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NIM4激光冷却-铯原子喷泉时间频率基准装置的研究
由中国计量科学研究院完成
时间频率是计量七个基本量中准确度最高,
使用最广的一个。建立独立自主的时间频率计量体系关系到国家基础科学、
国民经济、 国防建设的核心利益。
1967年基于铯原子超精细能级微波跃迁辐射的原子秒定义取代了传统天文秒。从此,
铯原子钟复现秒定义,
成为时间频率计量体系的溯源源头。
铯喷泉钟集中了当代国际一系列最新科学技术成果。中国继法、美、德之后于2003年自主研制成功NIM4铯喷泉钟。NIM4铯喷泉钟实现了喷泉钟运行率、
单根光纤传输水平光、交替采样、改变选态功率评估原子碰撞频移等一系列重要创新,
综合性能指标达到国际先进水平:
- 迄今已经准连续运行1000余天,
去除外部因素造成的停顿, 运行率达到95%；
- 频率不确定度5E-15。
2004年NIM4铯喷泉钟被批准作为国家时间频率基准运行:
校准中国计量院(NIM)守时钟组, 在平时提高NIM原子时在国际原子时协作中的权重;
一旦非常时期美国全球定位系统(GPS)关闭, NIM4铯喷泉钟可以独立校准中国计量院原子时,
保障中国时间频率体系独立准确运行。
卫星导航是时间频率计量最重要的应用。目前我国正在自主研制卫星导航系统
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北斗二号。中国计量科学研究院研制的可搬运激光冷却-铯原子喷泉钟将为中国卫星导航系统提供独立自主的时间频率溯源。
NIM4铯喷泉钟的研制成功推动了中国实验冷原子物理的发展,
表明我国时间频率基准研究进入当今世界先进水平,
标志着中国成为国际少数具有独立完整时间频率体系的国家之一。
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