铯束管微波互作用系统.pdf

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1、论文题目铯束管微波互作用系统工程领域电子与通信工程指导教师李建清教授作者姓名陈海军学号200850401019万方数据分类号密级注1UDC学位论文铯束管微波互作用系统陈海军指导教师姓名李建清教授电子科技大学成都冯进军研究员中国电子科技集团公司第十二研究所北京申请专业学位级别硕士专业学位类别工程硕士工程领域名称电子与通信工程提交论文日期2012.03论文答辩日期2012.05学位授予单位和日期电子科技大学答辩委员会主席评阅人2012年月日注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得

2、的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。签名：日期：年月日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位

3、论文在解密后应遵守此规定）签名：导师签名：日期：年月日万方数据摘要摘要铯原子钟是世界公认的一级时间频率标准，由它复现作为秒定义的是无干扰133下Cs原子基态超精细跃迁频率9192631770Hz。对一级时间频率标准而言，频率准确度是一个关键指标。微波互作用系统是铯原子钟物理部分——铯束管的核心，其中许多因素都会引起铯原子超精细跃迁频率的偏移，如C场不均匀、微波腔两作用区相位差等。本课题力求通过深入细致的研究设计出能满足铯原子钟性能要求的、结构简单的、工艺上易于实现的、可靠的铯束管微波互作用系统。本文介绍了铯原子钟的发展、应用和工作原理，从理论上对腔相位差

4、、C场均匀性等因素所引起的频移进行了分析，对微波腔、C场、磁屏蔽进行了结构设计，并用CST微波工作室和电磁工作室进行了模拟和优化。根据理论分析和模拟的结果研制了一套微波互作用系统，用这个系统装配了一个磁选态铯束管样管，并进行了测试。在铯束管开环测试中观察到了形态较好的铯原子Ramsey共振花样（包括(3,0)(4,0)跃迁线和7条σ跃迁线）。对一些影响频率准确度的因素进行了实验-13研究，结果显示C场不均匀的影响最大，由它引起的频移达到了4.39×10，其它因素则影响较小。实验结果表明，该微波互作用系统工作正常，设计基本符合要求，已接近实用化。关键词：

5、铯束管，微波腔，C场，磁屏蔽，频移I万方数据ABSTRACTABSTRACTCesiumatomicclockisafirst-classtimefrequencystandardsincethesecondisdefinedasthedurationof9192631770periodsofradiationcorrespondingtothetransitionbetweenthetwohyperfinelevelsofthegroundstateoftheCesium133atom.Thefrequencyaccuracyisakeyspecifi

6、cationofCesiumatomicclock,whilemicrowaveinteractionsystemistheheartofcesiumbeamtube.Thereexistanumberoffactorsresultinginsmallfrequencyoffsetsofthehyperfinetransitionfrequencyofcesiumatomsinamicrowaveinteractionsystem,suchasinhomogeneityintheC-field,differentialphasebetweentwoint

7、eractionregionsinthemicrowavecavityetc.Thisprojectaimsatdevelopinganddesigningareliablemicrowaveinteractionsystemforcesiumbeamtubethatmeetsperformancerequirements,andisrelativelysimpleinstructureandeasytofabricate.Thispaperbeginswithdescribingdevelopment,applicationsandworkingpri

8、ncipleofcesiumatomicclock.Thefrequencysh