原子钟的几种常见类型
铷原子钟 用量
铷原子钟1. 简介铷原子钟是一种以铷（Rubidium）原子为基础的原子钟，用于精确测量时间的仪器。
它利用铷原子在特定条件下的电磁辐射吸收和辐射发射特性，通过测量其电磁辐射的频率来确定时间。
铷原子钟具有高精度、稳定性好、体积小等优点，被广泛应用于科学研究、导航系统、通信技术等领域。
2. 原理铷原子钟的原理基于铷原子的超精细结构和微波辐射的相互作用。
在一个封闭的铷原子钟中，铷原子被冷却至接近绝对零度的温度，形成一个低能级的铷蒸汽。
通过激光束照射，将铷原子激发到一个特定的激发态，然后再用微波辐射来激发这些激发态的原子。
当微波辐射的频率与铷原子超精细结构的能级差匹配时，铷原子会吸收微波辐射的能量。
通过测量吸收能量的频率，即可确定时间。
铷原子钟的核心部件是一个铷原子腔。
铷原子腔是一个用于存储铷原子的容器，其内部有高度稳定的磁场和温度控制系统。
通过调节磁场和温度，可以控制铷原子的超精细结构能级，从而实现对微波辐射频率的测量和稳定。
3. 应用铷原子钟在科学研究、导航系统、通信技术等领域有着广泛的应用。
3.1 科学研究铷原子钟在科学研究中起着重要的作用。
它的高精度和稳定性使其成为测量时间、频率、加速度等物理量的重要工具。
铷原子钟被广泛应用于精密测量、实验物理、天文学等领域，为科学家们提供了准确可靠的时间基准。
3.2 导航系统铷原子钟被广泛应用于导航系统中，如全球定位系统（GPS）。
在GPS系统中，铷原子钟被用于提供卫星信号的时间标准，确保定位精度和时间同步。
铷原子钟的高精度和稳定性使得GPS系统能够提供准确的定位和导航服务。
3.3 通信技术铷原子钟在通信技术中也有重要的应用。
在光纤通信系统中，铷原子钟被用于同步光信号的传输。
通过使用铷原子钟提供的精确时间标准，可以确保光信号在光纤中的传输稳定和高效。
4. 发展趋势随着科学技术的不断发展，铷原子钟也在不断改进和发展。
4.1 更高的精度和稳定性目前的铷原子钟已经具备很高的精度和稳定性，但科学家们仍在努力提高其性能。
铯原子钟知识
铯原子钟所有时钟的构造都包括两大部分：能够按照固定周期走动的装置，如钟摆；还有一些计算、累加和显示时间流失的装置，如驱动时钟指针的齿轮。
大约50年前首次研制出的原子钟增加了第三部分，即以特定的频率对光和电磁辐射作出反应的原子，这些原子用来控制“钟摆”。
目前最高级的原子钟，就是利用106个液态金属铯原子对微波辐射产生共振效应来控制时针的走动。
这样的时针每秒约走动1011次，时钟指针走动得越快，时钟计算的时间也就越精确。
每一种原子都有自己的特征振动频率。
人们最熟悉的振动频率现象，就是当食盐被喷洒到火焰上时，食盐中的元素钠所发出的橘红色的光。
一个原子可以具有多种特征振动频率，可能位于无线电波波段、可见光波段，或介于其中。
铯－133则被普遍地选用作原子钟。
将铯原子共振子置于原子钟内，需要测量其中一种的跃迁频率。
通常是采用锁定晶体震荡器到铯原子的主要微波谐振来实现。
这一信号处于无线电的微波频谱范围内，并恰巧与广播卫星的发射频率相似，因此工程师们对制造这一频谱的仪器十分在行。
秒的定义随着精确测量时间的工具不断改进推出，人们自然会怀疑时间单位本身的精确性。
时间量测单位在数学方面定义的很清楚，一秒是1/60分钟，一分钟是1/60小时，亦即一小时是1/24天，一秒等于一天的1/86400。
