长度计量基本单位——"米"的定义及其复现

计量基本单位是一切物理量和化学量的科学基础。科学与技术包括人民生活使用的各种量的单位都是7个计量基本单位的导出量，它们都要溯源到7个基本单位上。本文介绍计量基本单位中的长度单位基准——“米”定义的发展和它的复现。     

中国的国家长度基准：稳定在^127I2超精细结构上的633nmHe—Ne激光——现代计量科学专题之三

介绍了工度基本单位的三次定义,阐述了复现新米定义的基准装置碘稳频633nmHe-Ne激光波长基准的工作原理,并着重介绍了我国长度基准的工作原理,着重介绍了我国长度基准装置的改进,包括光机结构及吸收峰的自动识别及锁定电子系统,给出了国际比对的结果。     

用锥腔补偿型电校准辐射计建立的国家光度基准 ——现代计量科学专题之九

本文介绍了发光强度单位-坎德拉定义的发展历程及用锥腔补偿型电校准辐射计复现坎德拉的原理和方法，重点阐述了按新定义建立的国家光度基准装置和自动控制测量系统，对发光强度单位最新国际比对结果作了简要介绍。     

量了量基准及其进展—现代计量科学专题之一

量子计量基准较传统计量准有准确度高、可在多个地点复现等一系列显著优点,在近40年来得到了很快的发展,目前,长度、时间、电学等方面的量子基准已逐步建立,准确度提高了几个数量级,在新世纪中,量了量准将得到进一步发展和完善。     

10～200000 cd/m2宽量程亮度量值复现

为了应对高亮度量程计量溯源需求并提高国家亮度计量标准的复现能力,建立了可覆盖10～200 000 cd/m2量程的新一代国家亮度工作基准装置.研制了双光束注入式可调高亮度均匀光源并在光源出口安装了精密孔径限制光阑,研究了基于积分球亮度源法复现亮度绝对值的方法,对光源的稳定性及空间输出特性、复现装置定位精度、标准照度计的线性及光谱失配误差等关键计量特性进行了实验及分析,最终将复现的亮度标准值保存至标准亮度计用于未来的量值传递工作.实验结果表明:基于亮度源法的亮度复现装置在10～200 000 cd/m2量程量值复现相对扩展不确定度为0.7%(包含因子为2);其复现量值与基于灯板法的3～1 500 cd/m2国家亮度工作基准的偏差小于0.2%;装置测量范围上限较原基准提高了2个量级,基本覆盖了常规亮度计的量程,可很好地满足当前更高亮度应用领域的计量校准需求.     

今日中国物理

 1 我国首次直接复现-伏特电压基准据《人民日报》报道,中国测试技术研究院和中国计量科学研究院的科技工作者,利用约瑟夫森效应及有关装置,在国内首次直接复现高准确度、高稳度性的1伏特电压基准,其分散性不大于2×10^-8,传递到参考标准的估计不确定度为4×10^-8,具有不随时间变化和直接复现伏特基准电压的优点.     

量子电压基准——现代计量科学专题之六

电学的计量标准,在建立量子电压基准之前,保存、复现和传递电压基本单位--伏特的方法是采用一组饱和式惠斯登标准电池的端电压的平均值来实现的.     

JDJ100／50—1型立式激光测长仪

He-Ne激光新技术问世后,世界各国主要是在复现米制长度基准源上花功夫,并做出了成果,但在如何何传统的“繁、慢、费”的比较式长度计量体制挑战,达到简化大量中间传递过程,进行“快、准、省”的直接式长度测量方面,成果却比较少。JDJ100/50-1型立式激光测长仪就是在这样的情况下研制成的.它属于长度基准传递类新颖的精密直接式测量的端度计量仪器.它主要用于对平行平面厚度,圆柱状、球状精密量具和零件的外尺寸进行精密直接测量,已供手表、照相机、缝纫机、钢球、轴承、纺织机械、拖拉机、汽车、机车、迭造、仪器仪表、精密机械以及计量局…     

