NIST-F1 - NIST-F1

NIST-F1, источник официального времени США

NIST-F1 это цезиевые часы с фонтаном, тип атомные часы, в Национальный институт стандартов и технологий (NIST) в Боулдер, Колорадо, и служит основным время и стандарт частоты. На испытание и изготовление часов ушло менее четырех лет, и они были разработаны Стивом Джеффертсом и Дон Микхоф из отдела времени и частоты Лаборатории физических измерений NIST.[1]

Часы заменили NIST-7, атомные часы с цезиевым лучом, которые использовались с 1993 по 1999 год. NIST-F1 в десять раз точнее, чем NIST-7. На смену ему пришел новый стандарт, NIST-F2, объявленный в апреле 2014 года. Стандарт NIST-F2 нацелен на то, чтобы быть примерно в три раза более точным, чем стандарт NIST-F1, и есть планы использовать его одновременно с часами NIST-F1.[2] Последний вклад NIST-F1 в BIPM TAI был сделан в марте 2016 г.[3].

Измерение частоты

Аппарат состоит из оптическая патока сделаны из встречных лазеров, которые охлаждают и улавливают газ атомов цезия. После захвата атомы продвигаются вверх двумя вертикальными лазерами внутри микроволновой камеры. В зависимости от точной частоты микроволн атомы цезия переходят в возбужденное состояние. Пройдя через лазерный луч, атомы будут флуоресценция (испускать фотоны). Частота микроволн, обеспечивающая максимальную флуоресценцию, используется для определения секунды.[1]

Подобные часы с атомным фонтаном, с сопоставимой точностью, используются другими лабораториями времени и частоты, такими как Парижская обсерватория, то Национальная физическая лаборатория (NPL) в Соединенном Королевстве и Physikalisch-Technische Bundesanstalt в Германии.[1]

Точность

По состоянию на 2013 год погрешность часов составляла около 3,1 × 10−16. Ожидается, что за более чем 100 миллионов лет он не потеряет ни секунды.[1]

Оценка точности

Оцениваемая точность тыB отчеты различных первичных стандартов частоты и времени опубликовано в Интернете посредством Международное бюро мер и весов (МБМВ).
В мае 2013 года цезиевые фонтанные часы NIST-F1 сообщили о тыB из 3.1 × 10−16. Однако этот отчет МБМВ и другие недавние отчеты основаны на оценке, датированной 2005 годом.[4] Использовалась модель, разработанная NIST. [5] для оценки доплеровских сдвигов частоты, известных как фаза распределенного резонатора, которая оказалась неверной.[6] В недавней оценке NIST-F2 не использовалась модель фазы распределенного резонатора NIST, используемая для NIST-F1, и, хотя в NIST-F2 вместо этого использовался подход, более согласованный с другими стандартами, эта оценка фазы распределенного резонатора, как было показано, имеет другие недостатки. .[7]

Рекомендации

  1. ^ а б c d «Атомные часы с цезиевым фонтаном NIST-F1: основной стандарт времени и частоты для Соединенных Штатов». NIST. 26 августа 2009 г.. Получено 2 мая 2011.
  2. ^ Ост, Лаура (3 апреля 2014 г.). «NIST запускает новый стандарт времени США: атомные часы NIST-F2». Получено 2 января 2015.
  3. ^ «МБМВ - FTP-сервер отдела времени». www.bipm.org. Получено 2019-04-18.
  4. ^ Т. Хевнер, С. Джеффертс, Э.А. Донли, Дж. Ширли и Т. Паркер, «NIST-F1: Последние улучшения и оценки точности», Metologia, vol. 42, стр 411-422, 2005
  5. ^ S.R. Джеффертс, Дж. Ширли, Н. Эшби, Э.А. Берт, Г.Дж. Дик, «Зависимость частотных смещений распределенных резонаторов, вызванных фазой, в эталонах частоты атомных фонтанов», IEEE Trans. по ультразвуку, сегнетоэлектрикам и контролю частоты, т. 52, pp 2314-2321, 2004.
  6. ^ "Комментарий к" Точному эталону частоты атомного фонтана рубидия ", Руоксин Ли и Курт Гиббл, Metrologia 48, 446-447 (2011).
  7. ^ Комментарий к «Первой оценке точности NIST-F2», Курт Гиббл, Metrologia 52, 163, январь 2015

внешняя ссылка