NIST交付給BIPM量子電壓標(biāo)準(zhǔn)

NIST物理測(cè)量實(shí)驗(yàn)室 (PML)已經(jīng)將最先進(jìn)的10V電壓標(biāo)準(zhǔn)交付給了國(guó)際度量衡局 (BIPM)，自此，該標(biāo)準(zhǔn)將作為國(guó)際度量衡局最新的基標(biāo)準(zhǔn)來(lái)與世界各地的國(guó)家計(jì)量機(jī)構(gòu)進(jìn)行電壓比對(duì)。

這種最新的可程控的約瑟夫森電壓標(biāo)準(zhǔn) (PJVS)率先采用了一種新式接點(diǎn)設(shè)計(jì)，是首臺(tái)采用緊湊型電子設(shè)備的可移動(dòng)PJVS系統(tǒng)。這種12 mm×17 mm的超導(dǎo)集成電路，在使用過(guò)程中要冷卻到4 K的溫度。該芯片包含32個(gè)平行微波通道，可將微波信號(hào)分送至約270，000個(gè)結(jié)點(diǎn)，這些結(jié)點(diǎn)由鈮超導(dǎo)體構(gòu)成，之間用摻鈮硅分離，這種組合材料可以保證快速、穩(wěn)定、可量化的電壓。

科研人員用兩套PJVS系統(tǒng)進(jìn)行了比對(duì)。測(cè)量結(jié)果表明，這兩套系統(tǒng)的測(cè)量不確定度都不超過(guò)2.6×10－11，而且總的合成不確定度為3.4×10－11。他們發(fā)現(xiàn)，在PJVS的固有系統(tǒng)誤差中，最大的誤差來(lái)自導(dǎo)電連接，其較低的電阻會(huì)導(dǎo)致微小電流的接地漏電。這種漏泄電阻會(huì)帶來(lái)最多幾毫微伏特的測(cè)量誤差。第一套JVS系統(tǒng)可以校準(zhǔn)單路直流電壓。而這種PJVS系統(tǒng)可以通過(guò)程序指令而快速產(chǎn)生+10V到－10V之間的任一直流電壓，因此可以用于校準(zhǔn)頻率最高為500 Hz的正弦波。