分子鐘

分子鐘是指利用氨分子中的氮原子的振盪作為等時運動的高精度計時儀器。由高穩定的石英振盪器、倍頻器、波導管、錯誤訊號甄別器、分頻器和同步電動機等組成。每日誤差不到萬分之一秒。

基本介紹

• 中文名：分子鐘
• 外文名：Molecular clock
• 性質：高精度計時儀器
• 誤差：每日不到萬分之一秒

工作原理

分子鐘是一種精密的計時儀器。由分子能級躍遷吸收或發射頻率異常穩定的電磁波，作為頻率標準而製成的計時儀器。早期用氨分子的一條吸收譜線，其頻率為23870兆赫。將同樣頻率的超高頻信號通過充滿氨氣，壓強為133.322×10^-2~133.32222×10^-5帕的波導管中，經晶體檢波就得到氨的吸收譜線（譜線的寬度隨壓強的降低而變窄）。利用一系列電子電路校正石英鐘，這樣計量時間每天可準確到萬分之一秒，或更準確。套用氨分子束通過不均勻電場，使高能態分子聚焦，並射入諧振腔的方法，可得到氨分子的發射譜線。這類分子鐘每天準確到十萬分之一秒，或更準確。也可利用氨的其他譜線或其他化台物的譜線製造分子鐘。

發展歷史

1948年到1949年，美國國家標準局研製成功世界上第一台完整的“原子鐘”，這台原子鐘主要包括一個石英晶體振盪器和一根充滿氨氣的波導管。這根管子盤繞鐘面，放在儀器頂部。用氨分子的吸收譜線來穩定石英振盪器的頻率，並分頻後驅動50Hz的鐘。

1953年美國哥倫比亞大學的湯斯（C.H.Townes）研製成功第一台氨鐘，這一成功，誕生了量子電子學，並使湯斯獲得了諾貝爾獎。我國科學家王天眷參加了第一台氨鐘的研製工作。