Exercices
19
où n est un nombre entier. Une jonction unique produisant des tensions de l’ordre
de quelques millivolts, des réseaux comportant plusieurs centaines de jonctions permettent de fabriquer un étalon de tension donnant 1 volt.
Ces réseaux sont actuellement utilisés par le Bureau National de Métrologie
pour
comparer leur tension à celle des références, telles les piles Weston saturées ou les
références à diodes Zener, constituant les références usuelles de force électromotrice
des laboratoires de métrologie.
Le système international d’unités comporte l’ampère comme unité électrique de
base, le volt n’étant qu’une unité dérivée. La reproductibilité et l’invariance de l’effet
Josephson pourrait donc conduire à définir une nouvelle unité électrique de base.
b) Détections et mesures diverses
L’effet Josephson permet actuellement la mesure la plus précise du rapport e 0 /h. La
valeur de 2e 0 /h qui figure dans la relation (1.4.16) est :
2e 0
h
= 483 597, 9 GHz/V
( 1 .4.18)
Exprimée en unités S.I, cette valeur est entachée d’une incertitude de 4 × 10
−7 en
valeur relative ; la reproductibilité est de quelques 10
−10 .
Des systèmes à effet Josephson sont utilisés pour la détection d’ondes électromagnétiques, en particulier dans l’infrarouge lointain, et également pour la réalisation
de dispositifs électroniques.
En présence d’un faible champ magnétique parallèle à la jonction, le courant Josephson est fonction du flux magnétique qui traverse cette jonction. Un détecteur de
champ magnétique extrêmement sensible peut ainsi être réalisé, permettant la détection de champs très faibles, de l’ordre de 10
−13 T, et, indirectement, de très faibles
tensions (10
−14 V). Des microprocesseurs basés sur l’effet Josephson ont également
été réalisés.
EXERCICES
Exercice 1.1. Microscope à effet tunnel
Principe du microscope à effet tunnel
Le microscope à effet tunnel est constitué d’une pointe métallique extrêmement fine qui se déplace très près de la surface d’un échantillon de matériau
conducteur. En appliquant une différence de potentiel entre la pointe et le
matériau, des électrons s’échappent de ce dernier, par effet tunnel. Cet effet consiste en la traversée d’une barrière de potentiel finie créée entre la
6. Bureau National de Métrologie. Étalons et unités de mesure. BNM (1996).
19
où n est un nombre entier. Une jonction unique produisant des tensions de l’ordre
de quelques millivolts, des réseaux comportant plusieurs centaines de jonctions permettent de fabriquer un étalon de tension donnant 1 volt.
Ces réseaux sont actuellement utilisés par le Bureau National de Métrologie
pour
comparer leur tension à celle des références, telles les piles Weston saturées ou les
références à diodes Zener, constituant les références usuelles de force électromotrice
des laboratoires de métrologie.
Le système international d’unités comporte l’ampère comme unité électrique de
base, le volt n’étant qu’une unité dérivée. La reproductibilité et l’invariance de l’effet
Josephson pourrait donc conduire à définir une nouvelle unité électrique de base.
b) Détections et mesures diverses
L’effet Josephson permet actuellement la mesure la plus précise du rapport e 0 /h. La
valeur de 2e 0 /h qui figure dans la relation (1.4.16) est :
2e 0
h
= 483 597, 9 GHz/V
( 1 .4.18)
Exprimée en unités S.I, cette valeur est entachée d’une incertitude de 4 × 10
−7 en
valeur relative ; la reproductibilité est de quelques 10
−10 .
Des systèmes à effet Josephson sont utilisés pour la détection d’ondes électromagnétiques, en particulier dans l’infrarouge lointain, et également pour la réalisation
de dispositifs électroniques.
En présence d’un faible champ magnétique parallèle à la jonction, le courant Josephson est fonction du flux magnétique qui traverse cette jonction. Un détecteur de
champ magnétique extrêmement sensible peut ainsi être réalisé, permettant la détection de champs très faibles, de l’ordre de 10
−13 T, et, indirectement, de très faibles
tensions (10
−14 V). Des microprocesseurs basés sur l’effet Josephson ont également
été réalisés.
EXERCICES
Exercice 1.1. Microscope à effet tunnel
Principe du microscope à effet tunnel
Le microscope à effet tunnel est constitué d’une pointe métallique extrêmement fine qui se déplace très près de la surface d’un échantillon de matériau
conducteur. En appliquant une différence de potentiel entre la pointe et le
matériau, des électrons s’échappent de ce dernier, par effet tunnel. Cet effet consiste en la traversée d’une barrière de potentiel finie créée entre la
6. Bureau National de Métrologie. Étalons et unités de mesure. BNM (1996).