時(shí)間單位“秒”被定義為“海平面上、無干擾的¹³³Cs原子基態(tài)超精細(xì)能級躍遷9192631770個(gè)周期持續(xù)的時(shí)間”。銫原子噴泉鐘是復(fù)現(xiàn)上述“秒”定義頻率的基準(zhǔn)裝置,用于對其它原子鐘的頻率值進(jìn)行標(biāo)校。中國科學(xué)院國家授時(shí)中心承擔(dān)著產(chǎn)生和保持、發(fā)播國家標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間UTC（NTSC）的任務(wù)。研制銫原子噴泉鐘可以實(shí)時(shí)標(biāo)校本地原子時(shí)TA（NTSC）,從而擺脫對國際計(jì)量局滯后一個(gè)月公布數(shù)據(jù)的依賴,提高國家標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間UTC（NTSC）的性能。銫原子噴泉鐘的工作介質(zhì)是冷銫原子,原子互相碰撞使得兩個(gè)銫原子核外價(jià)電子的自旋狀態(tài)發(fā)生交換,造成銫原子超精細(xì)能級結(jié)構(gòu)的能級發(fā)生移動(dòng),從而導(dǎo)致銫原子超精細(xì)磁子能級躍遷頻率的變化,產(chǎn)生了冷原子碰撞頻移。這是限制銫原子噴泉鐘頻率不確定度提高的主要系統(tǒng)誤差之一。本文圍繞冷原子碰撞頻移開展研究,在理論方面對冷原子碰撞頻移的物理機(jī)制進(jìn)行了分析,提出了一種新的減小冷原子碰撞頻移的方法;在實(shí)驗(yàn)方面采用差分方法測量了冷原子碰撞頻移,評估的冷原子碰撞頻移B類不確定度為6.5×10^-16。具體研究內(nèi)容如下:（一）冷原子碰撞頻移測量的理論研究。依據(jù)量子散... 

【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院國家授時(shí)中心)陜西省

【文章頁數(shù)】：147 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

銫133原子能級圖

和一對反赫姆霍茲線圈產(chǎn)生的梯度磁場的共同作用下對銫原子進(jìn)行，以制備冷原子樣品。上拋階段是將磁場關(guān)閉完全，分別給上下對射頻率增量-L 和L ，從而在豎直方向上使冷原子團(tuán)獲得1,1,13 度。偏振梯度冷卻階段是在完成上拋動(dòng)作后把激光失諧量增大,而光的規(guī)律衰減至零，從而獲得更低溫度的冷原子樣品。選態(tài)階段是在原行進(jìn)入選態(tài)腔后利用選態(tài)微波脈沖和推斥光制備量子態(tài)為|F=3,mF=。激勵(lì)階段是指選態(tài)后的原子在上拋和下降時(shí)，兩次飛行通過激勵(lì)腔 微波脈沖作用，產(chǎn)生 Ramsey 躍遷。在檢測階段，通過計(jì)算探測系的原子的熒光信號——飛行時(shí)間信號（Time of Flight,TOF）[30]可ey 信號，這種 Ramsey 信號如圖 1.3 所示。該 Ramsey 信號是中國科時(shí)中心的銫原子噴泉鐘 NTSC-F1 第一次獲得的銫原子噴泉鐘的鐘躍圖中小方框內(nèi)的是 Ramsey 中央條紋，其半高寬 1.4Hz。

第一章 緒 論和控制。銫原子噴泉鐘的頻率控制采用半高寬鎖定技術(shù)[31]。其方法是對輸入激勵(lì)腔的微波頻率加一個(gè)方波調(diào)制，其調(diào)制寬度為 Ramsey 譜線中央條紋寬度 的一半，調(diào)制周期為噴泉鐘的一個(gè)運(yùn)行周期，采用兩個(gè)噴泉運(yùn)行周期分別獲取饋入微 波 頻 率 在0 2和0 2處 的 躍 遷 概 率 ， 將 躍 遷 概 率 差0 02 2P P P 作為誤差信號進(jìn)行反饋，控制晶振或飛輪鐘輸出的微波頻率，將其鎖定在銫原子穩(wěn)定的鐘躍遷頻率上。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]銫原子噴泉鐘物理系統(tǒng)的研制[D]. 吳長江.中國科學(xué)院研究生院（國家授時(shí)中心） 2012
[2]守時(shí)型銫原子噴泉鐘關(guān)鍵技術(shù)的研究和實(shí)現(xiàn)[D]. 阮軍.中國科學(xué)院研究生院(國家授時(shí)中心) 2012
[3]原子干涉重力梯度測量原理性實(shí)驗(yàn)研究[D]. 段小春.華中科技大學(xué) 2011

碩士論文
[1]銫原子噴泉鐘Ramsey和Rabi牽引頻移研究[D]. 施俊如.中國科學(xué)院研究生院(國家授時(shí)中心) 2016
[2]銫原子噴泉鐘冷原子粘團(tuán)的制備及參數(shù)測量[D]. 陳江.中國科學(xué)院研究生院(國家授時(shí)中心) 2012



本文編號：3235209