Quantum frekvenciaetalonok - fizikai enciklopédia
Quantum frekvenciaetalonok - a készülék e-mail - magnézium. rezgések, stabil frekvencia idővel. RMS utal. frekvenciaeltérés (rel. volatilitás), és besorolja. tényleges frekvencia hiba értékeket lejátszás (reprodukálhatóság) K. p. . H ér 10-14 C. c. ch.- alapján szabványok időt és hosszúságú, széles körben használják az intézkedést. mérnöki, navigációs és metrologich. szolgáltatás. A K .. h. naib használt. stabil kvantum közötti átmenetek energetich. szintje az atomok vagy molekulák, hogy egy frekvencia-ryh elrendezve deciméteres vagy több hullámhosszon rövidhullámú l. Azonban, a legtöbb alkalmazás számára szükség magasan stabil oszcilláció rádiófrekvencián, és szabványok szükséges ideig rezgések frekvenciája 1 Hz, t. E. Az időtartam 1 s. Ezért, K. p. h. kívül tartalmazhat egy eszközt megfigyelésére egy spektrális vonal (quantum képváltási frekvenciája) egy elektronikus áramkör konvertáló a keret frekvencia al. frekvenciatartományt. Típusai K .. h. Az eljárás szerint a megfigyelés a spektrális vonalak a referencia képkocka K. kvantum. h. osztva aktív és passzív. Az aktív keret egy kvantum generátor. Alkalmazza aktív K .. h. A hidrogén generátort és egy rubídium oszcillátor Opt. a szivattyú (ábra. 1).
Ábra. 1. Folyamatábra aktív kvantum frekvencia szabvány.
A passzív keretben egy spektrális vonal az atomok használt diszítési gyakoriságát annak kiegészítő. generátort. Ebben az esetben, a kvantum keret működik, mint egy diszkriminátor, amely meghatározza a nagyságát és előjelét a frekvencia eltérés kiegészítő. generátor a névleges érték és megszünteti az eltérést. Alkalmazva a találmány passzív K. h. referenciapontok spektrális vonalak a centiméteres tartományban l. Ebben az esetben, a kiegészítő. generátor egy kristály oszcillátor és az elektronikus áramkör biztosítja a szükséges átváltása során a frekvencia, a spektrális azonnali megfigyelés és az önbeállító annak kristály oszcillátor (ábra. 2). Az alapja a passzív K .. h. a keret részét az abszorpciós cella, egy raj atomok maximálisan szigetelve a külső. hatásokat szelektíven elnyelik e - mag. sugárzás, f frekvenciájú. alakult egy frekvencia szintézer a gyakorisága a kvarc oszcillátor. összehasonlító áramkör meghatározza a nagyságát és előjelét a különbség Df közötti az f frekvencia és a frekvencia spektrális vonal fc
Ábra. 2. blokk diagramja passzív frekvencia szabvány.
és egy ellenőrző jelet k Df. előfeszítő egy kvarc oszcillátor frekvencia FK a névleges érték fn. egy rum -fs Df = f = 0. A teljes frekvenciatartományban által termelt frekvencia szintetizátor, olyan közel, hogy a névleges értékeket. Passzív közé K .. h. a fénysugár a Cs és Rb atomok (lásd. A cézium atomi fény cső) és K. p. h. atomok Rb együtt Opt. pumpált és jelzés (lásd. rubídium jelentése standard). Ha a spektrális vonal az IR vagy Opt. tartomány, a kiegészítő. generátor egy lézer.
Ábra. 3. A tömbvázlatát optikai frekvencia szabvány: - egy külső nullapont; b - a belső. Auto-tuning rezonátor van szükség, hogy csökkentsék a hatását frekvencia húzás.
