銣原子鐘原理
2017-04-18 17:54 來源:礦材網(wǎng) 編輯:礦材網(wǎng)

 銣原子鐘是中科院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所研制的一款高精度、高可靠性同步時鐘產(chǎn)品。該時鐘將高穩(wěn)定性銣振蕩器與GPS高精度授時、測頻及時間同步技術(shù)有機的結(jié)合在一起,使銣振蕩器輸出頻率馴服同步于GPS衛(wèi)星銫原子鐘信號上,提高了頻率信號的長期穩(wěn)定性和準確度,能夠提供銫鐘量級的高精度時間頻率標準,是通信廣電等部門替代銫鐘的高性價比產(chǎn)品。

 銣原子鐘原理

 人們平時所用的鐘表,精度高的大約每年會有1分鐘的誤差,這對日常生活是沒有影響的,但在要求很高的生產(chǎn)、科研中就需要更準確的計時工具。目前世界上最準確的計時工具就是原子鐘,它是20世紀50年代出現(xiàn)的。原子鐘是利用原子吸收或釋放能量時發(fā)出的電磁波來計時的。由于這種電磁波非常穩(wěn)定,再加上利用一系列精密的儀器進行控制,原子鐘的計時就可以非常準確了。現(xiàn)在用在原子鐘里的元素有氫(Hydrogen)、(Cesium)、 (rubidium)等。

 根據(jù)原子物理學(xué)的基本原理,原子是按照不同電子排列順序的能量差,也就是圍繞在原子核周圍不同電子層的能量差,來吸收或釋放電磁能量的。這里電磁能量是不連續(xù)的。當(dāng)原子從一個“能量態(tài)”躍遷至低的“能量態(tài)”時,它便會釋放電磁波。這種電磁波特征頻率是不連續(xù)的,這也就是人們所說的共振頻率。同一種原子的共振頻率是一定的—例如銫133的共振頻率為9 192 631 770Hz。因此銫原子便用作一種節(jié)拍器來保持高度精確的時間。

 銣原子鐘是所有原子鐘中最簡便、最緊湊的一種。這種時鐘使用一玻璃室的銣氣,當(dāng)周圍的微波頻率剛好合適時,就會按光學(xué)銣頻率改變其光率。 三種原子鐘――銫原子鐘、氫微波激射器和銣原子鐘,都已成功的應(yīng)用于太空、衛(wèi)星以及地面控制。現(xiàn)今為止,在這三類中最精確的原子鐘是銫原子鐘,GPS衛(wèi)星系統(tǒng)最終采用的就是銫原子鐘。

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