但事实上，因为地球在运行之速度及距离太阳的改变，一个太阳日—由正午至正午的一段时间，并非都一样长。
公元1960年以前，CIPM （世界度量衡标准会议）以地球自转为基础，定义以平均太阳日之86400分之一作为秒定义。
即1秒＝1/86400平均太阳日。
然而地球自转并不稳定，会因其它星体引力的牵引而改变。
公元1960～1967年CIPM改以地球公转为基础，定义公元1900年为平均太阳年。
秒定义更改为：一秒为平均太阳年之31556925.9747分之一。
公元1967年举行的第十三届国际计量大会 (General Conference on Weights and Measures) 选择以铯原子的跃迁做为秒的新定义，即铯原子同位素Cs133基态超精细能阶跃迁9,192,631,770个周期所经历的时间，定为1秒（称作「原子秒」），秒的新定义使计时方式进入了原子的时代，此定义一直维持至今。
中科院科技成果——主动型氢原子钟
中科院科技成果——主动型氢原子钟项目简介
对于一个迈入信息社会的现代化大国，导航定位和授时系统至为重要，称之为“最关键的国家基础设施之一”亦不为过。
精密时间是科学研究、科学实验和工程技术诸方面的基本物理参量。
它为一切动力学系统、时序过程的测量和定量研究提供了必不可少的时基坐标。
卫星导航定位精确度主要取决于原子钟精度。
某种意义讲，“在精确打击时代，原子钟的作用和位置不亚于原子弹。
”而原子钟是时间频率技术的核心装备。
我国1958年开始原子钟研制（国际上为20世纪50年代初），起步也较早，但因建国初期我国工业基础较差，到80年代末都未形成实用的高精度的原子钟产品，国内的需求不得不依靠进口。
上海天文台2014年出所的氢原子钟达16台。
在国家对氢原子钟一定数量的战略需求下，未来几年同类仪器国内市场需求规模预测：需求量稳定在30台/年。
产品预期价格为150万元/台，由于产品国产化后产品成本大大降低，比国际上同产品的价格低50-100万元/台，具有较强的价格优势，根据目前市场行情，预计利润为30万元/台，年实现利润900万元。
频率标准源
频率标准源频率标准源是一种能够产生具有稳定频率的信号的仪器。
其主要作用是提供时间和频率标准信号，通常用于科学实验、计量、航空、航天等领域。
频率标准源可以提供各种稳定的高频、低频信号，而其稳定性则是判定其质量的重要指标。
频率标准源通常分为两类：晶体振荡器类型和原子钟类型。
晶体振荡器类型是目前应用最广的标准源之一，其基本原理是利用晶体中的谐振现象来产生基准信号，再加上放大器和稳压电路进行放大和稳定。
它的频率精度较高，大约可达到每亿分之一，常常用于制造晶振，生产调频广播、电视、航空无线电导航等设备。
原子钟类型的频率标准源使用原子的电磁谐振频率作为频率的基准，具有更高的精度，比晶体振荡器类型高出3到4个数量级。
目前，根据实验室用途的不同，可见过铯原子钟、氢原子钟和铷原子钟等。
这些原子钟利用原子的自然谐振来产生信号。
其中最为精密的铷原子钟的频率稳定性可达到每亿分之三千，是目前最为精密的时间和频率的标准。
频率标准源还可分为固定频率和可编程频率两种。
固定频率标准源的频率是固定的，输出的信号一般都是正弦波，在某些领域的应用较为常见。
而可编程频率标准源则可以按照用户的需要进行设置，用户可设置标准源的频率、频率步进、缓变和其他参数，其通常采用数字技术和微处理技术来实现，广泛应用于计量测试、无线通信系统、雷达测距等领域。