有关计量科学的几点信息

计量科学的形成与发展和物理学的成就紧密相联。许多物理效应或定律,一经发现,会立即被计量科学加以利用。另一方面,由于计量科学能复现物理量的单位,发展物理参数测量方法,而成为物理学、工业技术和科学实验的基础。因此,物理实验工作者有必要了解一些计量科学的知识。本文拟     

能量天平及千克单位重新定义研究进展

质量单位千克是国际单位制7个基本单位中惟一一个仍以实物定义和复现的基本单位.作为一种实物,其量值必然会因为环境因素及使用时的磨损而发生变化.但由于缺少更高一级的参考标准对其进行考察,国际千克原器的真实变化情况无从得知.国际计量委员会建议采用普朗克常数对千克重新定义,号召各个国家开展普朗克常数的精密测量研究工作,并要求至少有三种独立方案提供有效测量数据.自20世纪70年代起,英、美等国采用功率天平方案进行研究,国际阿伏伽德罗常数合作组织则采用了X射线单晶硅密度的方案.为了应对国际单位制的重大变革,2006年中国计量科学研究院提出了用能量天平法测量普朗克常数的新方案,其特点是可避免国外方案中困难的动态测量.2013年原型实验装置研制成功,证实了能量天平方案原理可行.此后,中国计量科学研究院开始了新一代能量天平装置的研制.2017年5月,中国计量科学研究院提交了普朗克常数的测量结果,不确定度为2.4×10~(-7)(k=1),该数据被国际科学数据委员会收入参考数据库.但由于数据的不确定度尚未进入10~(-8)量级,未被用于普朗克常数的定值.目前中国计量科学研究院正对几项主要的不确定度来源进行研究,预计在未来的两年内达可到10-8量级的不确定度.     

太赫兹计量研究与标准研制进展

太赫兹作为新的技术手段在物质成分识别、高速通信、生物医学、安检成像和军事国防等领域具有重要的作用。太赫兹技术的各种应用都建立在对太赫兹本身及其与物质相互作用测量的基础上，因此准确的太赫兹参数测量及相关量值溯源是太赫兹应用的技术支撑和保障。介绍中国计量科学研究院在太赫兹辐射参数计量标准研究中形成的测量技术和溯源方法、研制的测量仪器和测量装置、制定的计量校准法规和建立的计量标准装置，对太赫兹辐射时域、频域、空域和强度等参数给出了量值溯源传递图并进行了测量不确定度分析。提出的太赫兹计量方法和标准装置可保障太赫兹技术研究和应用中的量值可靠，也可为其他太赫兹参数的测量提供参考。     

Single‐Electron Pumps and Quantum Current Metrology in the Revised SI

The consequences of the revision of the International System of Units for electrical quantum metrology are discussed herein. Possible applications of single‐electron transport pump devices and other topical state‐of‐the‐art metrology methodologies based on quantum electrical effects are reviewed, with a focus on their potential for and implications on electrical metrology in the future.     

Multi-colour microscopic interferometry for optical metrology and imaging applications

Interferometry has been widely used for optical metrology and imaging applications because of their precision, reliability, and versatility. Although single-wavelength interferometery can provide high sensitivity and resolution, it has several drawbacks, namely, it fails to quantify large-discontinuities, large-deformations, and shape of unpolished surfaces. Multiple-wavelength techniques have been successfully used to overcome the drawbacks associated with single wavelength analysis. The use of colour CCD camera allows simultaneous acquisition of multiple interferograms. The advances in colour CCD cameras and image processing techniques have made the multi-colour interferometry a faster, simpler, and cost-effective tool for industrial applications. This article reviews the recent advances in multi-colour interferometric techniques and their demanding applications for characterization of micro-systems, non-destructive testing, and bio-imaging applications.     

