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原子钟的计时原理
发布于2024-02-26

在科技前沿领域,时间是一种需要精确度非常高的存在。为了满足各领域对时间的准确性的需要,新莆京研发了时钟芯片、原子钟、晶振、授时板卡、时钟系统等时频产品,其中就包含具备高精确度的原子钟。而原子钟作为一种高精度技术装置,它是如何实现计时的呢?本文将详细解释原子钟的计时原理及其工作原理,以供大家浏览查阅。

原子钟

首先,我们需要了解原子的基本结构。原子是由位于中心的原子核和绕原子核运动的电子组成的。原子核由带正电荷的质子和中性的中子组成,而电子则带有负电荷。根据普朗克的量子力学理论,电子的运动是离散的,它们围绕原子核以特定波长振动。这些振动被称为原子的能级,每个能级对应一个特定的能量。

原子钟的核心部件是微波谐振器,它是一个金属腔体,内有一组电极。当电流通过腔体内的电极时,会产生一系列微波谐振荡。这些谐振荡的频率是由微波频率决定的,通常在10^-6秒至10^-3秒之间。微波谐振器的稳定性取决于腔体的形状和尺寸,以及电极之间的距离。

为了使微波谐振器保持稳定的谐振状态,需要在其内部引入一个锁定机制。这通常是通过在腔体内侧放置一个反射镜来实现的。当微波从腔体一端射入时,一部分能量会反射回另一端,形成一个闭环回路。这种闭环回路使得微波谐振器的谐振频率保持不变,从而实现了稳定的计时功能。

接下来,我们需要将微波信号转换为可读的时间信号。用在原子钟里的有氢、铯、铷三种元素。铷原子钟是目前市场上占有率最高的原子钟产品,其主要是利用铷原子基态和超稳定能级之间的跃迁来产生高精度的微波信号。

以上就是关于“原子钟的计时原理”的相关介绍,希望能对大家有所帮助。同时,新莆京基于市场需要,也研制了具备轻小型化、宽电压输入、宽温工作范围、超低温度系数、高抗震等特性的铷原子钟、CPT原子钟、芯片原子钟产品。


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