I campioni di misura nel sistema metrologico nazionale e internazionale

I campioni di misura rispetto ai quali vengono tarati gli strumenti di uso corrente, sono di norma distinti in campioni primari e campioni secondari. Un campione primario è un particolare apparato sperimentale che oltre a consentire la misura di una data grandezza sulla base della sua definizione, e quindi senza una sua taratura preventiva, è anche caratterizzato dalla massima riproducibilità e accuratezza ragionevolmente ottenibili per quella tipologia di misura. I campioni primari forniscono l’unità di misura specificata, per ciascuna delle diverse grandezze di base e derivate, nel Sistema Internazionale (SI) delle unità di misura.

Un campione secondario è uno strumento di misura di una specificata grandezza G, tarato direttamente rispetto a un campione primario e dotato di elevata stabilità in modo da consentire un’elevata riproducibilità delle misure anche nel lungo termine.

Un campione secondario è anch’esso utilizzato per tarare strumenti di uso corrente ma, a differenza del campione primario, è meno costoso e richiede minor tempo per le tarature. Indirizzarsi verso un campione secondario per una taratura è dunque conveniente quando la minore accuratezza di taratura rispetto a quella fornita da un campione primario può essere accettabile.

La metrologia, in quanto scienza delle misure, è la disciplina che si occupa dei metodi di misura delle diverse grandezze, della definizione di un sistema coerente di unità di misura, dello studio e della realizzazione dei sistemi campione e dei metodi di taratura degli strumenti di misura. I sistemi campione sono sviluppati e realizzati presso gli istituti metrologici nazionali di ciascun Paese. I diversi Paesi hanno creato propri istituti metrologici affidando loro il compito di sviluppare e mettere a disposizione a livello nazionale il “campione nazionale” (unico per Paese) per ciascuna delle grandezze che si è interessati a misurare. Il campione nazionale di una data grandezza realizza l’unità di misura di quella grandezza in coerenza con le definizioni delle unità di misura del Sistema Internazionale (SI). Un campione nazionale è solitamente un campione primario che, a causa della sua complessità e dei costi di utilizzo, non è abitualmente impiegato per la taratura di strumenti di uso corrente ma principalmente per la taratura di campioni secondari. I campioni secondari, apparati di misura molto più semplici ed economici dei campioni primari, sono invece gli strumenti di riferimento usati per la taratura della strumentazione di uso quotidiano. Nel passato le unità di misura (e i rispettivi campioni) erano diverse da Paese a Paese. In epoche più remote le unità di misura differivano talvolta anche da territorio a territorio all’interno di uno stesso Paese, soprattutto per le unità delle grandezze misurate quotidianamente, quali le masse, le

lunghezze, le aree, i volumi ecc. Questa diversità di usi e di regole è nel tempo entrata in conflitto con le esigenze dei sempre più frequenti scambi commerciali, produttivi, culturali ecc. propri delle società e dei paesi sviluppati. Alla fine del secolo XIX i paesi più industrializzati ritennero indifferibile l’attuazione di un accordo internazionale capace di dare uniformità al settore e facilitare gli scambi internazionali in campo industriale, scientifico e culturale. Venne quindi siglato a Parigi nel 1875 un accordo diplomatico, “La Convention du Mètre”, grazie al quale si concordò fra gli iniziali 17 paesi firmatari (fra cui l’Italia) di adottare come comune sistema di misura il “Sistema Metrico Decimale”, evolutosi successivamente fino all’attuale Sistema Internazionale delle unità di misura (SI). “La Convention du Mètre (BIPM, b) sancì la nascita della metrologia moderna che da allora si evolve costantemente con l’obiettivo di creare a livello internazionale una sempre maggiore uniformità e coerenza logica nel modo in cui si esprime il risultato di una misura. In questo processo evolutivo, un evento particolarmente importante è stato l’accordo metrologico internazionale siglato nel 1999: l’Accordo di mutuo riconoscimento dei campioni nazionali di misura e dei

certificati di taratura e misura emessi dagli Istituti Metrologici Nazionali

(acronimo MRA), con un più vasto coinvolgimento di Paesi partecipanti (96 Paesi firmatari, al 2015) rispetto all’accordo di circa un secolo precedente. L’accordo MRA (cfr. BIPM, c) fissa i criteri con cui si esprime e si attesta l'accuratezza dei campioni di misura nazionali e dei certificati di taratura emessi dagli istituti metrologici nazionali. A questo scopo gli istituti metrologici nazionali devono: a) effettuare periodicamente, sotto il controllo del Bureau International des Poids et Mesures (BIPM), misure e confronti internazionali tesi a stabilire il grado di equivalenza dei campioni nazionali di misura sviluppati in ciascun Paese, b) comprovare a livello internazionale le proprie capacità di taratura e misura. L’accordo MRA sulla metrologia è esteso anche ai centri di taratura accreditati, detti anche centri secondari di taratura. Questi sono laboratori con idonee competenze e attrezzature, i quali in ciascun Paese sono accreditati, con il coinvolgimento del proprio istituto metrologico nazionale, per effettuare la taratura degli strumenti di misura. I centri secondari di taratura svolgono la gran parte del servizio di taratura in un Paese e a tale scopo utilizzano, come campioni di riferimento, campioni secondari direttamente tarati dall’istituto metrologico nazionale. Quindi per ciascuna grandezza fisica esiste, in ogni Paese, un unico campione primario nazionale e un numero variabile (a seconda delle condizioni e delle esigenze del Paese) di campioni secondari operanti nei centri di taratura accreditati. Nel settore delle radiazioni ionizzanti, l’istituto metrologico nazionale italiano è l’Istituto Nazionale di Metrologia delle Radiazioni Ionizzanti dell’ENEA (INMRI-

ENEA). L’organismo italiano per l’accreditamento dei centri di taratura è ACCREDIA. Gli istituti metrologici primari10 _{e i centri di taratura}

costituiscono nel loro insieme il sistema nazionale di taratura.