石墨烯器件在较低磁场(低于 5 T)和较高温度(4.2 K 或以上)下表现出量子霍尔效应,可使用较小的无低温低温磁体达到此温度,从而允许在计量实验室中连续运行。
GIQS 的目标是实现阻抗(电阻、电容、电感)测量对国际单位制 (SI) 定义常数(普朗克常数和基本电荷)的经济高效的可追溯性。将开发新的且更易于操作的测量桥、方便且更易于使用的石墨烯量子标准、低温系统以及将它们结合起来的方法。该项目目前正处于开发过程中,并且在实现其目标方面已取得了一些进展。
摘要 本文描述了在现场测量量子霍尔电阻标准时对两种不同的数字阻抗电桥进行比较,目的是实现电容的 SI 单位法拉。在 EMPIR 联合研究项目 18SIB07 GIQS(石墨烯阻抗量子标准)中,德国联邦物理技术研究院 (PTB) 开发了一种约瑟夫森阻抗电桥,意大利国家计量研究所 (INRIM) 和都灵理工大学 (POLITO) 开发了一种电子数字阻抗电桥。前者基于约瑟夫森波形发生器,后者基于电子波形合成器。INRIM-POLITO 阻抗电桥被转移到 PTB,通过测量温控标准和石墨烯交流量化霍尔电阻 (QHR) 标准对这两个电桥进行了比较。 1233 Hz 下 10 nF 电容标准的校准不确定度在 PTB 电桥的 1 × 10 − 8 以内,INRIM–POLITO 电桥的不确定度在 1 × 10 − 7 左右。比较在综合不确定度内相互验证了两个电桥。结果证实,数字阻抗电桥允许从 QHR 实现 SI 法拉,其不确定度可与 BIPM 和主要国家计量机构的最佳校准能力相媲美。