时钟技术在现代科学技术中有着宽泛的利用,,,,,,其中,,,,,,晶体振荡器以其使用寿命长、廉价蹬着点,,,,,,获得了宽泛利用,,,,,,但是晶体振荡器的精度水平较低,,,,,,并且会由于温度、老化等成分产生频率的漂移,,,,,,持久不变性较差。。。。。。。。
很多领域对功夫指标的要求越来越高,,,,,,如电力、通讯、军事、航空航天等,,,,,,都必要高精度的同步时钟作为参考,,,,,,协调整个系统的正常运行。。。。。。。。原子钟是凭据原子物理学及量子力学的道理造作的高正确度和高不变度的振荡器,,,,,,在短期及持久不变度都比力良好的功夫频率尺度。。。。。。。。在通讯领域的数字同步网中作为第一级基定时钟,,,,,,是同步网中向数字设备提供同步尺度信号的最高基准源。。。。。。。。
物质由原子组成,,,,,,原子中含有原子核和表层电子。。。。。。。。一个原子可能处于多种状态,,,,,,并与其所拥有的能量相对应。。。。。。。。拥有最低能量的状态叫基态,,,,,,受表界影响(如磁场、电磁波辐射等)能量随之而变动的状态叫受激态。。。。。。。。凭据原子处于基态及受激态所拥有的能量分歧有分歧的能量等级,,,,,,原子能量等级的扭转称为能级跃迁。。。。。。。。当原子由受激状态变到低能量状态时,,,,,,开释的电磁能称为光子,,,,,,反之若是原子吸收了电磁辐射能或光子,,,,,,也将从低能态跃到高能态。。。。。。。。量子力学钻研证明:两能级之间跃迁产生的频率是固定的。。。。。。。。由于这种个性,,,,,,能够得到正确而固定的频率用上述道理造成的原子钟。。。。。。。。
原子钟重要有铷钟原子钟、铯钟原子钟和氢钟原子钟三种。。。。。。。。
铷钟拥有较幼的体积(目前美国已经有了商用芯片级的铷钟)、质量和功耗,,,,,,并且预热功夫短,,,,,,短期不变性和正确度较好,,,,,,但持久不变机能不如铯钟,,,,,,若是为改进机能参数而加大体积,,,,,,则与铯钟同样大幼的铷钟也会拥有险些与铯钟一样的机能。。。。。。。。
铯钟是一种被动型(即受激型)原子束频率尺度,,,,,,拥有优良的持久不变性和正确度,,,,,,但体积、质量和功耗大(目前国表已研造出幼型化铯钟),,,,,,使用寿命短,,,,,,铯束管的寿命为3~5年,,,,,,届时需更换。。。。。。。。
设在中国计量科学钻研院的国度授时中心使用的就是被称为“激光冷却铯原子喷泉频率基准”的铯钟,,,,,,我国的授时基准——UTC都是由它提供并不休同国际基准校对的,,,,,,“北斗”卫星的功夫基准也是由此而来。。。。。。。。
氢钟拥有铯钟和铷钟所达不到的机能优势,,,,,,拥有极高的频率不变度,,,,,,但对温控要求严格,,,,,,体积、质量和功耗也较大,,,,,,价值也高,,,,,,7年左右需更换氢元素。。。。。。。。
世界上最正确的氢钟,,,,,,设在美国科罗拉多州博尔德国度尺度和技术钻研所(NIST)物理尝试室的功夫和频率部内,,,,,,1999年建成,,,,,,误差为2000万年不到一秒。。。。。。。。