氢原子钟工作原理是什么？氢原子钟存在什么缺陷？

氢原子钟一种精密的计时器具。氢原子钟是在现代的许多科学实验室和生产部门广泛使用一种精密的时钟，它是利用原子能级跳跃时辐射出来的电磁波去控制校准石英钟，但它用的是氢原子。这种钟的稳定程度相当高，每天变化只有十亿分之一秒。氢原子钟亦是常用的时间频率标准，被广泛用于射电天文观测、高精度时间计量、火箭和导弹的发射、核潜艇导航等方面。氢原子钟首先在1960年为美国科学家拉姆齐研制成功。氢原子钟是种高精度的时间和频率标准，在国防、空间技术和现代科学试验中有着重要的应用。

氢原子钟工作原理是什么?

根据量子物理学的基本原理，原子是按照不同电子排列顺序的能量差，也就是围绕在原子核周围不同电子层的能 量差，来吸收或释放电磁能量的。这里电磁能量是不连续的。当原子从一个“能量态”跃迁至低的“能量态”时，它便会释放电磁波。这种电磁波特征频率是不连续的，这也就是人们所说的共振频率。同一种原子的共振频率是一定的，氢原子便用作一种节拍器来保持高度精确的时间。

在这种时钟里，一束处于某一特定“超精细状态”的原子束穿过一个振荡电磁场。当原子的超精细跃迁频率越接近磁场的振荡频率，原子从磁场中吸收的能量就越多，从而产生从原始超精细状态到另一状态的跃迁。通过一个反馈回路，人们能够调整振荡场的频率直到所有的原子完成了跃迁。氢原子钟就是利用振荡场的频率即保持与原子的共振频率完全相同的频率作为产生时间脉冲的节拍器。

氢原子钟存在什么缺陷?

氢原子钟是一种最稳定的(除极短测量时间间隔之外)频率标准，但是环境温度变化及微波谐振腔老化会引起原子钟输出频率的变化，从而导致氢原子钟长期性能变差，为了减小这些影响，可借助一种自动调谐器来确保谐振腔的频率始终工作在所需的频率上，并采用新的温度控制系统来改善氢原子钟的长期性能，针对这些年来许多氢钟出现的有关问题，上海天文台在借鉴国外氢钟实验室经验的基础之上，对原有氢钟进行了技术改造，并为国家授时中心研制了SOHM-4型氢原子钟。对该型氢原子钟技术改造特点作了介绍，并给出了期望的性能指标及初步的测试结果。