Teniendo en cuenta ello el NIST ha desarrollado un dispositivo denominado FLOC (Fixed Length Optical Cavity). Esta tecnología permite mediciones de presión basadas en datos cuánticos de alta precisión.
Se trata una estructura de cavidades óptica de longitud fija (FLOC), que mide la presión por medio de diferencias sutiles en la frecuencia de la luz que pasa a través de dos canales físicos llamados cavidades ópticas: un canal de referencia en el vacío y un canal de prueba lleno de un gas cuya presión se está midiendo.
La cavidad óptica de longitud fija es una losa rectangular de material translúcido, conocido como vidrio de expansión ultrabaja. Contiene dos tubos delgados o «cavidades» a través de los cuales puede viajar la luz láser. Además de ser 20 veces más pequeño en tamaño y sin mercurio, la resolución más alta del FLOC también le permite medir cambios de presión que son 36 veces más pequeños que el estándar tradicional de mercurio.
En la imagen se pueden apreciar las dos cavidades mencionadas
La densidad del gas altera la longitud de onda de la luz en la cavidad de una manera que depende de la presión del gas. En respuesta a este cambio, los investigadores ajustan la frecuencia del láser para que la luz resuene una vez más en la cavidad.
Midiendo la diferencia entre las frecuencias de la luz que sale de las cavidades vacías y llenas de gas, se determina la presión. Dado que las interacciones de la luz láser con el gas se pueden calcular a partir de los primeros principios de la mecánica cuántica, los investigadores están realizando una medición cuántica del pascal.
Además de ser una mejora sustancial en la sensibilidad, también posee la ventaja de poseer un rango muy amplio, empezando desde presiones ultrabajas utilizadas en vacío hasta aproximadamente 2000 pascal (el equivalente a aproximadamente el 2 por ciento de la presión atmosférica, o 0,3 psi).
Para abarcar toda esta amplitud solía ser necesario hasta 6 instrumentos primarios diferentes. Se ha logrado miniaturizar el dispositivo a tamaños de tan solo unos 2,5 cm de largo.
Como parte de esta adaptación también cambiaron la longitud de onda de la luz utilizada de rojo visible (633 nm) a infrarrojo (1550 nm), una longitud de onda popular utilizada por la industria de las telecomunicaciones. El objetivo consiste en desarrollar prototipos robustos y competitivos que puedan aportar los beneficios a las diferentes industrias que requieran mediciones de presión más precisas.
El FLOC compacto mide la presión midiendo diferencias sutiles en la frecuencia de la luz que pasa a través de dos canales físicos llamados cavidades ópticas: un canal de referencia en el vacío y un canal de prueba lleno de un gas cuya presión se está midiendo.
