低磁场量子化霍尔电阻样品发展综述

基于量子化霍尔效应建立电阻标准是当今前沿计量技术,是国际上定义电阻单位的最高标准,其核心部件是量子化霍尔电阻样品,传统砷化镓样品通常需要工作在10 T以上的强磁场环境中,磁体研制难度大,成本高,不易推广应用。随着量子电阻标准小型化、低成本化和国产化的发展,研制低磁场量子化霍尔电阻样品是发展趋势。介绍了砷化镓、石墨烯和铁磁拓扑材料三种低磁场量子电阻样品的原理,总结了研究现状和存在的问题,从磁场、温度、测量不确定度和技术成熟度等方面分析了三种方法的优势及不足,旨在为我国发展低磁场量子电阻标准提供理论基础。     

量子霍尔效应及其在电阻计量中的应用

精密电阻在智能化仪器中发挥重要作用,对电阻的测量准确度需求也越来越高。基于量子霍尔效应的量子电阻标准可以解决传统实物电阻标准的诸多问题,为电阻计量提供了全新的途径。本文描述了量子霍尔效应和量子反常霍尔效应,阐述了基于砷化镓异质结和基于石墨烯的量子电阻器件及阵列的发展,总结了基于砷化镓异质结的传统量子电阻标准的优缺点,介绍和分析了新型石墨烯量子化霍尔电阻标准的优势、发展现状,以及交流量子霍尔电阻标准的最近进展。     

交流量子化霍尔效应的研究与应用

电阻有频率变差,电阻在交流状态下的溯源是计量领域的难题,以往采用交直流差可计算电阻实现了交流电阻的溯源,但存在稳定性和一致性较差的问题,当前采用交流量子化霍尔效应作为交流电阻标准成为计量领域的研究热点。其中需要解决交流量子化霍尔电阻及其向实物标准电阻传递的准确度问题。本文介绍了采用分裂式屏蔽结构克服交流量子化霍尔电阻频率误差的方法,研制10-8量级高准确度四端对电桥满足交流量子电阻的传递需求,研制完全等电位屏蔽结构的交流电桥校准装置保证四端对电桥的准确度,并介绍了交流量子电阻基准的应用领域。     

PTB关于实现量子计量三角的研究

PTB量子计量三角的组成部分为量子霍尔电阻标准、约瑟夫森电压标准和一个电子计数电容标准(ECCS),而电容的校准能力在量子计量三角的建立过程中起了很重要的作用。为了计算电子个数,采用了一个被称为r电子泵的低温真空电容,其电容值为1pF的十进制整数值。目前整个设备尚未正式运行,某些部件还处于研制阶段。虽然低温电容值在循环后的重复性好于10-6,但是要使量子计量三角型的不确定度达到预期的10-7以内,30 s的电子测量的停留时间还是相对较短。此外,计算电容的校准能力和量子霍尔电阻均有所改进。     

电学量子计量技术的进展与趋势

介绍了电学计量在直流电压、直流电阻量子化溯源的新进展,在交流电压、交流电阻量子化溯源的新突破,以及电学量子三角形闭合互证的新方法,并对电学量子计量技术在质量单位定义和普朗克常数测定中发挥的作用进行了描述。     

基于冷原子的量子真空计量技术研究进展

在国际单位制量子化变革背景下,随着激光冷却碱金属原子技术的发展,基于冷原子的真空测量技术研究成为实现超高/极高真空范围量子化测量的突破点。本文对基于冷原子的真空测量方法进行原理解析,分析该方法的优缺点,并介绍了国内外计量机构对基于冷原子真空测量装置的研究进展情况,及项目组设计的基于冷原子量子真空测量装置原理及运作方式。综上可知,基于冷原子的量子真空测量方法在超高/极高真空计量领域具有独特优势,是实现超高/极高真空范围量子化真空测量的研究热点。结合基于冷原子的量子真空测量装置和abinitio算法,将成为超高/极高真空计量领域原级标准的测量方法之一。     

我国超导技术应用的重大科研成果

1992年8月国家技术监督局批准航空航天部二院二○三所研制的超导约瑟夫森效应2e/h测量装置作为国家临时电压自然基准正式启用了。从此,我国采用了自然基准代替电压实物基准,该基准是我国超导技术应用的重大科研成果。目前,二○三所在原有科研成果基础上进行电压量值的保存和电压传递方法的研究,以实现超导电压基准的自动化测量。直流电压是电学和无线电计量中的一个重要参数。70多年来,各国计量科学工作者都采用一组精心挑选和考核的惠斯顿标准电池电动势的平均值来保存本国的电压单位,其准确度为n×10~(-6)。1992年超导约瑟夫森效应被发现后,世界各国应用它把电压测量转换     

量子霍尔效应在计量学中的应用

在强磁场和低温下测量二维电子气的霍尔效应(Hall effect)时,可以观察到量子霍尔效应现象(QHE)。该系统在极限零温度下的实验结果表明:随磁场 B 而变的霍尔电阻呈现出台阶式平稳变化。在实验的不确定度范围内,其每一台阶的平稳值与器件的材料、几何尺寸以及其它参数无关。对于理想系统,R_H 仪与基本常数有关。量子霍尔效应应用于计量学时,应对实际系统的实验结果进行必要的修正。     

