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利用量子的冷原子测量真空压力

科学探索万象经验2023-09-08

真空压力是指在一个封闭的容器中,几乎没有任何物质存在时,容器壁上所受到的压力。这种压力是由于容器内部存在着一些残余的气体分子或其他微粒,它们不断地与容器壁发生碰撞而产生的。真空压力越低,说明容器内部越接近完全没有物质的状态。真空压力的测量对于许多科学和工程领域都非常重要,比如基础物理实验、半导体制造、航天技术等。然而,真空压力的测量并不容易,因为它涉及到非常微小的力和非常稀薄的气体。

目前,有许多不同类型的真空计可以用来测量真空压力,比如热导真空计、电离真空计、静电真空计等。这些真空计都有各自的优缺点,比如测量范围、灵敏度、稳定性、可靠性等。然而,这些真空计都有一个共同的问题,就是它们都需要经过校准才能给出准确的读数。

校准就是指用一个已知的标准来比较和调整真空计的输出信号。这个标准通常是一个动态膨胀系统(DES),它可以利用一个已知流量的气体来产生一个已知密度和温度的气体,并将其与真空计相连。通过测量DES中气体密度和温度的变化,可以得到相应的压力值,并与真空计进行比较。

然而,DES也有自己的不确定性和误差来源,比如流量计、温度计、密封性等。因此,人们一直在寻找一种更加精确和可靠的方法来测量真空压力,而不需要依赖于任何外部标准或校准。这就是一篇新论文所提出的基于量子的冷原子真空标准(CAVS)所要做到的。