刘洪康，刘 昆，韩 蕾，房 芳，陈伟亮，郑发松，戴少阳，左娅妮，李天初,

(1.北京理工大学光电学院，北京 100081； 2.中国计量科学研究院，北京 100029)

1 引 言

SI单位“秒”，作为国际单位制的基本单位中最早量子化的单位之一，测量准确度在7个基本单位中最高。铯喷泉钟作为复现秒定义的基准装置[1～3]，不确定度达到10-16量级[4，19]。

铯喷泉钟采用激光冷却技术[5]将铯原子冷却到μK量级[6]，并利用原子上抛下落过程中两次与微波相互作用，实现Ramsey跃迁[7]。为保证原子在与微波相互作用和自由飞行时不受外部磁场影响，需要设计性能良好的磁屏蔽系统，使磁屏蔽内部磁场降到nT量级。同时在磁屏蔽内部需要建立一个弱磁场，以便在微波与原子相互作用时为原子提供一个量子轴方向，即C场[8]。C场的磁感应强度小且均匀，可以使处于简并状态的原子基态能级发生塞曼分裂[9]。为了使C场尽可能均匀，要把通电螺线管组成的C场组件放置在屏蔽效果良好的多层磁屏蔽的中心，而且在C场线圈上下两端增加电流可调的补偿线圈。本次实验中为NIM6铯喷泉钟[10]的喷泉钟磁屏蔽做了新的设计[11]，磁屏蔽系数达到104量级。

C场分布是确定二阶塞曼效应引入不确定度的关键，二阶塞曼频移是喷泉钟评定中最大的频移项[12]，所以C场分布的测量和计算方法十分重要。在不破坏铯喷泉钟物理真空系统前提下，C场的测量只能使用间接测量方法，常用的有两种，喷泉管顶端低频天线法[13]和微波激励法[14]。其中微波激励法就是改变向上向下光的失谐频率，将原子上抛到不同高度，利用磁敏跃迁|F=3，mF=1〉至|F=4，mF=1〉的频移计算磁感应强度。……