在无线通讯中，频率标准源被广泛应用于通讯终端的频率合成、频繁的频率转换率控制、故障检测等环节。
在电源中应用频率标准源，可提高其稳压范围，减少干扰，使电源达到更好的稳定性和精度。
总之，频率标准源是一种重要的实验白，其可提供高稳定度和高精度的时间和频率信号，广泛应用于各种科学实验、计量、通讯、航空航天等领域。
氢原子钟 物理单元
氢原子钟是一种基于氢原子的原子钟，它使用氢原子的能级转变作为时间的基准。
以下是涉及氢原子钟的一些物理单元和概念：
1.频率：氢原子钟的核心是氢原子的能级转变，通常是氢原子的超精细结构能级之间
的跃迁。
这个转变的频率非常稳定，通常以赫兹（Hz）为单位表示。
2.秒：秒是国际标准单位制中时间的基本单位。
在氢原子钟中，秒通常是通过氢原子
的特定能级转变的周期来定义的，具体而言，是Cs（铯）原子的基态超精细跃迁。
3.原子钟：氢原子钟是原子钟的一种，它利用原子的特定能级转变作为时间的测量基
准。
除了氢原子钟外，还有铯原子钟、铷原子钟等。
4.能级转变：氢原子钟的基本原理是通过测量氢原子的能级转变来进行时间测量。
在
氢原子钟中，通常使用氢原子的1S-2S 跃迁（1S和2S分别表示氢原子的基态和第一激发态）。
5.稳定性：氢原子钟的一个重要特性是其高度的频率稳定性。
稳定性表示时钟在时间
上的波动程度，氢原子钟的稳定性非常高，能够提供非常精确的时间测量。
氢原子钟是一种高度精密的时间测量工具，用于一些对时间要求极高的应用，如科学研究、导航系统、通信系统等。
氢原子钟的出现推动了时间测量的精确度的提高。
芯片式原子钟 -回复
芯片式原子钟-回复芯片式原子钟是一种使用芯片技术来实现的原子钟，它具有极高的精度和稳定性，广泛应用于科学研究、导航系统、通信网络等领域。
本文将逐步介绍芯片式原子钟的工作原理、制造工艺及应用领域，并探讨其未来发展的趋势。
首先，我们来了解芯片式原子钟的工作原理。
原子钟是利用原子的振荡频率来测量时间的装置。
芯片式原子钟通过将原子内部的电子转换为可计数的信号脉冲来实现时间的测量。
具体来说，它利用了原子的原子间跃迁的稳定性，将原子的振荡频率转换为电波信号，并使用电路将这些信号处理成为可用的时间标准。
接下来，我们介绍一下芯片式原子钟的制造工艺。
芯片式原子钟的制造工艺主要包括原子源的制备、原子激发和探测、信号转换和放大等步骤。
首先，原子源的制备是关键的一步，通常采用稀薄原子金属薄膜的方法。
然后，通过激发原子获得原子的跃迁信号，这一过程通常采用激光辐射或磁共振的方法。
接下来，利用电路将原子的跃迁信号转换为电信号，并通过放大电路提高信号的灵敏度。
最后，将信号输出为标准的时间信号，用于其他设备的同步。
芯片式原子钟具有许多优势，使得它在许多领域中得到广泛应用。
首先，它具有非常高的精度和稳定性，通常误差在纳秒或更小的范围内，比传统的石英钟或铯钟要准确得多。
其次，它体积小、功耗低，便于集成到其他设备中。
再次，它的成本相对较低，适合大规模应用。
最后，由于其高度的稳定性，芯片式原子钟可以在恶劣的环境条件下工作，如高温、低温或高辐射的环境。
芯片式原子钟在许多应用领域中发挥着重要的作用。
首先，它在科学研究中被广泛应用于时间测量，如精密测量、空间探测、相对论测试等。
其次，由于其高精度和稳定性，芯片式原子钟在导航系统中扮演着关键的角色，如全球定位系统（GPS）或定位导航系统（INS）。
此外，芯片式原子钟还被广泛应用于通信网络、金融交易、无线电电视等领域，以确保数据的准确同步。
