Josephson eklem sistemi ile birincil DC gerilim standardı oluşturulması

Abstract

JOSEPHSON EKLEM SİSTEMİ İLE BİRİNCİL DC GERİLİM STANDARDI OLUŞTURULMASI Beylan Akyel Anahtar Kelimeler: DC Gerilim, Josephson, birincil standart, kalibrasyon Özet : Dünyada önde gelen ulusal metroloji enstitüleri ve kalibrasyon laboratuvarlannda, gerilim birimi `volt`un birinci seviyede, 10'9 mertebesinde belirsizlikle elde edilmesi ve Weston pilleri ile Zener referansları gibi diğer DC gerilim standartlarının 10`7 mertebesinde belirsizlikle kalibre edilmesi için, Josephson eklem sistemi gerilim standardı kullanılmaktadır. Josephson eklem sistemi, temel fiziksel sabitler aracılığıyla gerilimi frekansa bağlayan `AC Josephson etkisi` prensibine dayanır. Tek bir Josephson eklemi ile elde edilebilen gerilim mV mertebesinde olabilmekte, daha yüksek gerilim elde etmek için çok sayıda eklem seri olarak biraraya getirilmektedir. Bugün, değerleri -15 V ile +15 V arasında değişen Josephson gerilim standartları kullanılmaktadır. Tübitak-Ulusal Metroloji Enstitüsü ' nde şimdiye kadar Weston pilleri ve Zener referans standartlarından oluşan grupların izlenmesi yoluyla muhafaza edilen ulusal gerilim birimi, Josephson sisteminin kurulmasıyla uluslararası alanda birincil olarak kabul edilen yöntemle elde edilmiş olmaktadır. UME'de kurulan sistemde PTB (Almanya Metroloji Enstitüsü) tarafından üretilen 10 V'luk Josephson eklem dizisi entegresi kullanılmaktadır. Sistemle, gerek Almanya'da, gerekse UME'de kurulduktan sonra, PTB 'ye ve UME'ye ait Zener referans standartlarının kalibre edilmesi şeklinde ölçümler gerçekleştirilmiş ve bu ölçümlerde en az 10'8 seviyesinde belirsizlik elde edilebildiği görülmüştür.

ESTABLISHMENT OF THE JOSEPHSON JUNCTION ARRAY SYSTEM PRIMARY VOLTAGE STANDARD Bey lan Akyel Keywords : DC Voltage, Josephson. primary standard, calibration Abstract : Josephson junction array system voltage standards are used in major national metrology institutes and calibration laboratories, to establish the unit of voltage with an uncertainty of 10'', and to calibrate other DC standards like Weston cells and Zener reference standards with an uncertainty of 10' Josephson junction system is based on the so-called `AC Josephson effect`, which relates voltage with frequency through the natura! physical constants. A single junction can yield a voltage only of the order of millivolts, thus many junctions have to be connected in series to obtain greater voltages Today, Josephson svstems, that can provide voltages between -15 V and +15 V, are available. The national unit of voltage has been maintained in the Tübitak-National Metrology Institute by groups of Weston cells and Zener reference standards until now, whereas with the establishment of the Josephson standard, it is realized by the method which is worldwide accepted as being the primary system. The system established in UME utilizes the 10 V Josephson array chip produced by PTB (the National Metrology Institute of Germany). Measurements have been performed with the system both in Germany and after its establishment in LTME, where Zener reference standards belonging to PTB and UME have been calibrated and an uncertainty of the order of at least 10'8 has been achieved.