約瑟夫森結陣電壓標準

復現安培的基準装置 – 程控約瑟夫森電壓標準（PJVS）及量子霍爾電阻標準（QHR）

標準及校正實驗所的程控約瑟夫森結陣電壓標準（PJVS） 標準及校正實驗所的程控約瑟夫森結陣電壓標準（PJVS）
標準及校正實驗所的量子霍爾電阻標準（QHR） 標準及校正實驗所的量子霍爾電阻標準（QHR）

標準及校正實驗所的程控約瑟夫森結陣電壓標準（PJVS）是基於約瑟夫森效應而產生出國際單位制中的電位差（電壓）值的儀器。藉着指定電子電荷（e）及普朗克常數（h）的值，復現出來的電壓值可由約瑟夫森常數計算出來（KJ=2e/h）。在4.2 K温度的高純度液態氦及20GHz高頻訊號下，約瑟夫森效應能在實驗所環境下出現。

標準及校正實驗所的量子霍爾電阻標準（QHR）是基於量子霍爾效應而產生出國際單位制中的電阻值的儀器。類似約瑟夫森常數，復現出來的電阻值可由克里青常數計算出來（RK = h/e2）。將高純度液態氦抽氣，令温度降至1.2 K 。再加上10 T的高磁塲，量子霍爾效應能在實驗所環境下出現。

標準及校正實驗所的電流基本單位是根據歐姆定律復現。當中電壓及電阻是基於約瑟夫森效應及量子霍爾效應。本所利用PJVS及QHR校正本實驗所的參考電壓及電阻標準，從而建立直流電流值可溯源至國際單位制。

 

電流復現溯源圖 電流復現溯源圖

 

參考資料

  • Mise en pratique for the definition of the ampere and other electric units in the SI, prepared by the CCEM.