4.8 Висновок

Методологія використання квантових ефектів у метрології продовжує активно розвиватися. Удосконалюється також техніка й технологія побудови відповідних еталонів.

Одним із напрямків подальшого вдосконалення є підвищення точності визначення фізичних сталих і їхнє узгодження. Як уже говорилося, цю роботу ведуть найбільш розвинуті центри метрології: NIST (США), NPL (Англія), PTB (Німеччина), а також ВНИИМ (Росія). Уточнення ФФС важливе не тільки для удосконалювання квантових еталонів, але й для розвитку системи одиниць у цілому, а також для багатьох напрямків наукових досліджень.

Іншим важливим напрямком є дослідження в галузі технологій виготовлення надпровідних структур, за допомогою яких реалізуються квантові ефекти. Так, для реалізації ефекту Джозефсона, крім названих вище SIS-матриць, розроблено матриці на структурах “надпровідник – нормальний метал – надпровідник” (SNS) і “надпровідник – ізолятор – нормальний метал – ізолятор – надпровідник” (SINIS), що мають особливості в характеристиках. Зокрема, сьогодні, коли стоїть питання про використання ефекту Джозефсона для вимірювання змінної напруги, важливою технологічною задачею є створення програмованої матриці для роботи в динамічному режимі. Подібні технологічні проблеми стоять і в плані вдосконалення холівських МДН-структур і структур для реалізації ефекту одноелектронного тунелювання.

Нарешті, у третій напрямок варто виділити вдосконалення всієї інфраструктури квантових еталонів: магнітних систем еталонів на ефектах Холла і ЯМР, кріогенної техніки (включаючи використання високотемпературної надпровідності), НВЧ-генераторів, зберігачів одиниць (твердотільних мір напруги і мір опору). Одною з гілок цього напрямку є подальше вдосконалення мобільних квантових еталонів.

Контрольні питання

1. Назвіть найбільш поширені похідні величини, які використовуються в електриці, і їх одиниці.

2. Які квантові ефекти знайшли використання для створення первинних еталонів електричних одиниць?

3. Які еталони складають основу системи еталонів в галузі електрорадіовимірювань?

4. В чому полягає суть ефекту Джозефсона, яку одиницю дозволяє відтворити використання цього ефекту?

5. Які основні пристрої входять до структури первинного еталона одиниці електрорушійної сили на ефекті Джозефсона?

6. В чому полягає суть квантового ефекта Холла, яку одиницю дозволяє відтворити використання цього ефекту?

7. Які основні пристрої входять до структури первинного еталона електричного опору на квантовому ефекті Холла?

8. Як можна відтворити одиницю електричного опору за допомогою міри ємності?

9. В чому полягає суть ефекту ядерного магнітного резонансу, яку одиницю можна відтворити з використанням цього ефекту?

10. Які пристрої входять до структури первинного еталона на ефекті ЯМР?

11. Які ефекти використовуються для створення “квантового” еталона ампера?

Thompson, Lampard

Bloch, Purcell

^Josephson

^Klitzing

При відтворенні значень магнітної індукції від 0,05 до 2 Тл частота ВЧ-генератора повинна регулюватися в діапазоні від 2,2 до 86 МГц.

НКВІД – надпровідний квантовий інтерференційний детектор – високочутливий прилад на одному з різновидів ефекту Джозефсона

91