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  • 1 # 蘇韻悠長

    指的是基於銣原子核自旋共振的原理製造出來的必須非常準確的時間計量設備,也叫作銣原子鐘,是一種高精度計時設備。該設備利用了銣原子核自旋共振的特性,通過精確測量銣原子核自旋共振的頻率,計算時間的標準單位。

    銣鐘的原理如下:銣原子是銣鐘的基本部件,其原子核由37個質子和48個中子組成。在銣氣體中,這些原子會與電磁波發生作用,產生共振現象。當銣原子核在特定的磁場和單一頻率的微波輻射下發生自旋共振時,它們會從基態向布居差不多的激發態轉移。通過維持適當的外部條件,例如磁場或溫度,保證銣原子核保持在激發態,這樣,輻射所導致的共振會保持不變,而銣鐘的計時基準則是這個固定的頻率。銣鍾產生的頻率在一個微秒級別的時間內不到一秒鐘的誤差,是現今最經常使用的精密時間測量設備之一。

  • 2 # 用戶7411954173563

    銣鍾又被稱為銣原子鐘,銣原子鐘由銣量子部分和壓控晶體振盪器組成。壓控晶體振盪器的頻率經過倍頻和頻率合成,送到量子系統與銣原子躍遷頻率進行比較。誤差信號送回到壓控晶體振盪器,對其頻率進行調節,使其鎖定在銣原子特有的能級躍遷所對應的頻率上。銣原子頻標短期穩定度最高可達到10-12量級,準確度為±5×10-11,在分類上常分為:普通型、軍用型、航天型等。由於它體積小、精度高,所以應用最廣。

    從頻率標準不需要真空系統、致偏磁鐵和原子束,因而體積小、質量小、預熱時間短、價格便宜,但準確度差、頻率漂移比較大,僅能用作二級標準。聽頻率標準可通過GPS進行快速馴服和外秒同步,克服銣振盪器本身的漂移,可被看作是一個基本的同步時鐘單元。通過設計和工藝的改進,產品的可靠性和批量生產也得到保證,現已具備產業化的條件。可以預計,這種帶外秒馴服的高性能小型化銣鍾將應用於無人值守等苛刻環境,將大大拓展銣鐘的應用領域。

    銣原子鐘主要由單片機電路、伺服電路、微波倍頻電路、頻率調製、倍頻綜合電路幾個模塊組成。

    銣頻標是一種被動型原子頻率,利用的是基態超精細能級之間的躍遷,相應的躍遷頻率為6834.682614MHz。原子遷躍對微波信號起鑑頻作用而產生誤差信號,通過鎖相環路伺服晶振的頻率,使激勵信號頻率鎖定到原子躍遷頻率,實現晶振輸出頻率的高度穩定和準確。

    銣鐘的工作原理與其他原子鐘一致,均是使用能級躍遷理論來測定時間:原子是按照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。這裡的電磁能量是不連續的。當原子從一個高“能量態”躍遷至低的“能量態”時,它便會釋放電磁波。

    這種電磁波特徵頻率是固定的,這也就是人們所說的共振頻率。通過 這種共振頻率為節拍器,原子鐘可以用來測定時間。例如:假定特定原子的共振頻率為1000Hz,則該原子能級躍遷時釋放的電磁波振動1000次的時間即為1m秒。

    目前市場上的原子鐘產品共分為三大類:銣鍾、銫鐘和氫鍾。鼬鍾和氫鍾精度較高,價格昂貴,往往應用在國防衛星,科研計量等領域,較少被應用在民用生產測試,研發製造等方面。銣鍾具有短期穩定性高,體積小巧,便於攜帶的特點,並且價格合適,非常適合於在各個領域使用。