新国际单位制：SI量子计量和量子标准

　　本书是关于新国际单位制（SI）的一本专著，内容涵盖测量基础知识、国际单位制基本单位的发展演变（着重说明了先前国际单位制和当前国际单位制之间的差别）、国际单位制新定义背后的物理原理和实现的量子技术（特别强调量子计量在国际单位制修订中所发挥的决定性作用）、对未来量子计量的发展做出一些预见等。本书内容全面丰富，涵盖国际单位制的方方面面，并包含大量参考文献，文字深入浅出，难度适中，适合广大普通高校学生、测量有关专业技术人员和对新SI感兴趣的普通读者参阅。

　　恩斯特·格贝尔博士，于1995-2011年担任德国联邦物理技术研究院（PTB，即德国国家计量院）院长，具有固体物理学，激光物理学，激光光谱学的科学背景。于1997-2013年担任国际计量委员会（CIPM）委员，并于2004-2010年担任CIPM主席。曾是德国马尔堡大学全职教授，是德国和国际多个学术委员会的委员，发表了三百多篇原创性科学论文，并获得多项科学奖，如德国研究联合会（DFG）莱布尼茨奖，以及由英国物理学会（伦敦）和德国物理学会（DPG）联合颁发的马克斯·玻恩奖。

序
前言
缩略语清单
第1章 绪论
参考文献
第2章 基础知识
2.1 测量
2.1.1 测量不确定度的限制
2.1.1.1 基本量子极限
2.1.1.2 噪声
2.2 SI
2.2.1 秒：时间单位
2.2.2 米：长度单位
2.2.3 千克：质量单位
2.2.4 安培：电流单位
2.2.5 开尔文：热力学温度单位
2.2.6 摩尔：物质的量单位
2.2.7 坎德拉：发光强度单位
2.2.8 小结：SI基本单位和导出单位
参考文献
第3章 SI秒的实现：热铯束钟、激光冷却和铯喷泉钟
3.1 热铯原子束钟
3.2 激光冷却和原子俘获技术
3.2.1 多普勒冷却、OM和MOT
3.2.2 低于多普勒极限的冷却
3.3 铯喷泉钟
参考文献
第4章 磁通量子、约瑟夫森效应和SI伏特
4.1 约瑟夫森效应和量子电压标准
4.1.1 超导基础知识
4.1.2 约瑟夫森效应基础知识
4.1.2.1 交流和直流约瑟夫森效应
4.1.2.2 混合直流和交流电压：夏皮洛台阶
4.1.3 实际约瑟夫森结基础知识
4.1.4 约瑟夫森电压标准
4.1.4.1 概述：约瑟夫森结阵的材料和技术
4.1.4.2 SIS约瑟夫森电压标准
4.1.4.3 可编程二进制约瑟夫森电压标准
4.1.4.4 脉冲驱动交流约瑟夫森电压标准
4.1.5 约瑟夫森电压标准相关计量
4.1.5.1 直流电压，SI伏特
4.1.5.2 先前SI中的约定伏特
4.1.5.3 用约瑟夫森电压标准进行交流测量
4.2 磁通量子和SQUID
4.2.1 外磁场中的超导体
4.2.1.1 迈斯纳效应
4.2.1.2 超导环中的磁通量子化
4.2.1.3 外磁场中的约瑟夫森结和量子干涉
4.2.2 SQUID基础知识
4.2.3 SQUID在测量中的应用
4.2.3.1 实际的直流SQUID
4.2.3.2 SQUID磁强计和磁性测量系统
4.2.3.3 低温电流比较仪：电流比和电阻比
4.2.3.4 生物磁测量
4.3 可溯源的磁通密度测量
参考文献
第5章 量子霍尔效应、SI欧姆和SI法拉
5.1 三维半导体和二维半导体的基本物理知识
5.1.1 三维半导体
5.1.2 二维半导体
5.2 真实半导体中的二维电子系统
5.2.1 半导体异质结构的基本性质
5.2.2 半导体异质结构的外延生长
5.2.3 半导体量子阱
5.2.4 调制掺杂
5.3 霍尔效应
5.3.1 经典霍尔效应
5.3.1.1 三维系统中的经典霍尔效应
5.3.1.2 二维系统中的经典霍尔效应
5.3.2 量子霍尔效应的物理
5.4 量子霍尔效应在计量中的应用
5.4.1 直流量子霍尔电阻标准和SI欧姆
5.4.2 先前SI中的约定欧姆
5.4.3 直流量子霍尔电阻标准技术和电阻标度
5.4.4 交流量子霍尔电阻标准和SI法拉
5.4.5 电学计量与精细结构常量之间的关系
5.5 用于电阻计量的石墨烯
5.5.1 石墨烯的基本性质
5.5.2 用于电阻计量的单层石墨烯的制备
5.5.3 单层石墨烯中的量子霍尔效应
参考文献
第6章 单电荷传输器件和SI安培
6.1 单电子输运的基本物理原理
6.1.1 单电子隧穿
6.1.2 SET晶体管中的库仑阻塞
6.1.3 库仑阻塞振荡和单电子探测
6.1.4 钟控单电子传输
6.2 量子化电流源
6.2.1 金属单电子泵
6.2.2 半导体量子化电流源
6.2.2.1 砷化镓基SET器件
6.2.2.2 硅基SET器件
6.2.3 超导量子化电流源
6.2.4 自参考量子化电流源
6.3 SI安培的实现
6.3.1 通过SI伏特和SI欧姆实现安培
6.3.2 用量子化电流源直接实现安培
6.4 一致性测试：QMT
参考文献
第7章 SI千克、摩尔和普朗克常量
7.1 从“监测千克的稳定性”到普朗克常量
7.2 阿伏伽德罗实验
7.3 基布尔天平实验
7.4 摩尔：物质的量的单位
7.5 普朗克定义常量值的CODATA平差结果以及千克的维护和传递
7.5.1 普朗克定义常量h的CODATA平差结果和最终值
7.5.2 千克的实现、维护和传递
参考文献
第8章 SI开尔文和玻尔兹曼常量
8.1 基准温度计
8.1.1 介电常量气体测温法（DCGT）
8.1.2 声学气体测温法
8.1.3 辐射测温法
8.1.4 多普勒展宽测温法
8.1.5 约輸逊噪声测温法
8.1.6 库仑阻塞测温法
8.2 玻尔兹曼定义常量值的CODATA平差结果，新开尔文的实现和传递
8.2.1 玻尔兹曼定义常量最终值的CODATA平差结果
8.2.2 开尔文的实现和传递
参考文献
第9章 超越当前的SI：光钟和量子辐射测量
9.1 光钟和新的秒
9.1.1 飞秒频率梳
9.1.2 用于光钟的离子和中性原子俘获
9.1.2.1 离子阱
9.1.2.2 光晶格
9.1.3 中性原子钟
9.1.4 离子原子钟
9.1.5 精细结构常量a的可能变化
9.2 单光子计量和量子辐射测量
9.2.1 单光子源
9.2.1.1