展望未来，芯片式原子钟有望进一步发展。
首先，随着科技的进步和芯片技术的改进，芯片式原子钟的精度和稳定性将进一步提高。
原子钟原理
原子钟原理原子钟是一种利用原子的振动频率来计时的高精度钟表，其原理是通过测量原子的振动周期来实现精准的时间计量。
原子钟的发明和应用，极大地推动了精密时间测量和导航定位技术的发展，对现代科学技术和生活产生了深远的影响。
原子钟的工作原理基于原子的稳定振动特性。
在原子内部，电子围绕原子核以特定的轨道运动，当原子受到外部电磁波的激发时，电子会跃迁到更高能级的轨道上，然后再返回到原来的轨道释放出特定频率的电磁辐射。
这一过程的频率非常稳定，可以作为时间基准来进行精确计时。
原子钟通常利用铯、铷或氢原子来进行计时。
以铯原子钟为例，它的工作原理是通过激发铯原子的电子跃迁来产生微波信号，然后利用微波信号的频率来稳定地计量时间。
铯原子钟的工作频率为9,192,631,770赫兹，这一频率被国际上认可的时间单位秒的定义所采纳。
原子钟的精度非常高，可以达到每天误差仅为1秒以内。
这种高精度的计时能力使得原子钟成为现代科学研究、卫星导航、通信、金融交易等领域不可或缺的时间基准。
在卫星导航系统中，原子钟的应用更是至关重要，因为卫星的精确定位和时间同步需要依赖于原子钟提供的高精度时间信号。
除了在科学研究和技术领域的应用外，原子钟在日常生活中也有着重要的作用。
例如，全球定位系统（GPS）就是依赖原子钟提供的时间信号来实现全球范围内的精准导航定位服务。
此外，在金融交易、电信网络、电子设备同步等领域，原子钟的高精度时间信号也扮演着不可或缺的角色。
随着科学技术的不断发展，原子钟的精度和稳定性还在不断提升。
未来，原子钟有望在更多领域发挥作用，为人类社会的发展和进步提供更可靠的时间基准。
同时，原子钟的发展也将推动原子物理、量子科学等领域的研究，为人类认识和利用原子的特性提供更多可能性。
总之，原子钟作为一种基于原子振动频率的高精度计时装置，其原理和应用对现代科学技术和生活产生了深远影响。
通过对原子的精准计量，原子钟为人类社会提供了可靠的时间基准，推动了科学研究和技术创新的发展，成为现代社会不可或缺的重要设备。
原子钟历史
原子钟依赖于微观世界中的周期现象（特别是跃迁辐射中的周期现象），这是自然界中最完美、最纯粹的周期现象。
它不损耗，不老化，振动周期比石英晶体短，所以原子钟的精度远高于以往任何一种钟，而且还可以测量更精细的时间间隔。
英国科学家最早研制的原子钟是铯原子钟。
铯在早期原子钟的生产中发挥了重要作用，由于其超精细能距大，在微波波段的跃迁辐射相对容易测定，而且它只有一种稳定的同位素，避免了提纯的麻烦。
此外，应该提到的是，美国和国家标准计量研究所于1949年研制的氨分子钟有时被称为第一原子钟。
原子钟的出现不仅改变了时间测量，也改变了空间测量。
1967年，人们将“秒”的定义从最初的天文定义改为原子钟的定义，即1秒等于“铯-133原子基态两个超精细能级跃迁对应的9192631770个辐射周期的持续时间”；1983年，人们进一步联系起来“米”与“秒”的定义，即一米等于“真空中的光1/299792458秒”。
在人类计量史上，这是一个引人注目的结果，因为传统上人们用空间距离（如日晷和时钟的刻度）来标记时间，但现在空间计量依赖于时间计量。
原子钟在诞生之初，其精度仅为每300年一秒。
