w Pracowni Wzorców Wielkości Elektrycznych GUM.

– W przyszłości taka precyzyjna aparatura może być również oferowana zainteresowanym podmiotom w kraju i zagranicą. Zapotrzebowanie na takie urządzenia jest jednak ograniczone, gdyż są one przeznaczone dla laboratoriów o najwyższych dokładnościach, których liczba z natury jest niewielka – zaznacza dr inż. Krystian Krawczyk.

Projekt będzie realizowany przez 24 miesiące, a jego rozpoczęcie planowane jest na lipiec 2022 r.

mic