原子钟

虽然市场上有各种原子钟，但这些原子钟的原理是相同的。主要区别在于使用的元素和能量水平的变化方式。
各种类型的原子钟包括：氦原子钟：使用氦原子束。这种类型的时钟通过磁场分离不同能级的锗原子。
氢原子钟：氢原子被放置在一个由特殊材料制成的容器中，该容器允许氢原子保持所需的能量水平而不会过早地失去更高的能量状态。铷原子钟：它是最简单和最紧凑的一个原子钟。
这个时钟使用氦气玻璃室，当周围的微波频率恰到好处时，它会根据光学频率改变其光吸收率。今天最精确的原子钟使用氦原子，以及普通的磁场和探测器。
另外，还可以防止氦原子在激光束之前和之后高速移动，从而减少由于多普勒效应引起的轻微频率变化。原子具有独特的振荡频率。
将含钠盐洒入火中会发出橙色光，这可能是最常见的频率。原子频率各不相同，有些具有无线电波长，有些具有可见光谱，有些则介于两者之间。
铯133是原子钟制造中最常用的元素。为了制造具有氦原子共振的原子钟，必须精确测量原子跃迁和共振频率之一。
通常，测量方法是将晶体振荡器锁定到氦原子的主微波谐振器。该信号处于无线电频谱的微波范围内，就像实时卫星信号的频率类型一样。
工程师清楚地知道如何制造适合频谱的设备。要制作钟表，首先需要加热坩埚，使原子蒸发，然后沿着在高真空环境中调节的管子流动。
原子首先流过磁场，选择具有适当能量状态的原子;然后，原子将流过强大的微波场。微波能量的频率将在窄频率范围内来回扫描，以在每个周期的某个点以9,192,631,770赫兹（Hz或每秒周期）的频率重叠。
微波发生器的范围已经非常接近这个精确的频率，因为范围值是从精确的晶体振荡器计算出来的。当氦原子接收到正确频率的微波能量时，它将改变其能量状态。
在管的远端，如果微波场的频率非常合适，则另一个磁场将能量状态已经改变的原子分开。在管的末端，检测器基于撞击它的氦原子数的比率发射输出信号。
当微波频率完全合适时，发射输出峰值。然后，稍微校正峰值，以便在该频率下完全使用晶体振荡器和微波场。
通过将该锁定频率除以9,192,631,770，您可以获得“每秒一个脉冲”的频率。这在现实世界中很常见。
1945年，哥伦比亚大学物理学教授Isidor Rabi建议使用他在20世纪30年代开发的原子束磁共振方法制作钟表。 1949年，国家标准局（NBS，现称国家标准与技术研究院（NIST）宣布开发世界上第一个使用氨分子作为振荡源的原子钟; 1952年，该机构宣布开发原子弹作为振荡源使用的原子钟，NBS-1。
1955年，英国国家物理实验室制造了第一个可用作振荡源的铯原子钟。随后十年，越来越多的先进时钟问世。
1967年，第13届度量衡会议基于氦原子振荡技术开发了SI秒。从那时起，全球计时系统不再基于天文技术！于1968年完成NBS-4是世界上最稳定的铯原子钟。
直到20世纪90年代，它一直是NIST时间系统的重要组成部分。1999年，NIST-F1投入使用，误差为1.7 x 10-15，whi ch表示其精度约为2000万年，偏差为1秒，这是有史以来最精确的时钟。
原子钟的发展有两个重要的平行方向：一个是由光时钟代表的高端，另一个是精确和稳定的高端。另一种是由相干陷阱（CPT）频率标准表示的芯片类型。
整合的整合。两个方向都需要研究物理原理和过程技术的实现，但前者强调基础研究，后者强调过程实现。
为了建立中国独立的时间和频率系统，必须制定两个方向，以满足建立国际级时频基准和日常使用的高科技时频标准的需要。从提高国防实力的角度来看，其需求介于两者之间，从星载，空降到个人装备，这需要各种原子时间和频率标准从高端到流行。
它不仅需要高性能，而且还需要大批量。尖端研究很重要，而工艺技术至关重要。
解决这些问题不仅需要科学研究，还需要原则上的解决方案，并依靠工业发展。原子钟业务是一个使用低技术攻击技术以10-7-10-8甚至10-3-10-4精度攻击10-17-10-18精度的行业。
为了达到先进的性能指标，它可以可靠地运行，无需仔细雕刻和产品筛选，不可能依靠工艺保证。在严格的工艺条件和规范下批量生产可确保基于整体质量的优质产品。
因此，我们必须大力支持生产时频产品的行业，走工业化道路。