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Atomuhr
Genauestes Zeitnormal (Uhr), dessen Zeitbasis die Schwingungsdauer bestimmter Atome (z.B. Natrium, Cäsium, Rubidium) ist und dessen Abweichungen von der theoretischen Zeit kleiner als 10 hoch-11 sind. Die als Zeitnormal dienenden Atome werden durch ein elektromagnetisches Feld (s.a. Ammoniakmaser) oder durch optisches Pumpen (s.a. Cäsiumresonator) zu Schwingungen angeregt und synchronisieren einen Quarzgenerator. Der Quarzgenerator steuert eine Zeitanzeige und dient gleichzeitig als Frequenznormal für die Ableitung der Normalfrequenzen.
Atomuhren werden als staatliches Etalon zur Bereitstellung der Normalzeit genutzt und durch Vergleich mit mehr als 100 in verschiedenen Ländern existierenden Atomuhr geeicht.
Bei der Atomuhr mit einem Gaszellenresonator (siehe Abbildung) wird durch optisches Pumpen mit einer Cäsiumhochfrequenzlampe L das im Hohlraumresonator R mit der Gaszelle G befindliche Cäsiumgas zu Schwingungen im Mikrowellenbereich angeregt. Um die richtige Anregefrequenz im Frequenzspektrum zu erreichen, wird sie aus dem Frequenzvervielfacher FV abgeleitet, der aus dem Quarzgenerator QG gespeist wird. Der Phasenmodulator PM im Frequenzvervielfacher FV moduliert dabei die Anregefrequenz schwach mit der Niederfequenz NF. Der Fotodedektor PH gewinnt den Niederfrequenzteil aus dem Mikrowellensignal des Gaszellenresoriators und leitet diesen nach einer Verstärkung dem Phasengleichrichter PG zu. Dessen Ausgangssignal, das die Abweichung von Quarzfrequenz und Atomfrequenz beschreibt, wird zur Nachsteuerung des Quarzgenerators QR über das Regelteil RT genutzt. Diese Uhr hat erst nach mehreren Jahren eine Differenz von einer Sekunde.
Cäsium- Atomuhren haben eine Resonanzfrequenz von 9 192 631 770 Hz. Sie wurden im National Physical Laboratory von England erstmals eingesetzt und zeigen im Vergleich mit gleichartigen Uhren nur noch die Gangunsicherheit von ± 3 x 10 hoch-12. Damit haben sie erst nach Ablauf von etwa 10000 Jahren eine Dif¬ferenz von einer Sekunde.
Als Folge dieser Entwicklung der Atomuhr wurde die Zeitmessung von der astronomischen auf die physikalische Zeit umgestellt. 1967 wurde die physikalisch-technische Einheit Sekunde von der Cäsium-Atomuhr hergeleitet (s.a. Atomzeit).
Siehe Atomzeit, Zeitnormal, Ammoniakmaser, Cäsiumresonator, Frequenznormal.
© 1987, wissenmedia GmbH, Gütersloh/München, mit freundlicher Genehmigung
Siehe auch: [Ammoniakmaser] [Atomzeit] [Cäsiumresonator] [Frequenznormal] [Zeitnormal]
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