Az abszorpciós cella tartalmaz egy kifinomult gáz, a frekvencia a spektrális vonalak to- egybeesik a gyakorisága a lézer (cm. Optikai Frekvenciaetalonok). Frekvencia stabilitás döntően a jellemzőit a spektrális vonalak az abszorpciós cella: utal. szélessége DFS / fc és intenzitását (arány. termék a tér átmenet mátrix eleme a különbség az a szint egy populáció), valamint a függés a külső frekvencia. hatások (búra. és elektromos. mezők, módosítsa a ráta-séklet, nyomás, és így tovább. o.). Rel. vonalszélesség DFS / fc, és intenzitása határozza meg Ch. arr. K. stabilitást. h. egy rövid ideig a megfigyelés és a mértékű függőség a frekvencia a külső. hatásokat okoz dolgovrem. frekvencia stabilitás és a reprodukálhatóság. Rövid idő alatt. rel. frekvencia instabilitás fordított arányban. abban az esetben, egy passzív rendszer a termék a spektrális vonal Q FC / Dfs a jel / zaj viszony a kijelzőn, és abban az esetben az aktív rendszert - a termék fc / Dfs a mézer teljesítmény. Mivel az. Teljesítmény lézerek és S / N arány passzív keretek kicsik, majd rövid idő alatt. rel. frekvencia instabilitás
10-12 -10 - 14 egy átlagolási idő t
1 kell fc / dfc / augusztus 10 - október 10 Ez a körülmény korlátozza az alsó frekvenciasáv a spektrális vonal a keret, azaz. K. A vonal Q a szélesedés nem mutatható ki, amíg a frekvencia
1000MHz (cm. A szélessége spektrális vonalak). A jel / zaj arány és az áramfejlesztő lineárisan függ az intenzitása a vonal. Ezért, hogy a kívánt jel / zaj arány, vagy energiatermelés kell egy max. lakossága különbség szintjét. Ebből a célból: válogatás gerenda atomok vagy molekulák az energia keresztül inhomogén állandó mágnes. vagy elektromos. mezők (cézium-hidrogén generátor csövet.); Opt. szivattyúzás, ami zavar a Boltzmann-eloszlás a energiái atomok (rubídium oszcillátor, a rubídium K. p. h. optikailag. szivattyús jelzés). Nagy követelmények dolgovrem. Stabilitás és reprodukálhatóság lehet elvégezni, ha az attribútumokat. instabilitása gyakorisága spektrális vonal a keret [10-11 -10 - 14 az előírt időben. Ez az érték lehet beszerezni csak az átmenetek, gyengén függő elektromos. és magnézium. mezők gyengüléséhez al. Ext. hatásokat. Végrehajtja ezeket ugyanolyan feltételek megvalósításához szükséges magas Q spektrális vonalak, de ezek általában összeegyeztethetetlen magas hozammal vonal intenzitást. Naib. ígéretes módszer megfigyeljük a spektrális vonal a atomi (vagy molekuláris) gerenda. A követelmények a tulajdonságait a kvantum átmenet, a K. s. h. a centiméteres és deciméteres tartományban Naib l. teljes mértékben megfelelnek átmenetek F1 = F, mF = 0DF2 = F + 1, mF = 0 közötti sublevels MAGN. DOS hiperfinom szerkezet. fázisú H atomok, Ta (F = 0) és az alkálifém-(F = 1 a 87 Rb, 23 Na és F = 2 L33 Cs) (lásd. Az atomi spektrumok Zeeman-effektus). Legnagyobb tökéletessége elért aktív K. h. A hidrogén-generátor és a passzív, hogy a cső és a cézium atomok Rb Opt. szivattyúzás és jelzés (lásd a táblázatot)..
Atomic időt. K .. h. Az idő használják a szolgáltatást, a legfontosabb jellemzői a frekvencia pontossága (kompenzált rendszeres. rel. hiba gyakorisága lejátszás zavartalan átmenet), és besorolja. ismételhetőség hiba. Ezek a tulajdonságok legjobb K. s. h. a cézium atomi fény cső. 1964-ben a Nemzetközi Bizottság Súly és elfogadott intézkedések, mint a standard frekvenciaeltolási F1 = 3, mF = 0DF2 = 4, mF = 0 közötti hiperfinom sublevels magnézium. megalapozott szerkezetek. állapot atomok 133 Cs, nem perturbált ext. mezők, hogy hozzárendeli az érték a frekvencia Hz 9192631770. A megfelelő időben skálán hívják. Atomic és időegység ott - atomi második - meghatározott ideig 9192631770 rezonáns rezgéseket 137 Cs. Így. K. a. h. a cézium atomi fény cső elismert, mint elsődleges standardhoz (standard), tekintettel a standard-rum és mtsai. típusú másodlagos. Lit.: Grigoryants V. V. Zhabotinskiy M. B. triazolin VF Quantum frekvenciaetalonok, M. 1968 L e egy m x körülbelül a i.e. Chebotaev VP alapelvei nemlineáris lézerspektroszkópia, M. 1975. V. Ya. Bazarov.