原子钟频率标准.ppt

munications,,原子是按照围绕在原子核周围不同电子层的能量差,来吸收或释放电磁能量的。这里电磁能量是不连续的。当原子从一个高“能量态”跃迁至低的“能量态”时,它便会释放电磁波。这种电磁波特征频率是固定的,这也就是人们所说的共振频率。同一种原子的共振频率是一定的—例如铯133的共振频率为每秒9192631770周。因此铯原子便用作一种节拍器来保持高度精确的时间。波尔能量关系公式:铯钟的工作原理(铯束管)磁选态铯钟(德国PTB):利用磁偏转的方式将符合工作要求的特定能量态的铯原子选取出来,并将其输入铯束管(微波谐振腔),铯束在微波谐振腔中与外部受控震荡器相作用发生能级跃迁。输出的铯束与高温金属丝相作用形成铯离子电流,当铯离子电流输出达到最大的时候,谐振腔的可控震荡器频率与铯的共振频率相同。铯钟的工作原理(铯束管)光抽运铯钟(法国LPTF):在光抽运铯束频标中,利用激光(第一光学区)对铯束照射,使得不同能量态的原子发生跃迁达到统一的能量态。再利用谐振腔的受控外部震荡器对铯束管中的铯原子加以作用,形成能级跃迁。最后发生跃迁的原子在第二光学区被加以检测,以测定原子的共振频率。铯钟的工作原理(喷泉钟)(美国NIST)由铯原子组成的气体,被引入到时钟的真空室中,用激光减慢了原子的运动速度并将其冷却到接近绝对零度。两束垂直的激光轻轻地将这个铯原子气球向上举起,穿过微波腔,形成“喷泉”式的运动。在地心引力的作用下,铯原子气球开始向下落并将所吸收的能量全部释放出来。在微波腔的出口处,另一束激光射向铯原子气,探测器将对辐射出的荧光的强度进行测量。铷钟的工作原理铷钟的工作原理:光源灯泡中的铷87在无极放电的工作状态下产生特定波长的电磁波,通过超精细滤光泡对某些波长的光进行滤除后照射进入谐振泡。利用光抽运技术使得谐振泡中的铷87发生能级跃迁。调整微波腔的频率,当光电转换电路的输出电流达到最大的时候可得到铷的共振频率。GPS的工作原理GPS系统操作原理为:每一颗卫星不断发射包含其位置和精确到十亿分之一秒的时间的数字无线电信号。GPS的接收装置接收到来自于四颗卫星的信号,然后计算出在地球上的位置。接收装置将接收时间与卫星发射的时间进行比较,通过二者之差计算出远离卫星的距离。通过比较这个时间与其他三个已知位置的卫星的时间,接收装置便能够确定经纬度及海拔高度。GPS的工作原理铯钟或者铷钟原子钟通过NIST和USNO加以校准每一个卫星传输时间和位置编码信()所传送的GPS时间&频率基准对于NIST和UTC是可追踪的。已有的时间频率标准独立工作源首选标准 铯,氢钟第二选择铷,OCXO(高稳晶振)发送系统卫星无线电系统GPS,GLONASS,伽利略地面无线电系统Loran-C,DCF-77光纤同步系统E1,T1(SSU)