铯原子钟

它利用铯原子内部的电子在两个能级间跳跃时辐射出来的

二十世纪30年代，美国

每一个原子都有自己的特征振动频率。人们最熟悉的振动频率现象就是当食盐被喷洒到火焰上时食盐中的元素钠所发出的桔红色的光。一个原子具有多种振动频率，一些位于无线电波波段，一些位于可见光波段，而另一些则处在两者之间。秒的最新定义是铯-133 原子基态的超精细能级之间的跃迀所对应的辐射的9，192，631，770个周期所持续的时间 。所以，铯133则被普遍地选用作精细的原子钟。

铯原子钟

将铯原子共振子置于原子钟内，需要测量其中一种的跃迁频率。通常是采用锁定晶体振荡器到铯原子的主要微波谐振来实现。这一信号处于无线电的微波频谱范围内，并恰巧与

铯原子钟又被人们形象的称作“喷泉钟”，因为铯原子钟的工作过程是铯原子象喷泉一样的“升降”。这一运动使得频率的计算更加精确。左图详细的描绘了铯原子钟工作的整个过程。这个过程可以分割为四个阶段：

第一阶段

由铯原子组成的

NIM4

为在研制铯原子喷泉钟项目上取得突破，中国通过“派出去”、“请进来”等多种方式，与在这一领域技术水平领先的法国、美国和德国开展合作，解决了多项技术难点，最终保证了项目的顺利完成。

2007年，中国计量科学研究院成功研制“铯原子喷泉钟”，实现了600万年不差一秒，达到世界先进水平。中国成为继法、美、德之后，第四个自主研制成功铯原子喷泉钟的国家，成为国际上少数具有独立完整的时间频率计量体系的国家之一。

中国铯原子喷泉钟研制中实现了一系列国际首创，主要有：提出铯原子喷泉钟运行率的概念，将铯原子喷泉钟运行可靠性用定量表述，并在2003年率先达到运行率95%；用单根

对国家经济建设、基础科研，特别是国防安全都极为重要。1967年国际计量大会将秒的定义从天文秒改为原子秒。上世纪末，美国研制成功了GPS全球卫星定位系统，在军事、科研、计量、航空、航天、通讯、气象、资源、环境、大地测量各领域中，发挥着巨大的作用。铯原子喷泉钟是GPS的基础支撑技术。原子时，并溯源到美国标准技术院（NIST）的铯原子喷泉钟。由于时间频率基准关系到国家核心利益，而铯原子喷泉钟是一个国家独立时间频率体系的源头，因此发达国家纷纷加大投入研制改进一代又一代的铯原子喷泉钟。