经过半个多世纪的发展，其精度提高了几百万倍，而且还在不断提高。
同时，原子钟的种类也增加了。
工作物质已从铯和铷原子扩展到钙、锶甚至汞。
2009年，美国国家标准与计量研究所（NIST）的科学家研制出一种原子钟，其精度记录仅比每17亿年减少1秒。
原子钟是以汞离子为基础的。
它的工作波段在光学波段（传统的铯原子钟在微波波段），所以又称
光学钟。
光学钟的振动周期比铯原子钟短，所以除了精度更高外，可以测量的时间间隔也更精细。
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原子钟的几种常见类型时间2021.03.10 创作：欧阳治摘要本文按出现的时间顺序介绍几种常用原子钟(光谱灯抽运铷原子钟、光谱灯抽运铯原子钟、磁选态铯原子束钟、激光抽运铯原子束钟、激光冷却冷原子喷泉钟、积分球冷却原子钟)的基本原理。
原子钟是利用原子或分子的能级跃迁的辐射频率来锁定外接振荡器频率的频率测量标准装置的俗称，通称为量子频率标准或原子频标。
其工作原理可用图1来描述：图1一个受控的标准频率发生器产生的信号经过倍频和频率合成转换成为频率接近于原子跃迁频率的信号，激励原子产生吸收或受激发射的频率响应信号，呈共振曲线形状，称为原子谱线，其中心频率即原子跃迁频率为，线宽为Δν。
若经过转换的受控振荡器频率与原子跃迁频率不符，原子做出的响应信号通过伺服反馈系统来矫正振荡频率，直到使其与原子频率符合为止。
这样就使受控振荡器频率始终稳定在原子跃迁频率上，从而实现使其振荡频率锁定于原子跃迁频率的目的。
光谱灯抽运铷原子钟光抽运汽室频标用碱金属原子基态两个超精细结构能级之间跃迁的辐射频率作为标准频率，它处在微波波段。
在磁场中，这两个能级都有塞曼分裂，作为标准频率的跃迁是其中两个磁子能级=0之间的跃迁，它受磁场影响最小。
若用合适频率单色光照射原子系统，使基态一个超精细能级上的原子被共振激发，而自发辐射回到基态时可能落到所有能级，原子就会集中到一个基态能级，极大地偏离玻尔兹曼分布，这就是光抽运效应。
这里选择抽运光起着关键作用。
在20世纪60年代初，激光器刚发明尚无法利用，唯一可用的共振光源是光谱灯。
一般光谱灯是由同类原子发光，它的光谱成分能使基态两个超精细能级上的原子都被激发，因而不能有效地实现选择吸收，起到光抽运作用。
幸好对铷原子，可以有一个巧妙的办法。
铷原子有两种稳定同位素：和，其丰度分别为72. 2%和27. 8%。
它们各有能级间距为3036MHz和6835MHz的两个超精细能级，其共振光的频率分布如图2所示。
这里A，B线为所产生，a，b线属于原子。
从它们的位置可见，A，a两线有较多的重合，而B，b线则重合较少。
因此，若原子发出的光透过一个充以原子的滤光泡，a线就会被较多地吸收，而剩下较强的b线。
原子在这种光作用下，就会有较多的下能级原子被激发，从而使更多原子聚集在超精细结构的上能级上，这就实现了光抽运效应。
图2光谱灯抽运铯原子钟20世纪60年代初期铯原子没有简单的抽运光源可用，只能利用无极放电光谱灯。
这种灯能发出强度大致相等的两条超精细结构谱线，分别可对铯原子基态F=3和F=4两个超精细能级发生作用，引起原子激发。
由于F=4态有9个塞曼子能级，F=3态只有7个，而原子吸收光的概率与能级数成正比，所以，铯共振光通过铯汽室后，两个超精细结构成分被吸收的程度不同，从而造成两种成分的光强差，这就会使基态F=4能级上的原子数比F=3能级上多，引起两个能级上原子数差，实现了光抽运。
