长期以来，随着原子的激光冷却和俘获技术的发展，利用原子阱中超冷原子与背景气体碰撞的损失率以精确测量超高/极高真空度的新方法正在国内外深入研究，该方法在减小不确定度的同时，可实现真空量值的扁平化传递，为真空量值提供了新的溯源途径。本文从基于冷原子的超高/极高真空测量基本原理出发，概述了冷原子-中性气体碰撞损失率系数的确定方法，并针对影响损失率测量不确定度的各种附加损失，在相关物理或数学模型基础上进行讨论以提出改进措施。最后，对该方法的测量机理进行了总结和展望。

       目前在超高/极高真空测量领域，普遍使用的是基于中性气体电离原理的电离真空计进行真空度的测量，然而电离计在实验过程中会存在吸放气、催化化学反应等物理化学过程而改变周围真空环境。近年来，冷原子量子真空测量技术因其基于冷原子的本征量子力学性质，具有测量范围宽、下限低，不需要自校准、溯源链零长度、可在多个地点及不同时间复现等优点正日益受到美国NIST等国际先进的计量技术机构广泛关注。

       实现冷原子量子真空计量的关键是碰撞损失截面的准确确定和冷原子损失率的精确测量。其中，碰撞损失截面是原子的基本量子特性，除了半经典理论外，逐步采用更为精确的第一性原理计算得出，但目前受限于多电子体系时计算的复杂性，仅在电子轨道较为简单的Li-H2、Li-He等体系中进行了计算，因此采用动态流量法真空校准装置将计算值传递至其它分子的碰撞体系中将是下一步研究的重点。

       对于测量过程中冷原子间的碰撞损失，目前研究的重点是如何提高数据的拟合精度以精确提取出损失率系数；对于其它一些附加损失机制如阱的加热效应、Majorana自旋翻转损失等，在建立的数学或物理模型基础上，可探究其在测量过程的影响，并根据这些理论模型可提出相应的改进措施以降低不确定度。目前尚缺乏对这些影响因素的系统总结并量化其在损失率测量上的影响，因此这些都是实现真空度的准确反演、建立真空计量标准的重中之重。

更多内容请见《真空科学与技术学报》第41卷，第5期，391-402页。

DOI:10. 13922 / j. cnki. cjvst. 202105003

引用格式：S. Zhang, W. Sun, M. Dong, C. Wu, G. Liu, H. Luo, Y. Cheng, Research Progress of UHV/XHV Measurement Mechanism Based on Cold Atoms, Chin.  J.  Vac.  Sci.  Tech,  41, 5,  391-402(2021)

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