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Licensed Unlicensed Requires Authentication Published by Oldenbourg Wissenschaftsverlag November 6, 2019

Revision des Internationalen Einheitensystems (SI)

Beiträge der Präzisionsfertigung und der dimensionellen Messtechnik

Revision of the International System of Units (SI)
Contributions from precision manufacturing and dimensional metrology
Harald Bosse

Harald Bosse studierte Physik an der Universität Kassel und ist seit 1990 an der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt beschäftigt. Seit 2009 leitet er die Abteilung Fertigungsmesstechnik der PTB mit den fünf Fachbereichen „Oberflächenmesstechnik“, Dimensionelle Nanometrologie“, „Koordinatenmesstechnik“, „Interferometrie an Maßverkörperungen“ und „Wissenschaftlicher Gerätebau“.

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From the journal tm - Technisches Messen

Zusammenfassung

Aufgrund der im bisherigen Internationalen Einheitensystem (SI) vorhandenen Limitierungen durch Materialabhängigkeiten der Definitionen einiger Basiseinheiten wurde eine Revision des SI vorgeschlagen und verabschiedet, die am 20. Mai 2019 in Kraft trat. Diese folgt dem Beispiel der Definition der Längeneinheit von 1983, nämlich der Definition einer Einheit durch die Festlegung des numerischen Wertes einer Naturkonstanten – ohne Unsicherheit. Im Fall der Längeneinheit war dies der Wert der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum: c=299792458m/s. Im Beitrag wird kurz auf die Hintergründe der Revision des SI eingegangen. Insbesondere wird aufgezeigt, wie Fortschritte in der Präzisionsfertigung und der dimensionellen Präzisionsmetrologie es ermöglichten, eine für die Revision hinreichende Übereinstimmung verschiedener Experimente mit den geforderten Messunsicherheiten für die definierenden Konstanten h, NA, k und e zu erreichen. Das neue SI bietet ein höheres Maß an Konsistenz in den Definitionen sowie an Flexibilität in der Realisierung und Weitergabe der Einheiten mit größtmöglicher Kontinuität zum bisherigen SI. Es wird zudem auf die Überarbeitung der mise en pratique für den Meter im Rahmen der Revision des SI eingegangen, welche das kristalline Silicium-Gitter als sekundäre Realisierung des Meters für Messungen im Nanometerbereich beinhaltet.

Abstract

The former International System of Units (SI) was limited because its definitions of base units were partly based on material properties. To address these challenges, a revision of the SI has been proposed and accepted and was put in to force on May 20, 2019. This revision follows the example of the definition of the length unit in 1983, namely to define a unit by fixing the numerical value of a natural constant – without uncertainty. In case of the length unit the value of the speed of light in vacuum was fixed to c=299792458m/s. This contribution shortly explains the reasons for the revision of the SI. In particular it will be discussed how progress in precision manufacturing and precision dimensional metrology made it possible to achieve sufficient agreement of the results from different precision experiments with the small measurement uncertainties required for the defining constants h, NA, k und e. The new SI offers an increased degree of consistence in the definitions, flexibility for the realisation and dissemination of the units with optimized continuity to the existing SI. The update of the mise en pratique for the metre within the revision of the SI will be addressed, which will include the crystalline silicon lattice as a secondary realisation of the metre for length measurements in nanometrology.

Über den Autor / die Autorin

Dr. Harald Bosse

Harald Bosse studierte Physik an der Universität Kassel und ist seit 1990 an der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt beschäftigt. Seit 2009 leitet er die Abteilung Fertigungsmesstechnik der PTB mit den fünf Fachbereichen „Oberflächenmesstechnik“, Dimensionelle Nanometrologie“, „Koordinatenmesstechnik“, „Interferometrie an Maßverkörperungen“ und „Wissenschaftlicher Gerätebau“.

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Erhalten: 2019-03-14
Angenommen: 2019-09-30
Online erschienen: 2019-11-06
Erschienen im Druck: 2020-04-26

© 2020 Walter de Gruyter GmbH, Berlin/Boston

Downloaded on 26.11.2022 from frontend.live.degruyter.dgbricks.com/document/doi/10.1515/teme-2019-0031/html
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