太阳电池空间标定技术初探

随着各种新型空间太阳电池的发展和应用,在地面使用太阳模拟器对AMO标准太阳电池进行标定的方法在理论和实践上都遇到了严重的困难,最能反映其实际使用状态的空间标定成为解决问题的理想方案。国外太阳电池空间标定技术已十分成熟,主要航天国家如美国、欧洲、日本、巴西等都进行了各自的空间标定实验。北京东方计量测试研究所进行了太阳电池空间标定原理样机的研制工作。样机由太阳电池板、数据采集与处理模块、太阳敏感器和温度传感器组成,可同时对32路国产砷化镓多结太阳电池进行短路电流的测量,电流测试的标准不确定度小于0.5%(最佳点)。此项研究将形成标准太阳电池空间标定的完整方案,促进我国新型空间太阳电池的研究和应用。     

建设我国独立自主时间频率系统的思考

分析了物理量测量中时间频率量的特点 ,主要有 :时间的流逝性 ,时间频率具有最高的测量精密度与准确度 ,时间和频率既密切相关又有区别 ,其计量标准可通过电磁波发播 ,其基准是自然基准 ,其测量精确度与测量时间有关。作者阐述了这些特点对计量技术及建设时间频率系统的影响 ,论述了建设我国独立自主的时间频率系统的必要性及其基本框架 ,从基准、实时、授时、时间频率设备的研制、生产和队伍建设等方面提出了建设的具体设想。     

提升武器装备科研生产计量保证工作初探

简要介绍了武器装备配套研制的新趋势,分析了民口配套单位计量保证工作现状及其与装备研制计量保证要求之间存在的差距,提出了国防计量归口管理部门、新装备研制计量师系统以及民口配套单位共同配合的模式,对提高民口配套单位计量保证工作水平,消除装备研制计量保证工作的问题提出了具体建议。     

基于量子化、芯片化的先进计量测试技术发展动态

计量是国家质量基础的重要组成部分，产品质量的提升离不开科学、精准的计量。工业发达国家极为重视计量测试技术的发展。通过搜集、整理量子效应计量、芯片级计量等国内外大量文献资料，归纳分析了近年来国外先进计量测试技术发展动态与趋势。以量子技术和基本物理常数为基础建立量子计量基标准，将大幅提高测量准确度和稳定性，结合量子效应的微加工技术实现芯片尺度的测量等，微纳尺度计量技术也在科学研究、精密测量、智能制造等领域得到广泛应用。本文可为我国计量技术发展提供借鉴。     

专用装备计量保障模式研究CSCD

结合目前装备计量保障现状,研究装备计量保障模式,对装备进行计量保障,重点掌握装备计量数据的准确性和任务条件下技术指标的可信性。从装备研制、生产、使用和维修阶段阐明进行计量保障必要性;从时效性出发,提出强制检定与系统测试相结合的计量保障方法;从可靠性出发,提出实验室计量检定与现场计量检定相结合计量保障方案;研究实现计量检定数据与系统测试数据共享,数据纵横向积累和分析研究的重要性。     

飞秒光学频率梳在计量领域的应用

飞秒光学频率梳是超快激光光学领域的重要研究方向，通过将锁模激光器重复频率（f_r）及载波包络相移频率（f_o）锁定至微波频率基准，在时域上呈现出飞秒量级的周期性超短脉冲序列，在频域上呈现出一系列离散等间隔排列的纵模分量，广泛应用于时间频率传递，空间尺度测量和精密光谱测量等诸多计量科学研究领域。根据飞秒光频梳的基本原理，着重介绍了其在计量领域的应用研究，分析了在计量领域的重要作用及研究的重要意义。     

计量标准装置不确定度的分析与评定

不确定度是测量工作的质量和测量结果可信赖程度和评价。按JJF10 5 9- 1999、GJB375 6 - 1999标准规定 ,对我计量测试站的计量标准装置不确定度进行了详细分析 ,并按GJB/J2 74 9- 1996要求对计量标准进行了重复性和稳定性考核以及不确定度的验证 ,最后给出了各项计量标准装置的不确定度。     

电学前沿计量技术在航天型号保障中的应用

针对航天器中电学基准的长期稳定性、多种传感器输出电信号的线性度、电脉冲测量的时延等多个航天电测领域的难题,提出采用电学量子计量技术和计算基准技术的解决方案,可以10^-9量级的不确定度测量航天器中电阻基准短期变化量,从而推算出长期变化量,对航天器的稳定控制具有重要作用;可以极小的不确定度校准多种传感器输出的毫伏、微伏量级电压的线性度,对航天传感器测量准确度具有重要意义;可在10^-9秒量级确定电脉冲测量中电阻引入的时延,对航天器电推进系统的控制具有重要作用。     

电学前沿计量技术在航天型号保障中的应用

针对航天器中电学基准的长期稳定性、多种传感器输出电信号的线性度、电脉冲测量的时延等多个航天电测领域的难题,提出采用电学量子计量技术和计算基准技术的解决方案,可以10^-9量级的不确定度测量航天器中电阻基准短期变化量,从而推算出长期变化量,对航天器的稳定控制具有重要作用;可以极小的不确定度校准多种传感器输出的毫伏、微伏量级电压的线性度,对航天传感器测量准确度具有重要意义;可在10^-9秒量级确定电脉冲测量中电阻引入的时延,对航天器电推进系统的控制具有重要作用。     

我国计量行业法规政策和发展趋势分析

计量是实现单位统一、保证量值准确可靠的活动，关系国家安全、国计民生。为夯实计量基础、提升计量能力，抓住计量事业发展的新机遇，本文从行业法规政策、计量发展趋势等方面开展相关研究，为从事计量管理和技术研究工作的人员提供参考。