不过因为两种成分光强相差不大，抽运效率显然不高。
铯原子光抽运汽室频率标准物理部分的原理装置如图3所示。
图3光谱灯发出的共振光经透镜聚焦后，通过置于谐振腔内的汽室被吸收，并在光电检测器上得到一定电平的光电信号。
这相当于光抽运下原子在两个基态超精细能级上建立稳态分布时的信号，当谐振腔内电磁场频率与超精细跃迁相符时，原子在两个超精细能级之间发生跃迁，打破了原有的原子在能级上的平衡分布，又会发生新的光吸收，产生跃迁的光检测信号，即原子钟信号。
磁选态铯原子束钟图4表示这种频标物理部分———铯束管的工作原理。
图4铯原子从铯炉经过由大量细长管子组成的准直器以很小发散角(约1°)的“原子束”形式“泻流”出来，穿过由强不均匀磁场形成的B分析磁铁区，由于处于基态两个超精细结构能级上的原子带有不同磁矩，在强不均匀磁场中因偏转方向不同而分成两束，如图4所示。
其中一束被引入带有C场和微波谐振腔的“中段”，在那里与微波辐射场进行两次相互作用而完成跃迁。
图5跃迁后原子束继续前行，经过第二个强不均匀磁场(B分析磁铁)，跃迁原子被偏向检测器，未经跃迁的则被偏离开。
检测器上跃迁信号与微波频率的关系呈Ramsey曲线，如图5(a)所示。
检测器用热离化丝把中性铯原子离化为离子而加以收集。
通过测定铯原子数定频。
激光抽运铯原子束钟高梯度不均匀强磁场选态只利用基态F=4或3，=0能级上的原子，只是16个能级之一；而且磁偏转与原子速率有关，可利用的原子又只占很小的一个“速度窗口”，真正被接收到的跃迁原子约只占原子束中总原子数的万分之一。
激光抽运原则上可使所有基态原子集中到所需能级，从而极大地提高原子信号的信噪比。
激光抽运原子束频标用光检测办法来探测跃迁原子信号，但不像在光抽运汽室频标那样通过光吸收变化来检测，而是直接探测跃迁原子发出的荧光。
图6显示这种频标物理部分的结构。
图6由图可见，原子在激光作用下集中到超精细结构上能级，它们穿过谐振腔后若无跃迁，则在检测区不可能受同一束光作用而发出荧光；而若发生了跃迁，原子就过渡到超精细结构下能级，并能再次吸收光而产生荧光，因此检测区的荧光是原子发生跃迁的表征。
在工艺上，激光抽运铯束管不但避免了在真空密封上难以处理的强场磁铁问题和设计制造技术上精密的束光学问题，而且荧光检测还消除了用热离化丝检测引起的诸多问题，包括离子噪声问题，十分娇嫩且影响寿命的电子倍增器及强磁场质谱计问题等。
但是激光抽运铯束管也带来了消除光频移和激光器长期稳定工作的难题。
激光冷却冷原子喷泉钟在用Ramsey分离场技术获得跃迁信号的原子钟中，线宽Δν决定于原子飞过谐振腔中“漂移区”(两个微波相互作用区之间的长度L)的时间T，有Δν≈1/2T。
而T与原子速度v有关，T=L/v，速度越大，T越小。
所以原子速度愈低，越有利于取得高的频率稳定度。
因此，激光冷却原子的方法应运而生。
对原子钟工作来说，激光冷却原子技术的应用主要有：激光减速原子束、冷原子团的激光操控和激光阱中的原子陷俘。
它们都依赖于激光对中性原子产生的散射力和偶极力。
散射力利用多普勒频移使原子吸收频率低于共振频率的光而激发，而自发辐射则平均放出共振频率的光，其能量亏损靠原子损失动能来补偿，从而实现了减速。
偶极力则依靠原子基态能级能量与光强成正比的光频移，原子受到一束强度不均匀的光束作用时，处在不同位置的原子因为受到的光强不同而使其基态能量有所不同，这是一种随位置而变化的能量，所以是“势能”，这使原子趋向于能量最低处，从而能陷俘原子。
