芯片製造（zào）、引力波（bō）探測器和量子計算（suàn）機都可以（yǐ）受益於更好的真（zhēn）空測量方法

 　NIST的研究人（rén）員（yuán）Dan Barker, Steve Eckel, Jim Fedchak, Julia Scherschligt和同事（shì）開發並測試了一種新的方法，稱為冷原子真空標準(CAVS)，用於測量（liàng）超低壓力。

　　真空室永遠不（bú）會是完全真空狀態，少數原子（zǐ）或分子始終存在，測量它們施加的微小壓力是至關重要（yào）的。例如，半導體製造商在真空室中製造微芯片，該真（zhēn）空室必須幾乎完全沒有（yǒu）原子和分子汙染物，因此他們需要監（jiān）測真空（kōng）室中的氣體壓（yā）力，以確保汙染物水平處（chù）於可接受的低水平。

　　目（mù）前，美國國家標準與技術研究院（yuàn）(NIST)的科學家們已經檢定了一種測（cè）量極（jí）低氣壓的新方法，稱為CAVS，用於冷原（yuán）子真空標準。他們已經確定（dìng），該技（jì）術可以作（zuò）為“基準”。換句話說，自身可以進行（háng）準確（què）地測量，而不需要首先根據參考壓力讀數（shù）進行校準。

　　在過去（qù）七年裏開發了（le）Cavs，NIST的（de）研究人員最近對他們的技術進行了迄今為（wéi）止最嚴（yán）格的測試。在《AVS Quantum Science》雜誌（zhì）上發（fā）表的新研究表明，CAVS的結果（guǒ）與傳統的測量（liàng）低壓的黃金標準方（fāng）法一致，表明這（zhè）種新技術可以進行同樣高水（shuǐ）平的準確、可靠的測量。

　　CAVS不（bú）僅可以像傳統壓力計一樣準確地（dì）進行測量，而且（qiě）它還可以可靠地測量未來芯片製造和下一代科學（xué）所需的低得多的真空壓力--地球海平麵大氣壓的萬億分之一或更低。它的（de）運行基於眾所周（zhōu）知的量子物理原（yuán）理，這意味著它可以“開箱即用”地進行準確的讀數，而不需要對其他參考壓力源或技術（shù）進行任何調整（zhěng）或（huò）校準。

　　“這是最終的結果，”NIST物理學家Julia Scherschligt說, “我們以前有過許多積極的進展。這證實了一（yī）個事實，即我們的冷原子標準（zhǔn）終成其為標準。”

　　除了半導體製造，這種新方法還可以（yǐ）用於其他需要高真空環境的應用（yòng），如量子計算機、引力波探測器、粒（lì）子加速器等。CAVS技術應用捕獲在磁場中的大約10萬個鋰或銣原（yuán）子的冷（lěng）氣來測量真空壓力。當這些原子被調諧到合適（shì）的頻率（lǜ）的激光照射時會發（fā）出熒光。研究（jiū）人員可以（yǐ）通過測量這種發光的強度來精確地計算被捕獲的原子的數量。

　　當CAVS傳感器連接到真空（kōng）室時，真空室中剩餘（yú）的原子或分子（zǐ）與被捕獲的原子相撞。每次（cì）碰撞都（dōu）會把（bǎ）一個原子撞擊出捕獲阱，從而減少原子的數量和發出的光的強（qiáng）度。這種強度很容易通過光傳感（gǎn）器測（cè）量，是一項靈敏的（de）壓力測量技術。這（zhè）種變暗的速度和（hé）分子數量之間（jiān）的關（guān）係是由量子力學準（zhǔn）確預測的。

　　在這項新工作中，NIST研究人員將CAVS傳感器安裝在被（bèi）稱為動態膨脹係統的經典氣體壓力黃金（jīn）標準參考裝置上。動態膨脹係統的工作原理是（shì）將已知量的氣體注入真空室（shì），然後（hòu）以已知的速度從真空室的另一端慢慢取出（chū）氣（qì）體。然後，研究人員計算出在氣室中產生的壓力。