量子霍尔电阻计量技术的应用与分析

目前国际公认精度最高的现代电阻计量技术是量子霍尔电阻计量技术,但是其量子化、非连续特性使它在实际计量应用中受到很多限制。本文围绕先进的电阻比较与计量技术进行分类对比与分析,同时为实现10E-8量级相对不确定度的电阻溯源给出可行的技术方案。最后,针对不同方案给出分析结论,为相关计量实验室根据自身条件建立高精度电阻计量标准提供重要参考。     

Diffraction gratings: aberrations and applications

Diffraction grating is an optical instrument, which is advantageously used for scientific research in spectroscopy and spatial filtering. It has many other applications in science and technology such as wavelength selectors for tuneable lasers, selective surfaces for solar energy, masks for photolithography, beam sampling mirrors for high power lasers, spectrometers in extreme UV and X-ray regions for space optics, metrology, phase measuring interferometry and pattern recognition, etc. Although the holographic gratings have many advantages over the ruled gratings but they have not yet eliminated completely the classical ruled gratings as the ruled gratings have their own importance in many applications. Therefore, in this article, both the ruled and holographic gratings will be discussed, in particular, their focusing properties, aberrations, and their applications.     

The Optical Frequency Standards for the Realization of the Meter

Optical‐frequency standards with various levels of performance are indispensable in metrology and have many applications from length measurement to atomic clocks and much more. The evolution of optical‐frequency standards has been considerable. Originally introduced as primary realizations for the meter, they have evolved to optical clocks, which surpass the uncertainty and stability of microwave clocks. Herein, the status of the development of optical‐frequency standards as far as length metrology is concerned is reviewed, giving a broad overview of the historical context, as well as an outlook about future evolution.     

Spin squeezing of atomic ensembles via nuclear-electronic spin entanglement

We demonstrate spin squeezing in a room temperature ensemble of approximately 10(12) cesium atoms using their internal structure, where the necessary entanglement is created between nuclear and electronic spins of each individual atom. This state provides improvement in measurement sensitivity beyond the standard quantum limit for quantum memory experiments and applications in quantum metrology and is thus a complementary alternative to spin squeezing obtained via interatom entanglement. Squeezing of the collective spin is verified by quantum state tomography.     

光和原子关联与量子计量

物理量的测量与单位标准的统一推动了计量学的发展.量子力学的建立,激光技术的发明以及原子与分子物理学的发展,在原理与技术上进一步刷新了计量学的研究内涵,特别是激光干涉与原子频标技术的发展,引起了计量学革命性的飞跃.基于激光干涉的引力波测量、激光陀螺仪,基于原子干涉的原子钟、原子陀螺仪等精密测量技术相继诞生,一个以量子物理为基础,探索与开拓物理量精密测量方法与技术的新的科学分支——量子计量学(Quantum Metrology)已然兴起.干涉是计量学中最常用的相位测量方法.量子干涉技术,其相位测量精度能够突破标准量子极限的限制,是量子计量学与量子测量技术的核心研究内容.本文重点介绍近几年我们在量子干涉方面所取得的新开拓与新发展,主要内容包括基于原子系综中四波混频过程的SU(1,1)型光量子关联干涉仪和基于原子系综中拉曼散射过程的光-原子混合干涉仪.     

Cold atom clocks and their applications in precision measurements

Cold atom clocks have made remarkable progresses in the last two decades and played critical roles in precision measurements. Primary Cs fountain frequency standards have achieved a total uncertainty of a few parts in 1016, and the best optical clock has reached a type B uncertainty below 10-18. Besides applications in the metrology, navigation, etc.,ultra-stable and ultra-accurate atomic clocks have also become powerful tools in the basic scientific investigations. In this paper, we focus on the recent developments in the high-performance cold atomic clocks which can be used as frequency standards to calibrate atomic time scales. The basic principles, performances, and limitations of fountain clocks and optical clocks based on signal trapped ion or neutral atoms are summarized. Their applications in metrology and other areas are briefly introduced.