日常生活中使用的時間準到1分鐘也就夠了。但在近代的社會生產、科學研究和國防建設等部門，對時間的要求就高得多。它們要求時間要準到千分之一秒，甚至百萬分之一秒。為了適應這些高精度的要求，人們製造出了一系列精密的計時器具，銫鐘就是其中的一種。銫鐘又叫「銫原子鐘」。一起來看一下吧。
銫原子鐘是什麼
銫原子鐘是一種精密的計時器具。日常生活中使用的時間準到1分鐘也就夠了。但在近代的社會生產、科學研究和國防建設等部門，對時間的要求就高得多。它們要求時間要準到千分之一秒，甚至百萬分之一秒。為了適應這些高精度的要求，人們製造出了一系列精密的計時器具，銫鐘就是其中的一種。銫鐘又叫「銫原子鐘」。
銫原子鐘的工作原理
每一個原子都有自己的特徵振動頻率。人們最熟悉的振動頻率現象就是當食鹽被噴灑到火焰上時食鹽中的元素鈉所發出的桔紅色的光。一個原子具有多種振動頻率，一些位於無線電波波段，一些位於可見光波段，而另一些則處在兩者之間。秒的最新定義是銫-133 原子基態的超精細能級之間的躍迀所對應的輻射的9，192，631，770個周期所持續的時間。所以，銫133則被普遍地選用作精細的原子鐘。
銫原子鐘的應用
它利用銫原子內部的電子在兩個能級間跳躍時輻射出來的電磁波作為標準，去控制校準電子振蕩器，進而控制鐘的走動。這種鐘的穩定程度很高，最好的銫原子鐘達到2000萬年才相差 1 秒。在國際上， 普遍採用銫原子鐘的躍遷頻率作為時間頻率的標準，廣泛使用在天文、大地測量和國防建設等各個領域中。
中國突破
中國計量科學研究院自主研製的「NIM5可搬運雷射冷卻—銫原子噴泉時間頻率基準」於2010年通過了國家質檢總局組織的專家鑑定。NIM5銫原子噴泉鍾採用國際最新一代銫鐘原理，獨立研製設計了噴泉鍾物理真空系統、雷射光學系統和電子學系統，實現了多方面創新，達到性能指標：年運行超過300天，連續30天準連續運行率大於99%，頻率不確定度達到2×10-15，把中國時間頻率基準的準確度提高到2000萬年不差一秒，並在國際上首次實驗實現噴泉鍾直接駕馭氫鍾產生地方原子時，這標誌著中國時間頻率基準的研究跨上了一個新的臺階。2014年8月，NIM5成為國際計量局認可的基準鍾之一，參與國際標準時間修正。這意味著一旦美國關閉GPS信號或不能使用國際校準數據，NIM5可獨立「守住」中國原子時。下一代NIM6將達6000萬年不差一秒。NIM6已經進入調試階段。
銫原子鐘的戰略意義
對國家經濟建設、基礎科研，特別是國防安全都極為重要。1967年國際計量大會將秒的定義從天文秒改為原子秒。上世紀末，美國研製成功了GPS全球衛星定位系統，在軍事、科研、計量、航空、航天、通訊、氣象、資源、環境、大地測量各領域中，發揮著巨大的作用。銫原子噴泉鍾是GPS的基礎支撐技術。原子時，並溯源到美國標準技術院(NIST)的銫原子噴泉鍾。由於時間頻率基準關係到國家核心利益，而銫原子噴泉鍾是一個國家獨立時間頻率體系的源頭，因此發達國家紛紛加大投入研製改進一代又一代的銫原子噴泉鍾。
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