кої корозійної плівки.
У зв'язку з розвитком робіт по створенню нових еталонів одиниць ФВ, заснованих на атомних постійних, пропонується використання в якості еталону маси нейтрона. Інша пропозиція засноване на відтворенні одиниці маси через рахункове число атомів якогось хімічного елемента, наприклад ізотопу кремнію - 28. Для цього необхідно підвищити точність визначення числа Авогадро, на що зараз спрямовані зусилля багатьох лабораторій світу.
. Еталон одиниць часу і частоти
Ще в давнину рахунок часу ґрунтувався на періоді обертання Землі навколо своєї осі. Донедавна секунду визначали як 1/86400 частина середніх сонячних діб (т. К. Тривалість доби протягом року змінюється). Пізніше було виявлено, що обертання Землі навколо своєї осі відбувається нерівномірно. Відносна похибка визначення одиниці часу відповідно з цим визначенням становила близько 10 - 7, що було недостатньо для метрологічного забезпечення вимірників часу і частоти. Тому в основу визначення одиниці часу поклали період обертання Землі навколо Сонця - тропічний рік (тобто інтервал між двома весняними рівноденнями). Розмір секунди був визначений як 1/31556925,9744 частина тропічного року. Оскільки тропічний рік також змінюється (близько 5 з за 1000 років), то за основу був узятий тропічний рік, віднесений до 12 ч ефемеридного часу (рівномірно поточний час, обумовлений астрономічним шляхом) 0 січня 1900, що відповідає 12 год 31 грудня 1899 г. Це визначення секунди було зафіксовано в Міжнародній системі одиниць 1960 Дане визначення дозволило на 3 порядку (в 1000 разів) знизити похибка визначення одиниці часу.
Успіхи квантової фізики дозволили використовувати частоту випромінювання або поглинання при енергетичних переходах в атомах цезію і водню для визначення розміру одиниці часу. XIII Генеральна конференція з мір та ваг в 1967 г, прийняла нове визначення одиниці часу - секунди: Секунда - це час, що дорівнює 9192631770 періодам випромінювання, відповідного переходу між двома надтонкими рівнями основного стану атома цезію - 133 .
Вибір кількості коливань проведений таким чином, щоб прив'язати цезієвими секунду до тропічної .
Відповідно до визначення одиниці часу відтворення її здійснюється цезієвим репером (рис. 4). Основою еталона є атомно-променева трубка. Атоми цезію - 133 испускаются нагрітим до температури 100-150 0 С джерелом 1. Пучок цих атомів потрапляє в область неоднорідного магнітного поля, створюваного магнітом 2. Кут відхилення атомів в такому магнітному полі визначається їх магнітним моментом. Тому неоднорідне магнітне поле дозволяє виділити з пучка атоми, що знаходяться на певному енергетичному рівні. Ці атоми направляються в об'ємний резонатор 3, пролітаючи через який взаємодіють з перемінним електромагнітним полем НВЧ. Частота електромагнітних коливань може регулюватися в невеликих межах.
- джерело атомів цезію - 133; 2, 4 - магніти; 3 - резонатор; 5 - детектор
Малюнок 4 - Структурна схема цезієвого репера
При збігу її з частотою, що відповідає енергії квантових переходів, відбувається поглинання енергії НВЧ-поля і атоми переходять в основний стан. Отклоняющей магнітною системою 4 вони направляються в детектор 5. Струм детектора при налаштуванні резонатора на частоту квантових переходів виявляється максимальним. Це служить основою стабілізації частоти в цезієвими репере, в якому електромагнітні коливання кварцового генератора множаться до частоти спектральної лінії цезію, прийнятої за робочу. У резонаторі атомно-променевої трубки енергія високочастотних коливань поглинається атомами цезію.
При відхиленні частоти кварцового генератора (власна нестабільність частоти равн?? 10 - 8 від номінального значення) інтенсивність переходів атомів і, отже, щільність атомного пучка на виході трубки різко скорочується.
Блок автопідстроювання, пов'язаний з трубкою, виробляє сигнал помилки, який повертає частоту кварцового генератора до номінального значення. Стабільність цезієвого репера становить 13 жовтня. Дільник частоти, що знаходиться в кварцових годинниках, дозволяє отримати на їх виході необхідні частоти і тимчасові інтервали (у тому числі і частоту 1 Гц).
Довготривала стабільність цезієвого репера частоти невелика. Тому для зберігання одиниць часу і частоти до складу державного первинного еталона входить водневий мазер (рис. 5).
- скляна трубка; 2 - коліматор; 3 - шестіполюсной осьової магніт; 4 - накопичувальна осередок; 5 - резонатор; 6 - багатошаровий екран
Малюнок 5 - Мазер на атомарному водні
У скляній трубці 1 під дією високочастотного електричного розряду відбуває...