[1]冷原子喷泉钟的基本想法如图7所示，搭建一个竖立的真空装置，真空中充有工作介质(铷或铯)的饱和蒸汽，利用激光俘获原子并将其冷却，将原子上抛。
原子在上抛和下落的过程中只受到重力作用，它两次穿过微波腔，与时间上的分离振荡场作用，产生钟跃迁，然后探测不同能级的原子。
最后获得与Ramsey钟跃迁相应的荧光信号。
这样极大减小了传统结构中两个振荡场不同所造成的相位频飘而且两次与微波振荡场作用时的速度等值反向，消除了一阶多普勒频移。
[2]图7积分球冷却原子钟积分球冷却原子钟的基本思想是把原子钟的所有相互作用(原子冷却、原子制备、微波探测和检测)都在同一地方发生，应用时序将各个阶段的作用分开。
从而该钟可以减小到几升的体积。
积分球冷却原子钟的物理部分是由激光焊接的钛材做成，真空室由2L/s的离子泵维持在9*mPa。
外面罩两层磁屏蔽。
为了满足冷却过程的需要，球形紫铜腔须光学抛光到λ/14的精度以便储存激光和产生各向同性的光场以供捕获和冷却原子用。
同时，这个微波腔调谐在9。
192GHz模式，用于激励“钟”跃迁。
微波腔内有一Cs原子储存泡，保持真空度在乇。
含泡腔的Q=3000。
原子的冷却、制备、探测和检测等每个相互作用过程在同一微波腔中分时序进行。
首先将频率比Cs循环跃迁Fg=4一Fe=5’调低几MHz的冷却激光和调到Fg=3一Fe=4’的重抽运光，通过6条多模保偏光纤注入腔中，在高反射率的球形谐振腔中，利用漫反射的红移激光和重抽运光的双重作用把Cs原子冷却并囚禁在微波腔中心。
此时所有原子被制备处于态Fg=4的所有态上。
然后实施从基态Fg=4到激发态Fe=4’的光抽运，最终将原子抽运到基态Fg=3态。
第三步，应用Ramsey微波探测，|Fg=3，=0>Zeeman 能级上的原子转移到|Fg=4，=0>能级上。
然后让调谐在Fe=4一Fg=5’的垂直线性吸收光束通过原子样品，以循环跃迁检测这个能级上的原子数(N4)，然后应用4一5’的蓝移激光清除能级Fg=4上的原子。
而后利用跃迁微波脉冲将留在能|Fg=3，=0>上的原子转移到Fg=4能级(一方面因为原子在腔中，另一方面我们不能用光抽运，因为微波探测后还有许多原子留在Fg=3，≠0的能态上)。
最后利用同样的垂直线性吸收束检测这个能级上的原子数(N3)。
于是，应用已知的N4和N3，我们就可得出跃迁几率:P=利用跃迁几率的峰值信号就可鉴别微波激励信号的准确与否，从而将微波源频率锁定在原子跃迁峰值上。
[3]在绕地球轨道、行星轨道或飞越行星运行的各类航天器上放置原子钟，对空间科学的发展产生着重要的作用。
空间原子钟的研制成功，使导航定位系统产生了革命化的发展；航天器装载高稳定度的原子钟，使空间科学试验，诸如基础物理测试以及深空探测等成为可能。
[4]随着21世纪这个太空世纪的到来，原子钟的重要性愈发凸显。
在提高原子钟的稳定性和原子钟欧阳治创编2021.03.10欧阳治创编2021.03.10小型化的道路上，科研人员还有很长的路要走，但无疑前景是广阔的。
参考文献[1] 原子钟与相关物理学的研究……王义遒[2] 新型原子钟及其在我国的发展……翟造成，杨佩红[3] 第三代卫星导航定位系统星载原子钟的新发展……翟造成，杨佩红[4] 应用原子钟的空间系统与空间原子钟的新发展……翟造成欧阳治创编2021.03.10欧阳治创编2021.03.10。