温度是一个基本的物理量，几乎所有的科学研究及生产生活过程都和温度密切相关。准确地测量和控制温度，对于获得准确的科研数据、保障基础研究和技术进步是十分重要的。与常温下的温度测量相比，低温下的温度测量要求更为严格。低温下的温度测量影响因素众多，如温度计的测量引线导热、辐射换热、测量引线焦耳热和温度计的自热效应等，对测量结果的精确度影响很大。由于测量过程影响因素众多，被测量的真值难以确定，导致了测量结果不能准确的定量给出，使得测量结果具有不确定性。当报告测量结果时，应该给出测量结果的测量不确定度，以便判断其可靠性。
　　为了获得高精度低温温度测量技术，本文针对NIF低温靶丸在点火时刻的温度测控精度要求，分析了4-20K温区内温度测量过程中不确定度的引入因素，并进行了不确定度的分类。设计并搭建了以GM制冷机为冷源的低温恒温器，通过理论结合实验的方法研究了低温温度测量过程中的测量不确定度，完成了整个系统的测量不确定度综合评定。本文完成的工作具体如下所述:
　　1.建立了NIF点火装置低温靶丸部分的理论模型，对腔体上的靶丸内部燃料冰层表面温度均匀度达到0.1mK时的加热量进行了数值计算。分析了黑腔内自然对流规律，计算了上下冷却臂温度控制对于低温靶丸表面温度均匀度的影响，并根据计算结果提出了满足点火要求的温度控制要求。从而提出了对于4-20K温区的温度测量精度要求。
　　2.根据4-20K温区内温度测量的方法与原理，讨论了高精度低温温度测量中不确定度的主要来源。从温度计的自热效应、低温恒温器控温波动、温度场均匀性、参考电阻、测量电桥、温度计分度表转化、温度计安装的绝缘电阻、温度计校准数据、温度计稳定性及噪声等几个方面全面分析了高精度低温温度测量的不确定度，并根据其评定方法做出了分类。
　　3.设计并搭建了一套以GM制冷机为冷源的低温恒温器试验系统。讨论了制冷机的选择，对试验系统的支撑结构、绝热结构及辅助结构进行了设计，估算了低温恒温器在工作时的冷量损失。从制冷机冷头温度波动抑制，温度计的响应系数及制冷机的控温方式三个方面讨论了低温恒温器的温度控制系统，解决了低温恒温器在4K-20K温区范围内的控温问题。
　　4.对温度计的自热效应、控温波动和温度场均匀性进行了实验研究。讨论了自热效应产生的原理，提出用接触热阻测量的方法对自热效应进行修正，推导了接触热阻和零电流时温度的计算公式。通过比较不同电流下零电流温度测量不确定度的大小，得到了温度计的最佳激励电流。
　　5.比较了使用清漆7031、清漆2115以及Apiezon N型低温脂时的接触热阻。实验结果表明，在四个不同的温度点下，清漆7031与Apiezon N型低温脂安装的温度计接触热阻比较接近，低温区(7K，10K)时几乎没有差别，但在高温区(18.7K，20K)时，Apiezon N型低温脂的接触热阻低于清漆7031。清漆2115安装的温度计接触热阻要明显低于其他两种安装介质，在温度较低的7K时候其优越性更加突出，到了高温区仍旧有优势。
　　6.总结了7K、10K、18.7K以及20K时的温度测量不确定度分别为2.69mK、2.45mK、4.57mK和4.58mK。分析了在不同的温区影响合成不确定度的主要因素。在较低的温区(7K，10K)时，控温波动、温度计校准数据以及温度计稳定性引入的测量不确定度在合成不确定度中占比较高;在较高的温区(18.7K，20K)时，温度计的校准数据和温度计分度表转化引入的测量不确定度在合成不确定度中占比较高。