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ALLEGATO II NOTE TECNICHE SUI CAMPIONI NAZIONALI Introduzione I campioni nazionali identificati nell'allegato I, sono in generale realizzati in conformità alle raccomandazioni del Comitato Internazionale dei Pesi e delle Misure e costituiscono rappresentazioni pratiche delle unità di misura SI che gli istituti metrologici primari mettono a disposizione ai fini della disseminazione. Le incertezze indicate nell'articolato sono state stimate tutte a livello di una volta lo scarto tipo; è stata utilizzata la metodologia raccomandata nel 1981 dal Comitato Internazionale dei Pesi e delle Misure (Procès-Verbaux CIPM, volume 49, pp. A1-A12, 1981). Tale raccomandazione suddivide le incertezze in due categorie, a seconda del metodo utilizzato per stimare il loro valore numerico: A: quelle valutate ricorrendo a metodi statistici. Esse sono caratterizzate da scarti tipo stimati e dal numero di gradi di libertà. Quando è necessario, dovranno essere forniti i termini di covarianza; B: quelle valutate ricorrendo a metodi diversi da quelli statistici. Esse devono essere caratterizzate da termini che possano essere considerati come approssimazioni di scarti tipo. Quando è necessario, dovranno essere fornite analoghe approssimazioni dei termini di covarianza. Le due categorie di incertezze vengono combinate tra loro con somma quadratica pesata. In generale l'incertezza del campione nazionale e le sue componenti sono espresse in termini relativi; quando ciò non avviene è indicata l'unità di misura adottata per esprimere l'incertezza. Nelle note tecniche sono riportate le seguenti informazioni: elementi aggiuntivi utili per l'identificazione del campione; le informazioni relative alle due categorie di incertezze, ciascuna delle quali è espressa a livello di una volta lo scarto tipo; i confronti internazionali ai quali ha partecipato il campione nazionale, in quanto i risultati di tali confronti documentano e confermano il valore stimato dell'incertezza; la metodologia utilizzata per la diagnosi di malfunzionamento del campione; le eventuali altre realizzazioni del campione nazionale, di- verse da quella identificata nell'articolato, attuate secondo le raccomandazioni del Comitato Internazionale dei Pesi e delle Misure; gli eventuali campioni, direttamente derivati dal campione nazionale e realizzati e conservati dallo stesso istituto metrologico primario che conserva il campione nazionale dal quale derivano, necessari per estendere il campo di copertura delle misurazioni della grandezza alla quale si riferiscono; le eventuali informazioni essenziali per collocare correttamente il campione nazionale nell'ambito tecnico-scientifico internazionale; i riferimenti ad eventuali grandezze dipendenti dalle grandezze delle quali sono definiti i campioni nazionali. Gli istituti metrologici primari elaborano procedure per la conservazione dei campioni nazionali. In generale, quando viene diagnosticato un comportamento anomalo in un campione nazionale o in una sua parte, si provvede all'esecuzione di controlli e, a seguito dei risultati ottenuti, alla eventuale sostituzione della parte che ha provocato i problemi. È prassi scientifica, costantemente seguita dagli istituti metrologici primari, effettuare la verifica metrologica del funzionamento del campione nazionale dopo interventi di sostituzione, o attraverso controlli interni (che possono arrivare alla realizzazione ex novo dell'intero esperimento per la realizzazione del campione), o tramite confronti internazionali. 1. CAMPIONI NAZIONALI DI UNITÀ "SI" DI BASE 1. Campione nazionale di lunghezza I due laser elio-neo, che costituiscono, funzionando congiuntamente, il campione nazionale di lunghezza, operano con cella di iodio interna alla cavità. La temperatura del punto freddo della cella è mantenuta a 15 C ± 1 C; la potenza all'interno della cavità è mantenuta tra 5 mW e 15 mW. Ciascuno dei due laser dispone di un sistema per la stabilizzazione della frequenza con il metodo detto della terza armonica. Completa l'apparato la strumentazione per la misura della differenza di frequenza fra le radiazioni emesse dai due laser stabilizzati, che consente anche la misura degli intervalli di frequenza tra le componenti osservabili nei singoli laser, nonché la strumentazione per il controllo delle condizioni di impiego raccomandate dal CIPM. Per agganciare la cavità ad una componente di struttura iperfine della transizione 11-5 R(127) della molecola dello iodio 127, componente che costituisce il riferimento di frequenza per il campione, la cavità è modulata con un'ampiezza di modulazione equivalente ad una escursione di frequenza di 6 MHz. 2. L'incertezza relativa con la quale è conservato e reso disponibile il campione nazionale è pari a +/- 3,4 x 10(elevato a - 10) ed è ottenuta sommando in quadratura le componenti di incertezza di tipo A e di tipo B. La componente di tipo A è determinata misurando la differenza di frequenza delle radiazioni emesse dai due laser: tale differenza, espressa in termini relativi, risulta contenuta entro +/- 2 x 10(elevato a - 11). La componente di tipo B è dovuta all'incertezza con la quale è nota la frequenza raccomandata: al valore 473 612 214,8 MHz per la componente "i" della transizione è associata una incertezza relativa, definita dal CIPM sulla base delle determinazioni di frequenza disponibili fino al 1983, di +/- 3,4 x 10(elevato a - 10). Alla componente "i" della transizione corrisponde una lunghezza d'onda in vuoto di 632 991 398,1 fm. Per quanto concerne le altre componenti della transizione, l'utilizzazione di due laser consente di determinare la differenza di frequenza tra le diverse componenti di struttura iperfine, tutte tra loro equivalenti come riferimento di frequenza; la differenza di frequenza tra le diverse componenti è nota a meglio di +/- 1 x 10(elevato a - 11). Pertanto a tutte le componenti è associabile la stessa incertezza complessiva. 3. Il campione nazionale è stato confrontato nel 1981 con il campione realizzato dal BIPM: la differenza relativa tra le due realizzazioni è risultata inferiore a +/- 1 x 10(elevato a - 11). 4. Il corretto funzionamento del campione nazionale è verificato mediante l'osservazione del segnale all'ingresso dell'integratore dei sistemi di stabilizzazione e mediante il reciproco controllo tra i due laser attraverso la misura della differenza tra le due frequenze emesse. 5. Seguendo le raccomandazioni del CIPM l'IMGC realizza e conserva anche laser stabilizzati assumendo come riferimento una componente di struttura iperfine della transizione 9-2 R(47) della molecola dello iodio 127. Le modalità di realizzazione e di conservazione sono del tutto simili a quelle adottate per il campione nazionale, con l'eccezione che, in questo caso, da parte del CIPM è raccomandata unicamente la temperatura del punto freddo della cella, la quale è mantenuta a - 5 C +/- 2 C. Alla componente "o" di struttura iperfine di questa transizione è assegnato un valore di frequenza di 489 880 355,1 MHz, con incertezza relativa di +/- 3,7 x 10(elevato a - 10), la lunghezza d'onda in vuoto corrispondente vale 611 970 769,8 fm. Anche questi campioni sono stati confrontati nel 1981 con analoghi campioni realizzati dal BIPM; la differenza misurata è stata di 2 x 10(elevato a - 10). 6.