原子鐘,原子鐘的種類，制作，發(fā)明，發(fā)展方向
盡管現(xiàn)在市面上有形形色色的各種原子鐘，但這些原子鐘的原理都是相同的，其主要差別在于使用的元素，以及能級(jí)變化時(shí)間的檢測(cè)方式。各種類型的原子鐘包括：
銫原子鐘：采用銫原子束。這種時(shí)鐘通過磁場(chǎng)分離出不同能級(jí)的銫原子。
氫原子鐘：將氫原子裝在一個(gè)容器中，該容器的四周以特殊材料制成，可以使氫原子保留所需的能級(jí)，而不會(huì)過早地失去較高的能態(tài)。
銣原子鐘：是所有原子鐘中最簡(jiǎn)便、最緊湊的一種。這種時(shí)鐘使用一玻璃室的銣氣，當(dāng)周圍的微波頻率剛好合適時(shí)，就會(huì)按光學(xué)銣頻率改變其光吸收率。
當(dāng)今最精確的原子鐘都使用了銫原子，以及正常磁場(chǎng)和檢測(cè)器。此外，還可以通過使用激光束來防止銫原子前后高速移動(dòng)，從而可以減少因多普勒效應(yīng)而產(chǎn)生的輕微頻率變化。
原子具有獨(dú)特的振蕩頻率。將含鈉的精鹽撒入火中會(huì)閃耀橙色光，這大概是最常見的頻率。原子的頻率各不相同，有的具有無線電波長(zhǎng)，有的具有可見光譜，還有的介于這兩者之間。銫133是制造原子鐘時(shí)選用得最多的元素。
要借助銫原子共振制成一臺(tái)原子鐘，必須精確測(cè)量其中一種原子躍遷和共振頻率。通常，測(cè)量方法是將一個(gè)晶體振蕩器鎖在銫原子的主要微波共振子上。該信號(hào)在無線電頻譜的微波范圍內(nèi)，與直播衛(wèi)星信號(hào)的頻率類型剛好相同。工程師們清楚地知道如何制造適合該頻譜范圍的設(shè)備。
要制造一臺(tái)時(shí)鐘，首先需要將銫加熱，使原子汽化，然后沿著在高真空環(huán)境中調(diào)控的試管內(nèi)流動(dòng)。原子首先流過一個(gè)磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)將選擇能態(tài)適當(dāng)?shù)脑樱蝗缓�，原子將流過一個(gè)強(qiáng)微波場(chǎng)。微波能的頻率將在狹窄的頻率范圍內(nèi)前后掃描，以便在每個(gè)周期的某個(gè)時(shí)間點(diǎn)，完全與 9,192,631,770赫茲（Hz，或每秒周期數(shù)）這個(gè)頻率重疊。微波發(fā)生器的范圍已經(jīng)與這個(gè)確切的頻率非常接近，因?yàn)榉秶凳怯删_的晶體振蕩器計(jì)算出來的。當(dāng)銫原子接收到頻率完全合適的微波能時(shí)，將會(huì)改變自身的能態(tài)。
