銫鐘

銫鐘，一種精密的計時器具，又叫原子銫鐘，日常生活中使用的時間準到1分鐘也就夠了。

基本信息

• 中文名：銫鐘

• 別稱：原子銫鐘
• 分類：計時器具
• 精確度：千分之一秒，百萬分之一秒
• 用途：天文、大地測量和國防建設等
• 發明者：N·F·拉姆齊

發明者

N·F·拉姆齊

發明者是美國人N·F·拉姆齊(Norman Foster Ramsey),他也因發明原子銫鐘以及提出氫微波激射技術獲得了1989年的諾貝爾物理學獎。“銫鐘”是與科學技術相關的未完成小作品。
1963年13屆國際計量大會決定：銫原子Cs133基態的兩個超精細能級間躍遷輻射震盪9192631770周所持續的時間為1秒。此定義一直延用至今。所以，從1963年後，時間基準的名稱應該由PRIMARY CLOCK來代替，它指的是實驗室型大銫鐘。就已發表的資料來看，德聯邦的“聯邦技術物理研究院”的PTB-CsI、美國國家標準局的NBS-6及加拿大國家研究院的NRC-CsV的準確度均已達到10-14量級。我國計量院的CsII、CsIII也達到10-13量級。由此可見PRIMARY CLOCK的準確度至少要比商品型小銫鐘高出一個數量級。

普及性

銫鐘

對於大銫鐘這樣的一級時間標準，世界上只有少數幾個國家的時頻實驗室擁有，而且，有的還不能長期可靠地工作。但是，對於世界上大多數沒有大銫鐘的實驗室也可以有自己的時間尺度。其方法是：用多台商品型銫鐘（目前5071A型小銫鐘的準確度為1×10-12）構成平均時間尺度。你的實驗室的小銫鐘越多，你的時間尺度的穩定性就越好。有了這樣高穩定度的時間尺度，也可以滿足國防、科研、航天等方面的急需。例如：我們國家授時中心有六台小銫鐘，組成我們的地方原子時尺度，其穩定度為10-14量級。國外有的實驗室有幾十、乃至幾百台小銫鐘，那么，穩定度就更高了。

評價

據1991年1月11日的《人民日報》報導，中國計量科學研究院研製的銫原子基準鍾，其精確度相當在十萬年內誤差1秒。這一成果的取得標誌我國的時間頻率計量已達到國際先進水平。

種類

可供空間套用的原子時鐘有三種：銫鐘、銣鍾和氫鍾。銫鐘具有良好的長期穩定性和準確度，但體積、質量和功耗大(目前國外已研製出小型化銫鐘)，使用壽命短；銣鐘不需要真空系統和致偏磁鐵，具有較小的體積、質量和功耗，短期穩定性和準確度較好，但長期穩定性能不如銫鐘；氫鍾具有銫鐘和銣鍾所達不到的性能優勢，但對溫控要求嚴格，體積、質量和功耗也較大。目前國外已開發國家已研製出比較成熟的星載銣鍾和銫鐘，並且正在進行空間氫鍾飛行試驗。氫鍾將有望成為高精度的星載時鐘基準。但所有這些國外的軍用級先進產品對我國都是封鎖的。國內目前也已研製出了不同類型的原子鐘系列，但套用於空間環境尚有一段距離。因此我國應大力發展自己的原子鐘製造技術，以免受制於人。