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电磁方面量子计量基准ppt

发布时间:2019-06-27 06:06 来源:未知 编辑:admin

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  Company Logo LOGO 电磁方面量子计量基准 1. 约瑟夫森效应及其如何建立电压量子基准; 2. 量子霍尔效应及其如何建立电阻基准; (1) 超导电流穿过绝缘体时不会有电压降,产生这一现象时所能流过的最大电流称为临界电流。 (2) 在限定的电压范围内,除了有正常的传导电流外,还有交流超导电流存在并使绝缘层两端产生电压降,AC电流的频率f与绝缘层两端的电压U正比。 1 约瑟夫森效应 交流约瑟夫森效应:结两端的直流电压V≠0时,通过结的电流是一个交变的振荡超导电流,振荡频率(称约瑟夫森频率)f与电压V成正比,即f=V,e为电子电量,h为普朗克常数,这使超导隧道结具有辐射或吸收电磁波的能力。以微波辐照隧道结时可产生共振现象。连续改变所加的直流电压以改变交流振荡频率,当约瑟夫森频率f等于微 波频率的整数倍时,就发生共振,此时有直流成分的超导电流流过隧道结,在 I-V 特性曲线上可观察到一系列离散的阶 梯式的恒定电流。测定约瑟夫森频率f,可由电压V测定常量2e/ h,或从已知常量e和h精确测定V。 (1)约瑟夫森效应建立电压基准 约瑟夫森效应是弱耦合超导体的特性,当一个约瑟夫森结受一个频率f在10--100GHz范围内电磁波的照射时,产生外部感应交流约瑟夫森效应。它的电流-电压曲线在精密量子化的约瑟夫森电压UJ处具有电流台阶,第n个阶跃的电压与频率fJ的关系为 UJ(n)=(nfJ)/KJ 式中约瑟夫森常量KJ=2e/h。照射在约瑟夫森结上的电磁波频率f一旦被准确测定时,阶跃电压UJ(n)也就被决定了。已有文献报道KJ的Urel小于4×10-8,CIPM规定电压基准采用的约定值为KJ-90=(483597.9±0.2)GHz/V。 在符合一定条件的微波辐射下,约瑟夫森结阵可以直接产生稳定的1V至10V的电压。而电压与频率仍满足关系式 这种约瑟夫森结阵成为新一代电压自然基淮。目前已经建立约瑟夫森结阵电压基准的有:美、德、日、英、法、意、加、澳、荷、丹麦、西班牙、俄、印、韩、新加坡、新西兰等国家和台湾、香港等地区。 在强磁场(B达到10T数量级)及低温下(约1k),电子气被局限在异质结构界面区,且完全量子化。当恒定电流I沿界面流过时,在电流平面内,正交于电流方向上的电压降称为霍尔电压uH,对于固定的电流,霍尔电压与磁感强度B的关系曲线将出现一系列的UH保持恒定的平台。平台的霍尔电阻RH=UH/I是量子化的(称为量子化霍尔电阻)。 n=1,2,3,··· 这里n是阶数,Rk称为克利青(klitzing)常数。此效应称为量子霍尔效应。 2 量子霍尔效应 对于电压,电阻,电流电磁学三中计量基准。这三者中只要有了两个,就可根据欧姆定律导出第三个。因此这3种量子基准将形成互相依存,互相检验的关系。如把这3种量子基准放在三角形的3个顶点上,这样的关系就可表示得很清楚。人们把这样的三角形称为“量子三角形”。 自然基准相对于特定实物基准有以下三个方面的优点,其一,只要有条件观察此类自然现象的实验室均可复现单位值,减少了由于多次量值传递而造成的准确度损失;其二,自然基准所依赖的物理现象不随时间而变,因而所复现的量值具有高度的稳定性;最后,随着我们对物理现象认识不断深人,自然基准的准确度也会不断提高由于这些明显的优点,当前对自然基准的研究已成为计量学的主要研究方向。 自然基准的优点: 谢谢 Company Logo LOGO

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