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国际前沿周报第10期

1778    2022-10-10    发布者:中国测试杂志社    来源:中国测试杂志社

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本期导读:

1. NPL发布未来十年计量研究路线图

2. 一种依靠阳光运行的环保型量子传感器


NPL发布未来十年计量研究路线图

近期NPL发布的计量研究路线图将指引其未来十年的研究工作,旨在解决科学主题定位、减少学科内和跨学科间的科学和测量不确定度等问题。每个路线图都显示了未来十年需要实施的关键计量,并强调了计量测量工作的挑战和障碍。

2021,NPL的顶尖科学家根据NPL的技术和测量预测工作的发现,为最优先的研究领域创建了12个路线图。这些路线图是与外部利益相关者和计量专家协商设计的。

这些路线图颇具策略性,概述了NPL通过合作产生影响的愿景和抱负。它们涵盖了国际单位制的研究,以及社会面临的一些关键挑战,包括健康、环境、生产力和创新。每个路线图都确定了一些关键性的计量挑战,并提供一个研究人员、资助机构和企业可以从中参与NPL的框架。

这些路线图是共享NPL雄心勃勃研究计划的重要一步,希望它们能够促进合作,激励科学家创造创新解决方案以克服计量障碍,并加强对研究、开发和创新领域的支持。


研究路线图下载:

NPL_Metrology_Research_Roadmaps_2022.pdf


来源:NPL


激光超声波检测金属3D打印中的缺陷特征

——用阳光取代耗能巨大的激光器是迈向可持续量子技术的第一步

光线通过金刚石传感器照射,该传感器是测量磁场的太阳能量子设备的核心。

量子技术正在向着绿色环保前进。

一种新的高灵敏度磁场传感器取代了以前设备进行测量所依赖的耗能激光器,取而代之的是能量是阳光。激光可以消耗 100 瓦左右的功率——就像让一个明亮的灯泡持续照明一样。这项创新可能使量子传感器摆脱这种能源需求。研究人员在即将出版的Physical Review X Energy杂志上报道说,这一成果是一种处于技术前沿的环保原型。

合肥中国科学技术大学的物理学家杜江峰院士表示,该设备最大的变化在于如何使用阳光,它不使用太阳能电池将光转化为电能。相反,阳光起到了激光的作用。

量子磁力计通常包括一个强大的绿色激光来测量磁场。激光照射在含有原子缺陷的金刚石上。当氮原子取代了构成纯金刚石的一些碳原子时,就会产生缺陷。绿色激光使氮缺陷发出荧光,发出的红光强度取决于周围磁场的强度。

新的量子传感器也需要绿光,这在阳光中有很多。为了收集足够的光来运行他们的磁强计,杜院士团队用了一个 15 厘米宽的透镜来收集阳光以取代激光。然后,他们过滤光线以去除除绿色以外的所有颜色,并将其聚焦在具有氮原子缺陷的钻石上。结果是红色荧光显示了磁场强度,就像配备激光的磁强计一样。

照射在量子设备中基于金刚石的传感器上的绿色光可用于测量磁场。在这个原型中,一个透镜(顶部)收集阳光,过滤后只留下绿光。这种绿光为传统量子设备所依赖的耗电激光器产生的光提供了一种环保的替代方案。

将能量从一种类型转换为另一种类型,就像太阳能电池收集光并产生电能一样,这本质上是一个低效的过程。研究人员声称,避免将阳光转化为电能来运行激光器,这使得他们的方法比用太阳能电池驱动激光器的效率高出三倍。

研究人员说,对电场或压力等其他事物敏感的量子设备也可以从阳光驱动的方法中受益。特别是,基于空间的量子技术可以利用地球大气层外的强烈阳光,为量子传感器提供特定波长的光。其他波长的光,可以用于太阳能电池上,为电子设备供电以处理量子信号。

阳光驱动的磁强计只是量子技术和环境可持续技术融合的第一步。“在当前状态下,该设备主要用于开发目的,”杜院士说。“我们预计这些设备将用于实际目的。但仍有许多工作要做。”


来源:Science News



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