[發明專利]量子電阻標準器

在審

• 申請號: 201811341595.1
• 申請日: 2018-11-12
• 公開（公告）號: CN109596871A
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發明（設計）人: 魯云峰;趙建亭;賀青;戴銀明
• 申請（專利權）人: 中國計量科學研究院
• 主分類號: G01R1/20
• 分類號: G01R1/20
• 代理公司: 北京思創大成知識產權代理有限公司 11614
• 代理人: 高爽

本發明提供了一種量子電阻標準器，該量子電阻標準器包括：超導螺線圈及設置在所述超導螺線圈內的量子霍爾電阻芯片，當所述超導螺線圈通電時，所述量子霍爾電阻芯片處于磁場內；導熱機構，所述導熱機構的一端連接于所述量子霍爾電阻芯片；金屬外殼，所述金屬外殼扣設在所述超導螺線圈及所述導熱機構上，所述導熱機構的另一端伸出所述金屬外殼。該量子電阻標準器體積較小、使用方便、容易達到工作要求的，利于推廣和應用。

技術領域

本發明屬于精密電學測量領域，更具體地，涉及一種量子電阻標準器。

背景技術

根據國際計量委員會CIPM的建議，從1990年1月1日開始，在世界范圍內啟用直流量子化霍爾電阻基準，開啟了電磁計量量子化的時代，電阻單位復現不再依賴實物電阻，而是由量子化霍爾電阻復現，其準確度提升了2～3個數量級，并且不用再擔心實物電阻漂移、受損及國際一致性。我國于2003年建成量子化霍爾電阻標準裝置，其標準不確定度達到2.4×10^-10。然而復現量子霍爾電阻對環境要求極為苛刻，量子電阻需要在極低溫和強磁場下復現，當前國際上均采用商用超導磁體+樣品探桿+量子霍爾電阻芯片的傳統方式，為量子電阻復現提供低溫和強磁場環境，其體積龐大(絕大多數國家電阻基準實驗室為其單獨提供一個房間)，操作異常復雜(同時涉及降溫、勵磁、樣品探桿操作)，對人員操作技術要求高，操作時間甚至長達幾天，因此量子電阻出現近40年來，也只有國家級及大區級實驗室有能力及條件啟用并維護量子霍爾電阻自然基準裝置，再通過實物電阻經多級鏈條傳遞向用戶，傳遞到用戶時不確定度最高僅為10^-7量級，嚴重影響電阻單位高準確度傳遞和使用。綜上，量子霍爾電阻量值復現裝置的復雜度、人員要求和工作效率嚴重限制了其大范圍推廣和應用，量子電阻基準仍然維持在“高高在上”的位置，并沒有進一步走向用戶，融入生產生活的方方面面。

因此有必要研發一種體積較小、使用方便、容易達到工作要求的，利于推廣和應用的量子電阻標準器。

發明內容

本發明的目的是提供一種量子電阻標準器，該量子電阻標準器體積較小、使用方便、容易達到工作要求的，利于推廣和應用。

為了實現上述目的，本發明提供一種量子電阻標準器，其特征在于，該量子電阻標準器包括：

超導螺線圈及設置在所述超導螺線圈內的量子霍爾電阻芯片，當所述超導螺線圈通電時，所述量子霍爾電阻芯片處于磁場內；

導熱機構，所述導熱機構的一端連接于所述量子霍爾電阻芯片；

金屬外殼，所述金屬外殼扣設在所述超導螺線圈及所述導熱機構上，所述導熱機構的另一端伸出所述金屬外殼。

優選地，所述超導螺線圈包括中空管狀的導熱骨架以及纏繞在所述導熱骨架外側的超導線，所述量子霍爾電阻芯片設置在所述導熱骨架內側，當所述超導線通電時，所述導熱骨架內能夠產生磁場。

優選地，還包括電流端子及超導開關端子，所述電流端子設置在所述超導線的兩端，所述電流端子的一端伸出所述金屬外殼，所述超導開關端子另一端連接于所述超導線，能夠控制所述超導線的超導斷開與閉合。

優選地，所述金屬外殼為圓柱形，所述導熱機構設置在所述金屬外殼內，一端經由所述金屬外殼底部伸出，所述電流端子及超導開關端子設置在所述金屬外殼頂部。

優選地，還包括芯片承載機構，所述芯片承載機構設置在所述導熱機構的一端，所述量子霍爾電阻芯片電性連接于所述芯片承載機構。

優選地，還包括引線端子及引線，所述引線一端電性連接于所述芯片承載機構，另一端電性連接于伸出所述金屬外殼的引線端子。

優選地，所述芯片承載機構由導熱良好的無磁性材料制成，所述芯片承載機構上設置有多個電氣連接點。

優選地，所述量子霍爾電阻芯片為單個器件或陣列器件，所述量子霍爾電阻芯片電性連接于所述電氣連接點。