Особливості застосування міжнародних квантових еталонів одиниць електричних величин
DOI:
https://doi.org/10.24027/2306-7039.3.2025.340415Ключові слова:
квантовий еталон; електрична величина; калібрування; звірення; невизначенiсть вимірювань.Анотація
Міжнародні еталони відтворюють точні значення фізичних величин і використовуються як основа для калібрування інших засобів вимірювальної техніки. Ці еталони підтримуються міжнародними організаціями, зокрема Міжнародним бюро з мір та ваг (BIPM, International Bureau of Weights and Measures). У сучасній Міжнародній системі одиниць (SI) квантові еталони мають ключове значення для реалізації її одиниць та забезпечення метрологічної простежуваності до них. Основною їхньою особливістю є те, що вони базуються на фундаментальних квантових ефектах, які надзвичайно стабільні, універсальні та відтворювані в будь-якій точці світу.
Основним призначенням міжнародних квантових еталонів є створення основи для глобальної метрологічної простежуваності вимірювань, яка базується на звіреннях цих еталонів з національними еталонами й прецизійному калібруванні останніх. Цьому сприяє реалізація Угоди Міжнародного комітету з мір та ваг (CIPM, International Committee of Weights and Measures) щодо взаємного визнання національних еталонів вимірювань, сертифікатів калібрування та вимірювань, виданих національними метрологічними інститутами (MRA, Mutual Recognition Agreement).
Міжнародні квантові еталони одиниць Вольта та Ома підтримуються BIPM. Вони мають ключове значення для реалізації одиниць електричних величин SI та забезпечення глобальної метрологічної простежуваності. Звірення цих еталонів мають ключову роль у реалізації Угоди CIPM MRA. Лише невелика кількість НМІ зберігають національні еталони на основі квантових ефектів Джозефсона і Холла, які беруть у спеціальних ключових звіреннях BIPM. При звіреннях еталонів Джозефсона досягнуто найменшої невизначеності вимірювань у 0.2 нВ. При звіреннях еталонів Холла досягнуто найменшої відносної невизначеності вимірювань від 3.8×10–9 до 4.6×10–9.
Посилання
JCGM 200:2012. International Vocabulary of Metrology – Basic and general concepts and associated terms (VIM), 3rd edition. doi: https://doi.org/10.59161/JCGM200-2012
The International System of Units (SI), 9th edition, 2019. Available at: https://www.bipm.org/en/publications/si-brochure
Mutual recognition of national measurement standards and of calibration and measurement certificates issued by national metrology institutes. CIPM MRA, 2003. Available at: https://www.bipm.org/en/cipm-mra/cipm-mra-documents
The BIPM key comparison database (KCDB). Available at: https://www.bipm.org/kcdb/
CIPM MRA-G-13:2022. Calibration and measurement capabilities in the context of the CIPM MRA. Guidelines for their review, acceptance and maintenance. Available at: https://www.bipm.org/documents/20126/43742162/CIPM-MRA-G-13.pdf
CIPM MRA-G-11:2021. Measurement comparisons in the CIPM MRA: Guidelines for organizing, participating and reporting. Available at: https://www.bipm.org/en/cipm-mra/cipm-mra-documents
Clark A. Hamilton. Josephson voltage standards. Rev. Sci. Instrum., 2000, vol. 71, issue 10, pp. 3611–3623. doi: https://doi.org/10.1063/1.1289507
Kohlmann J., Behr R. Development of Josephson voltage standards. Superconductivity – Theory and Applications. InTech. Publ., 2011. 360 p. doi: https://doi.org/10.5772/17031
Behr R. et al. Accurate measurements with Josephson-based quantum voltage standards. Measurement: Sensors, 2025, vol. 38, Supplement, 101427. doi: https://doi.org/10.1016/j.measen.2024.101427
Hartland A. The Quantum Hall Effect and Resistance Standards. Metrologia, 1992, vol. 29, no. 2, p. 175. doi: https://doi.org/10.1088/0026-1394/29/2/006
Werner F. Hall measurements on low-mobility thin films. Appl. Phys., 2017, vol. 122, 135306. doi: https://doi.org/10.1063/1.4990470
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
ПОЛІТИКА, ЯКА РЕКОМЕНДУЄТЬСЯ ЖУРНАЛАМ, ЩО ПРОПОНУЮТЬ ВІДКРИТИЙ ДОСТУП З ЗАТРИМКОЮ
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи, яка через 12 місяців з дати публікації автоматично стає доступною на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
