传感器专家发明过冷迷你温度计

NIST的两个用于测量低温温度的超导温度计分别粘贴在该放大器的左下方和右上方。微型温度计由一层二氧化硅上的铌制成，可根据频率信号测量放大器或其他设备的温度。图片来源：Wheeler / NIST

美国国家标准技术研究院（NIST）的研究人员已经发明了一种微型温度计，具有很大的潜在用途，例如监视基于超导体的量子计算机中处理器芯片的温度，必须保持低温才能正常工作。

NIST的超导温度计测量的温度低于1开氏度（负272.15°C或负457.87°F），低至50毫开氏（mK），甚至可能为5 mK。与用于芯片级设备的常规低温温度计相比，它更小，更快，更方便，并且可以批量生产。NIST的研究人员在一份新的期刊论文中描述了设计和操作。

新型温度计的尺寸仅为2.5 x 1.15毫米，可以安装在另一个低温微波设备中或固定在另一个低温微波设备上，以测量安装在芯片上的温度。研究人员使用温度计演示了超导微波放大器发热的快速，准确测量。

该技术是NIST用于望远镜相机的定制超导传感器的衍生产品，特别是为BLAST气球提供的微波探测器。

小组负责人乔尔·乌尔洛姆（Joel Ullom）说：“这是一个有趣的想法，很快就变得很有帮助。” “温度计使研究人员能够以极低的成本测量测试包中各种组件的温度，而无需引入大量的额外电连接。这有可能使从事量子计算或低温研究的研究人员受益传感器领域广泛。”

温度计由涂有二氧化硅的超导铌谐振器组成。涂层与谐振器相互作用，以改变其自然振动的频率。科学家怀疑这是由于原子在两个位点之间“隧穿”，这是量子力学效应。

NIST温度计基于谐振器的固有频率取决于温度的原理的新应用。温度计将电子设备测得的频率变化映射到温度。相反，用于低于开尔文温度的常规温度计是基于电阻的。它们需要将布线布线到室温电子设备，从而增加了复杂性并可能导致发热和干扰。

NIST温度计在大约5毫秒（千分之一秒）内测量温度，比大多数常规电阻温度计在十分之一秒的时间内快得多。NIST温度计也仅需一个简单的步骤即可轻松制造。它们可以批量生产，可以在3英寸（约75毫米）的硅晶片上安装1,200多个。

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