郑 宁，张涤新，王 骥，陈 江，成大鹏

（兰州物理研究所，甘肃 兰州 730000）

1 引言

铯原子钟由铯束管和频标电路组成，其中铯束管是铯原子钟的核心部件。它利用铯133原子的超精细能级从F=3（mF=0）到F=4（mF=0）的跃迁谱线对激励信号起鉴频作用，与频标电路形成闭环，输出稳定的频率信号[1]。铯束管的工作原理见图1所示，铯束管由高真空密封管壳、铯炉、准直器、选态磁铁、微波腔、C场线圈绕组、磁屏蔽、热离化丝、质谱计、电子倍增器、离子泵、吸铯剂等组成。其中铯炉与准直器用于制备铯原子束；选态磁铁和C场线圈绕组用于选出所需能态的铯原子；密封管壳、磁屏蔽、吸铯剂和离子泵用于提供无干扰的环境；微波谐振腔提供共振电磁场；热离化丝、质谱计和电子倍增器用于检测信号电流。

铯原子钟是构成全球卫星导航定位系统的核心，为卫星提供精确、稳定的时间频率源。星载铯钟除了经受在地面的制造、操作、运输、贮存、试验等环境条件考验外，一般还需要经历发射、轨道运行2个特殊的环境条件。其中，在发射过程中铯束管要经历振动、冲击及加速度等力学环境。在振动环境下，由于振动的疲劳效应及共振现象，易对铯原子钟的整机指标及铯束管的寿命产生不利的影响。

（1）对频率稳定度的影响：在铯原子运行路径上，与束光学有关的部件包括准直器、A选态磁铁、微波谐振腔、B选态磁铁、离化丝等，即使它们的位置发生了微小的偏移，也会减小束流强度，降低信噪比，使铯钟整机的短期频率稳定度下降。……