izmertechИзмерительная техникаIzmeritel`naya Tekhnika0368-10252949-5237ФГУП "ВНИИФТРИ"10.32446/0368-1025it.2021-10-28-33izmertech-1956Research ArticleИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕНИ И ЧАСТОТЫTIME AND FREQUENCY MEASUREMENTSБюджет неопределённости рубидиевого репера частоты фонтанного типа: результаты предварительных исследованийThe uncertainty budget of the rubidium fountain: the preliminary resultsКупаловД. С.KupalovD. S.

Дмитрий Сергеевич Купалов

Менделеево, Московская обл.

Dmitry S. Kupalov

Mendeleevo, Moscow region

kupalov@vniiftri.ruБарышевВ. Н.BaryshevV. N.

Вячеслав Николаевич Барышев

Менделеево, Московская обл.

Viacheslav N. Baryshev

Mendeleevo, Moscow region

baryshev@vniiftri.ruБлиновИ. Ю.BlinovI. Y.

Игорь Юрьевич Блинов

Москва

Igor Yu. Blinov

Moscow

navigator32@rambler.ruБойкоА. И.BoikoA. I.

Александр Иванович Бойко

Менделеево, Московская обл.

Alexander I. Boiko

Mendeleevo, Moscow region

boiko@vniiftri.ruДомнинЮ. С.DomninY. S.

Юрий Сергеевич Домнин

Менделеево, Московская обл.

Yuri S. Domnin

Mendeleevo, Moscow region

ydomnin@vniiftri.ruИванченкоЕ. В.IvanchenkoE. V.

Екатерина Викторовна Иванченко

Менделеево, Московская обл.

Ekaterina V. Ivanchenko

Mendeleevo, Moscow region

ivanchenkocathrine@gmail.comВсероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измеренийРоссияRussian Metrological Institute of Technical Physics and Radio EngineeringRussian FederationКонцерн воздушно-космической обороны «Алмаз-Антей»Россия“Almaz-Antey” Air and Space Defence CorporationRussian Federation2021160820230102833Copyright © Купалов Д.С., Барышев В.Н., Блинов И.Ю., Бойко А.И., Домнин Ю.С., Иванченко Е.В., 20232023Купалов Д.С., Барышев В.Н., Блинов И.Ю., Бойко А.И., Домнин Ю.С., Иванченко Е.В.Kupalov D.S., Baryshev V.N., Blinov I.Y., Boiko A.I., Domnin Y.S., Ivanchenko E.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.izmt.ru/jour/article/view/1956

Описаны состав, принцип работы и основные метрологические характеристики рубидиевого репера частоты фонтанного типа, разработанного во ВНИИФТРИ. По результатам предварительных исследований составлен бюджет неопределённости рубидиевого репера частоты фонтанного типа. Рассмотрены физические эффекты, вызывающие наибольшие сдвиги измеряемой частоты, такие как квадратичный эффект Зеемана, излучение чёрного тела, гравитационный эффект, затягивание резонатора. Показано, что разработанный рубидиевый репер частоты имеет нестабильность неисключённая систематическая погрешность воспроизведения частоты составляет менее 2·10–16. Представленные характеристики находятся на уровне лучших стандартов частоты фонтанного типа, разработанных к настоящему времени в различных метрологических институтах мира. Полученные результаты актуальны для сферы метрологического обеспечения в области измерений времени, частоты и формирования шкал времени.

 

 

 

 

The structure, principle of operation and metrological performance of rubidium fountain developed at VNIIFTRI are presented. The preliminary uncertainty budget of this standard is the main goal of this research. The physical effects that cause the largest shifts of the measured frequency: quadratic Zeeman effect, blackbody radiation effect, gravitational redshift, cavity pulling effect are considered. Its frequency stability is and evaluated frequency uncertainty is less than 2·10–16. Those performances are at the level of the best rubidium fountain standards developed across the world. Those results are relevant for the time and frequency metrology and for timescales.

