Сотрудники Всероссийского научно-исследовательского института физико-технических и радиотехнических измерений в подмосковном Менделеево разработали способ повысить точность атомных часов. Описание метода содержится в патенте RU 2870259 C1.
Изобретение касается дозирования щелочного металла для газовых рабочих ячеек квантовых дискриминаторов. Патент на разработку был оформлен группой сотрудников ВНИИФТРИ.
Атомные часы используются не только в научных целях. От их работы зависят системы спутниковой навигации GPS и ГЛОНАСС, мобильная связь и деятельность бюро стандартов.
Квантовый дискриминатор является одной из важных частей таких часов. Именно он влияет на точность прибора.
В рабочей ячейке квантового дискриминатора находятся пары щелочных металлов — рубидия-87 и цезия-133. Их соотношение должно соблюдаться с высокой точностью.
В новом методе ученые предлагают использовать твердотельный геттер, который действует как своеобразная «губка». Его пропитывают водным раствором солей нужных металлов в заданной концентрации.
После этого воду выпаривают, а геттер помещают в газовую ячейку. Затем ячейку нагревают лазерным излучением до температуры выше 560 градусов.
При таком нагреве происходит разложение соли. Высвобождающиеся пары цезия и рубидия заполняют ячейку, а возможный кислород связывается кислотным остатком.
Ранее для похожих задач применялся другой метод, напоминающий технологию изготовления ртутных ламп. Его недостатками были токсичность ртути и риск загрязнения внутреннего пространства квантового дискриминатора.
Новый подход, по мнению авторов, позволяет одновременно обеспечить точную и высокую концентрацию паров металлов и удалить побочный кислород.
Исследователи ВНИИФТРИ также проверили метод экспериментально. По результатам испытаний созданные приборы показали точность на полпорядка выше, чем коммерческие стандарты частоты типа Chip-Scale Atomic Clock.