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The quadrupole mass analyzer consists of four cylindrical metal rods arranged in a diamond carrying a DC voltage and a radio-frequency AC voltage. The motion of ions through the quadrupole depends on the field strength, causing only ions of a certain m/z to resonate successfully and strike the detector at a given field strength. Though the transmission rate for these analyzers is high, the exact elemental composition of the sample is not determined because of low resolution; however, they are...

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閉じ込められた単一の199Hg+イオンに基づく光学時計.

S A Diddams¹, T Udem, J C Bergquist

¹Time and Frequency Division, National Institute of Standards and Technology, 325 Broadway, Boulder, CO 80305, USA. sdiddams@boulder.nist.gov

Science (New York, N.Y.)

|July 14, 2001

まとめ

研究者は,優れた計時のために,単一の閉じ込められた水銀イオン (199Hg+) を使用した全光学的原子時計を開発しました. この光学原子時計は,現在のマイクロ波原子時計よりも著しく高い安定性を示しています.

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科学分野:

原子,分子,光学物理学
メトロロジーと測定科学メトロロジーと測定科学

背景:

マイクロ波原子時計は,50年間,時間と周波数の主要な標準となっています.
光学原子時計は,より高い動作周波数により,より高い安定性を有する可能性を秘めています.

研究の目的:

完全に光学的な原子時計を実証するために.
マイクロ波標準を超えた周波数安定性を向上させるため.

主な方法:

単一の閉じ込められた199Hg+イオンを使用し,1.064-ペタヘルツの移行を参照しました.
モードロックされたフェムト秒レーザークロックワークを使用し,光学周波数に相相一貫してロックされます.
性能をレーザー冷却カルシウム光学標準と比較した.

主要な成果:

1秒の平均時間で7x10(-15) の分数周波数不安定性の上限を達成しました.
最良のマイクロ波原子時計の安定性を大幅に上回る安定性を実証した.

結論:

光学トランジションに基づく全光学原子時計は,優れた安定性を提供します.
実証された199Hg+イオン時計は,精密タイムキーピング技術の重要な進歩を表しています.