现代计时学概述 原子频标及其应用PDF电子书下载

目录 1

一、绪论 1

（一）时间的基本概念 2

1．时刻和时间间隔 2

2．时间测量概念和时间尺度 2

3．时间单位和时间尺度单位 12

（二）频率源和钟 16

（三）古代计时器和现代时钟的早期发展 19

1．表和圭 19

2．日圭（日晷）——太阳时指示器（太阳钟） 20

3．刻漏（水钟） 20

4．机械钟 21

5．摆钟 24

6．石英钟 25

7．原子钟 27

二、石英晶体振荡器 32

（一）压电效应和压电石英晶体 32

（二）石英晶体谐振器的性能 36

1．频率温度特性 38

2．老化和漂移 39

3．应力（振动和加速）效应 40

4．晶体电流效应 41

5．核辐射效应 42

（三）各种类型的石英晶体振荡器 42

1．石英晶体振荡器的分类 42

2．几种类型的石英晶体振荡器 46

（四）石英晶体振荡器的短期稳定度 50

三、原子钟的物理基础 53

（一）基本粒子的结构 53

1．原子的结构 53

2．分子和它的结构 63

1．量子系统 66

（二）量子系统及其与电磁场的相互作用 66

2．电磁场与量子系统的相互作用 70

（三）原子频标的基本工作原理 73

1．粒子的制备 74

2．谐振腔——粒子的探测 81

3．标频信号的形成系统 83

（四）获得窄谱线的方法与技术 86

1．原子束和分离振荡场技术 86

2．激射器技术（Maser） 87

3．缓冲气体技术 87

4．囚禁技术 87

5．兰姆凹陷与饱和吸收 88

（一）射束型原子频标 90

1．铯原子频标 90

四、原子频标 90

2．铊原子（T205）频标 96

3．氧化钡分子（Ba138 O16）频标 97

（二）汽泡型原子频标 98

1．铷原子频标 98

（三）激射器型原子频标 104

1．氢原子频标 104

2．氨分子（NH3）频标 109

3．铷原子（Rb87）激射器 113

（四）仪器特点及性能比较 114

1．工作性能的描述 114

2．仪器特点及性能比较 117

（五）原子频标的新进展及其展望 120

1．氢激射器的进一步改进 121

2．原子束型谐振器的继续发展 126

3．激光用于频率稳定 133

五、时间与频率的测定、发播和同步 136

（一）世界时的测定 137

（二）原子时尺度的建立和发展 154

1．历史概况 154

2．国际原子时尺度的建立和发展 156

3．几个独立的原子时尺度 162

4．结论 171

（三）实验室原始铯频标 173

1．美国国家标准局实验室原始铯频标 173

2．加拿大国家研究院实验室原始铯频标 180

3．西德物理技术研究所实验室原始铯频标 183

4．英国国家物理实验室原始铯频标 185

5．日本的实验室原始铯频标 188

6．苏联的实验室原始铯频标（МЦ-1） 192

7．实验室原始铯频标的性能比较与发展趋势 193

（四）原子时尺度与相对论效应 199

1．甚低频和低频时间频率发播系统 202

（五）时间频率的发播和同步 202

2．高频时间频率发播系统 206

3．电视时间频率发播系统 210

4．卫星传递时间频率技术 214

5．劳兰-C系统 219

6．搬运钟在时间频率发播和同步中的应用 226

六、应用 229

（一）世界时的应用 230

1．地球自转的研究 231

2．地壳运动与大陆漂移的研究 239

3．固体潮和章动的研究 240

4．深空跟踪对原子频标和UT1的要求 249

（二）原子频标和原子时的应用 256

1．在基础研究中的应用 256

2．在地面和空间无线电导航中的应用 285

3．在军事上的应用 301

4．时间和时间间隔在数字通信中的应用 315

5．其他方面的应用 327

七、附录 340

（一）国外原子频率标准研究概况 340

1．研究原子频标的实验室概况 340

2．原子频标的比较与选择 342

（二）参加国际原子时尺度的实验室概况 345

1．参加国际原子时协作的实验室的设备及联系 345

2．保持独立的原子时尺度的实验室概况 349

（三）无线电时号发播 349

1．上海天文台控制的无线电时号 349

2．国外无线电时号发播情况 355

（四）无线电频段及发播特征 366

1．无线电频段4—10的特征 366

（五）传播路径延迟的计算 372

2．常用的时间频率发播系统特性 372

（六）国际组织和会议有关时间、频率的某些决议 379

1．国际无线电咨询委员会（CCIR）关于标频和 379

时号发播的建议460（1970—1974） 379

2．国际计量大会（CGPM）和国际计量委员会的 383

若干决定 383

3．秒定义咨询委员会（CCDS）的若干决议 387

4．国际天文学协会的有关决议 395

5．关于标准时间和频率的国际组织 400

（七）国际无线电咨询委员会（CCIR）为标准频率和 401

时间信号的用户推荐采用的有关术语的定义 401

与解释（1978） 401

（八）时区的划分和世界各国使用的标准时间 410

（九）天文测时仪器、原子频标照片集 419

1．国内天文测时仪器、原子频标和授时台 419

2．国外天文测时仪器、原子频标和授时台 426