新國際單位制：SI量子計量和量子標準

序
前言
縮略語清單
第1章 緒論
參考文獻
第2章 基礎(chǔ)知識
2.1 測量
2.1.1 測量不確定度的限制
2.1.1.1 基本量子極限
2.1.1.2 噪聲
2.2 SI
2.2.1 秒：時間單位
2.2.2 米：長度單位
2.2.3 千克：質(zhì)量單位
2.2.4 安培：電流單位
2.2.5 開爾文：熱力學(xué)溫度單位
2.2.6 摩爾：物質(zhì)的量單位
2.2.7 坎德拉：發(fā)光強度單位
2.2.8 小結(jié)：SI基本單位和導(dǎo)出單位
參考文獻
第3章 SI秒的實現(xiàn)：熱銫束鐘、激光冷卻和銫噴泉鐘
3.1 熱銫原子束鐘
3.2 激光冷卻和原子俘獲技術(shù)
3.2.1 多普勒冷卻、OM和MOT
3.2.2 低于多普勒極限的冷卻
3.3 銫噴泉鐘
參考文獻
第4章 磁通量子、約瑟夫森效應(yīng)和SI伏特
4.1 約瑟夫森效應(yīng)和量子電壓標準
4.1.1 超導(dǎo)基礎(chǔ)知識
4.1.2 約瑟夫森效應(yīng)基礎(chǔ)知識
4.1.2.1 交流和直流約瑟夫森效應(yīng)
4.1.2.2 混合直流和交流電壓：夏皮洛臺階
4.1.3 實際約瑟夫森結(jié)基礎(chǔ)知識
4.1.4 約瑟夫森電壓標準
4.1.4.1 概述：約瑟夫森結(jié)陣的材料和技術(shù)
4.1.4.2 SIS約瑟夫森電壓標準
4.1.4.3 可編程二進制約瑟夫森電壓標準
4.1.4.4 脈沖驅(qū)動交流約瑟夫森電壓標準
4.1.5 約瑟夫森電壓標準相關(guān)計量
4.1.5.1 直流電壓，SI伏特
4.1.5.2 先前SI中的約定伏特
4.1.5.3 用約瑟夫森電壓標準進行交流測量
4.2 磁通量子和SQUID
4.2.1 外磁場中的超導(dǎo)體
4.2.1.1 邁斯納效應(yīng)
4.2.1.2 超導(dǎo)環(huán)中的磁通量子化
4.2.1.3 外磁場中的約瑟夫森結(jié)和量子干涉
4.2.2 SQUID基礎(chǔ)知識
4.2.3 SQUID在測量中的應(yīng)用
4.2.3.1 實際的直流SQUID
4.2.3.2 SQUID磁強計和磁性測量系統(tǒng)
4.2.3.3 低溫電流比較儀：電流比和電阻比
4.2.3.4 生物磁測量
4.3 可溯源的磁通密度測量
參考文獻
第5章 量子霍爾效應(yīng)、SI歐姆和SI法拉
5.1 三維半導(dǎo)體和二維半導(dǎo)體的基本物理知識
5.1.1 三維半導(dǎo)體
5.1.2 二維半導(dǎo)體
5.2 真實半導(dǎo)體中的二維電子系統(tǒng)
5.2.1 半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)的基本性質(zhì)
5.2.2 半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)的外延生長
5.2.3 半導(dǎo)體量子阱
5.2.4 調(diào)制摻雜
5.3 霍爾效應(yīng)
5.3.1 經(jīng)典霍爾效應(yīng)
5.3.1.1 三維系統(tǒng)中的經(jīng)典霍爾效應(yīng)
5.3.1.2 二維系統(tǒng)中的經(jīng)典霍爾效應(yīng)
5.3.2 量子霍爾效應(yīng)的物理
5.4 量子霍爾效應(yīng)在計量中的應(yīng)用
5.4.1 直流量子霍爾電阻標準和SI歐姆
5.4.2 先前SI中的約定歐姆
5.4.3 直流量子霍爾電阻標準技術(shù)和電阻標度
5.4.4 交流量子霍爾電阻標準和SI法拉
5.4.5 電學(xué)計量與精細結(jié)構(gòu)常量之間的關(guān)系
5.5 用于電阻計量的石墨烯
5.5.1 石墨烯的基本性質(zhì)
5.5.2 用于電阻計量的單層石墨烯的制備
5.5.3 單層石墨烯中的量子霍爾效應(yīng)
參考文獻
第6章 單電荷傳輸器件和SI安培
6.1 單電子輸運的基本物理原理
6.1.1 單電子隧穿
6.1.2 SET晶體管中的庫侖阻塞
6.1.3 庫侖阻塞振蕩和單電子探測
6.1.4 鐘控單電子傳輸
6.2 量子化電流源
6.2.1 金屬單電子泵
6.2.2 半導(dǎo)體量子化電流源
6.2.2.1 砷化鎵基SET器件
6.2.2.2 硅基SET器件
6.2.3 超導(dǎo)量子化電流源
6.2.4 自參考量子化電流源
6.3 SI安培的實現(xiàn)
6.3.1 通過SI伏特和SI歐姆實現(xiàn)安培
6.3.2 用量子化電流源直接實現(xiàn)安培
6.4 一致性測試：QMT
參考文獻
第7章 SI千克、摩爾和普朗克常量
7.1 從“監(jiān)測千克的穩(wěn)定性”到普朗克常量
7.2 阿伏伽德羅實驗
7.3 基布爾天平實驗
7.4 摩爾：物質(zhì)的量的單位
7.5 普朗克定義常量值的CODATA平差結(jié)果以及千克的維護和傳遞
7.5.1 普朗克定義常量h的CODATA平差結(jié)果和最終值
7.5.2 千克的實現(xiàn)、維護和傳遞
參考文獻
第8章 SI開爾文和玻爾茲曼常量
8.1 基準溫度計
8.1.1 介電常量氣體測溫法（DCGT）
8.1.2 聲學(xué)氣體測溫法
8.1.3 輻射測溫法
8.1.4 多普勒展寬測溫法
8.1.5 約輸遜噪聲測溫法
8.1.6 庫侖阻塞測溫法
8.2 玻爾茲曼定義常量值的CODATA平差結(jié)果，新開爾文的實現(xiàn)和傳遞
8.2.1 玻爾茲曼定義常量最終值的CODATA平差結(jié)果
8.2.2 開爾文的實現(xiàn)和傳遞
參考文獻
第9章 超越當前的SI：光鐘和量子輻射測量
9.1 光鐘和新的秒
9.1.1 飛秒頻率梳
9.1.2 用于光鐘的離子和中性原子俘獲
9.1.2.1 離子阱
9.1.2.2 光晶格
9.1.3 中性原子鐘
9.1.4 離子原子鐘
9.1.5 精細結(jié)構(gòu)常量a的可能變化
9.2 單光子計量和量子輻射測量
9.2.1 單光子源
9.2.1.1