КВАНТОВІ СТАНДАРТИ ЧАСТОТИ - це
-пристрої для отримання ел.-магн. коливань зі стабільною частотою. Середньоквадратичне відносить. відхилення частоти (відносить. нестабільність) та відносить. похибка відтворення дійсного значення частоти (відтворюваність) До. ч. досягає 10-14 . с. ч.- основа еталонів часу і довжини, широко застосовуються у вимірі. техніки, навігації та метрологіч. службі. з
і виробляє керуючий сигналkDf, що зміщує частоту кварцового генератораfдо її номінального значенняfн , при к-ром Df=f-fз =0. При цьому весь набір частот, що виробляється синтезатором частот, максимально наближається до їх номінальних значень. До пасивних відносяться До. ч. на пучку атомів Cs і Rb (див.Цезієва атомно-променева трубка)і К. с. ч. на атомах Rb з оптич. накачуванням і індикацією (див.Рубідієвий стандарт частоти).Якщо спектральна лінія знаходиться в ІЧ або оптич. діапазоні, то допоможуть. генератором служить лазер.
Поглинаюча комірка містить розріджений газ, частота спектральних ліній якого збігається з частотою лазера (див.Оптичні стандарти частоти). Стабільність частоти визначається в основному характеристиками спектральної лінії в поглинаючій комірці: її відносить. шириною Dfз /fз інтенсивністю (пропорц. добутку квадрата матричного елемента переходу на різницю населеностей його рівнів), а також залежністю її частоти від зовніш. впливів (магн. та електрич. полів, зміни темп-ри, тиску тощо). Відносить.ширина лінії Dfз /fс та її інтенсивність визначають гл. обр. стабільність К. с. ч. за короткі часи спостереження, а ступінь залежності частоти від зовніш. впливів зумовлює довгостроковість. стабільність та відтворюваність частоти. з /Dfз на відношення сигнал/шум при її індикації, а у разі активної системи - творуfз /Dfз на потужність квантового генератора. Т. к. потужність квантових генераторів і відношення сигнал/шум пасивних реперів невеликі, для отримання короткоковрем. відносить. нестабільності частоти
10 - 12 -10 - 14 за часу усереднення t
1 с необхідноfc/Dfc/10 8 -10 10 . Саме ця обставина обмежує знизу діапазон частот для спектральної лінії репера, тому що лінії з такою добротністю через розширення не виявляються аж до частот
1000 МГц (див.Ширина спектральних ліній).Ставлення сигнал/шум і потужність генерації лінійно залежать від інтенсивності лінії. Тому для отримання необхідного відношення сигнал/шум або потужність генерації необхідно мати макс. різниця населення рівнів. Для цього використовуються: сортування пучка атомів або молекул за енергіями за допомогою неоднорідного постійного магн. або електрич. полів (водневий генератор, цезієва трубка); оптич. накачування, що призводить до порушення больцманівського розподілу атомів за енергіями (рубідієвий генератор, рубідієвий К. с. ч. з оптич. накачуванням і індикацією). Високі вимоги до довгостроків. стабільності та відтворюваності можуть бути виконані, якщо відносить. нестабільність частоти спектральної лінії репера [10 - 11 -10 - 14 за обумовлений час. Таке значення можна отримати тільки для переходів, що слабо залежать від електрич. та магн. полів в умовах ослаблення інш. впливів. Виконання цих жеумов необхідно і реалізації високої добротності спектральної лінії, проте вони, зазвичай, несумісні з отриманням великої інтенсивності лінії. наиб. перспективний спосіб спостережень спектральної лінії атомному (або молекулярному) пучку. 1 =F, m F =0DF 2 =F+1, m F=0 між підрівнями магн. надтонкої структури осн. стану атомів Н, Та (F=0)і лужних металів (F=1 для 87 Rb, 23 Na і F=2 для l33 Cs) (див.Атомні спектри, Зеемана ефект).Найбільшої досконалості досягли активний К. с. ч. на водневому генераторі та пасивні на цезієвій трубці та атомах Rb з оптич. накачуванням та індикацією (табл.).
Атомний час.Для До. с. ч., що використовуються в службі часу, найважливішими характеристиками є точність частоти (некомпенсована систематич. похибкавідтворюваності. Ці характеристики найкращі у К. с. ч. на цезієвої атомно-променевої трубки. У 1964 Міжнародний комітет з питань заходів та ваг прийняв як зразок частоти перехід F 1 =3,m F =0DF 2 =4, m F =0 між підрівнями надтонкої магн. структури осн. стану атомів 133 Cs, не обуреного зовніш. полями, приписавши його частоту значення 9192631770 Гц. Відповідна шкала часу зв. атомна, а одиниця часу в ній - атомна секунда - визначена як 9192631770 періодів резонансного коливання 137 Cs. Т. о., К. с. ч. на цезієвій атомно-променевій трубці визнаний первинним стандартом (еталоном), по відношенню до якого стандарти ін. типів є вторинними.Літ.:Григор'янц Ст Ст, Жаботинський М. Би., Золін Ст.