лазерное охлаждениерепер частоты фонтанного типаатом рубидияlaser coolingfrequency standardatomic fountainrubidium atomReferencesБлинов И. Ю., Бойко А. И., Домнин Ю. С., Костромин В. П., Купалова О. В., Купалов Д. С. Бюджет неопределенностей цезиевого репера частоты фонтанного типа // Измерительная техника. 2017. № 1. С. 23–27.Blinov I. Yu., Boiko A. I., Domnin Yu. S., Kostromin V. P., Kupalova O. V., Kupalov D. S., Measurement Techniques, 2017, vol. 60, no. 1, pp. 30–36. https://doi.org/10.1007/s11018-017-1145-zRecommendation Adopted by the International Committee for Weights and Measures, Session I of the 102nd meeting of the CIPM, 2013, available at: https://www.bipm.org/documents// 20126/34443817/CIPM2013-EN.pdf/e2c25a47-64c0-b348-966c253494015fb7 (дата обращения: 20.09.2021)Recommendation Adopted by the International Committee for Weights and Measures, Session I of the 102nd meeting of the CIPM, 2013, available at: https://www.bipm.org/documents/ 20126/34443817/CIPM2013-EN.pdf/e2c25a47-64c0-b348-966c253494015fb7 (accessed: 20.09.2021)Павленко К. Ю., Павленко Ю. К., Беляев А. А., Блинов И. Ю., Хромов М. Н., Биз С., Лорини Л. Создание первого в России хранителя частоты и времени на основе фонтана охлажденных атомов рубидия // Квантовая электроника. 2018. Т. 48. № 10. С. 967–972. http://dx.doi.org/10.1070/QEL16778Pavlenko K. Yu., Pavlenko Yu. K., Belyaev A.A., Blinov I. Yu., Khromov M. N., Bize S., Lorini L., Quantum Electronics, 2018, vol. 48, no.10, pp. 967–972. http://dx.doi.org/10.1070/QEL16778Купалов Д. С., Барышев В. Н., Блинов И. Ю., Бойко А. И., Домнин Ю. С., Копылов Л. Н., Купалова О. В., Новоселов А. В., Хромов М. Н. Хранитель единиц времени и частоты на основе «фонтана» атомов рубидия // Альманах современной метрологии. 2018. № 15. С. 31–41.Kupalov D. S., Baryshev V. N., Blinov I. Yu., Boyko A. I., Domnin Yu. S., Kopylov L. N., Kupalova O. V., Novoselov A. V., Khromov M. N., Al’manakh sovremennoi metrologii, 2018, no. 15, pp. 31–41. (In Russ.)Breit G., Rabi I. I., Phys. Rev., 1931, no. 38, pp. 2082– 2083. https://doi.org/10.1103/PhysRev.38.2082.2Breit G., Rabi I. I., Phys. Rev., 1931, no. 38, pp. 2082– 2083. https://doi.org/10.1103/PhysRev.38.2082.2Arimondo E., Inguscio M. and Violino P., Review of Modern Physics, 1977, no. 49, pp. 31–75. http://dx.doi.org/10.1103/RevModPhys.49.31Arimondo E., Inguscio M. and Violino P., Review of Modern Physics, 1977, no. 49, pp. 31–75. http://dx.doi.org/10.1103/RevModPhys.49.31Pal’chikov V. G., Domnin Yu. S. and Novoselov A. V., J. Opt. B: Quantum and Semiclass, 2003, no. 5, pp. 131–135. https://doi.org/10.1088/1464-4266/5/2/370Pal’chikov V. G., Domnin Yu. S. and Novoselov A. V., J. Opt. B: Quantum and Semiclass, 2003, no. 5, pp. 131–135. https://doi.org/10.1088/1464-4266/5/2/370Angstmann E. J., Dzuba V. A. and Flambaum V. V., Phys. Rev. A, 2006, vol. 74, no. 2, 023405. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.74.023405Angstmann E. J., Dzuba V. A. and Flambaum V. V., Phys. Rev. A, 2006, vol. 74, no. 2, 023405. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.74.023405Safronova M., Jiand D., Safronova U., Phys. Rev., 2010, A82, 022510. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.82.022510Safronova M., Jiand D., Safronova U., Phys. Rev., 2010, A82, 022510. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.82.022510Риле Ф. Стандарты частоты. Принципы и приложения: Пер. с англ. М.: Физматлит, 2009. 512 с.Riehle F., Frequency Standards, WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2004, 526 p.Ovchinnikov Y., Marra G., Metrologia, 2011, no. 48, pp. 87– 100. https://doi.org/10.1088/0026-1394/48/3/003Ovchinnikov Y., Marra G., Metrologia, 2011, no. 48, pp. 87– 100. https://doi.org/10.1088/0026-1394/48/3/003

The authors declare that there are no conflicts of interest present.