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Atomuhr

Saarländisches Uhrenmuseum


Herstellung: um 2000
in: USA

Merkmale

Inventarnummer:
2019SUM026
Anzahl:
1 Stück
Objektbezeichnung:
weitere Objektbezeichnung:
Rubidium Frequenz Standard
Sachgruppe:
Signatur:

beschriftet (Gehäuse: SRS STANFORD RESEARCH SYSTEMS;INC RUBIDIUM FREQUENCY STANDARD MODEL PRS 10 S/N 003986)

Maße:
Gesamt: H: 6 cm, B: 7,5 cm, T: 14 cm

Beschreibung

Das Gerät ist eine Rubidium Frequency Standard Model PRS 10 (Rubidium Frequenz Normal).
Zunächst die Definition der Sekunde( seit 1967 im SI-System ):? Die Sekunde ist das 9 192 631 770 fache der Periodendauer der dem Übergang zwischen den beiden Hyperfeinstrukturniveaus des Grundzustandes von Atomen des Niklids 133 CS entsprechenden Strahlung.?
Die Realisierung der Zeiteinheit nach dieser Definition erfolgt mit Caesium Atomuhren, die industriell gefertigt oder für höchste Genauigkeitsansprüche von Forschungslaboratorien gebaut und betrieben werden. Weltweit gibt es von Letzteren, den sogenannten primären Uhren, nur ein Dutzend Exemplare.
Das Besondere einer Atomuhr liegt darin, dass einzelne, freie Atome den Takt angeben. Dabei nutzt man den Umstand, dass die Energieniveaus der Elektronen von Atomen Naturkonstanten sind. Bei dem Wechsel zwischen zwei Energiezuständen wird elektromagnetische Strahlung absorbiert oder emittiert, deren Frequenz proportional zur Energiedifferenz beider Zustände ist.Die Idee, ein Vielfaches der Periodendauer einer solchen Strahlung als Zeiteinheit festzulegen, wurde erstmals in den 1940er Jahren geäußert. Mitte der 1950er Jahre funktionierte die erste Cäsium-Atomuhr.
Ein Rubidium-Oszillator, auch als Rubidium-Atomuhr bezeichnet, ist ein Oszillator, der die Hyperfeinstrukturkonstante von einem Isotop des chemischen Elementes Rubidium (87Rb) zur Ableitung einer genauen Zeitreferenz verwendet. Damit können kompakte und preisgünstige Atomuhren hergestellt werden.[1] Anwendungen von Rubidium-Oszillatoren liegen bei genauen Zeit- und Frequenzreferenzen in Sendeanlagen, Mobilfunkstationen, als Referenzsignal in Test- und Prüfgeräten und als Zeitgeber in den Satelliten des Global Positioning System (GPS). Rubidium-Oszillatoren haben eine begrenzte Standzeit, die primär durch die eingesetzte Gasentladungslampe und deren Ausfall bestimmt wird. Die im Museum ausgestellte Rubidiumuhr PRS steigert die Messgenauigkeit gegenüber der Cäsiumuhr CS2 um den Faktor 12 und hat eine theoretische Ganggenauigkeit von einer Sekunde in 160 Millionen Jahren.
Die abgebildete Rubidium Atomuhr war 10 Jahre in Betrieb und wurde dem Saarländischen Uhrenmuseum von der Physikalisch -Technischen- Bundesanstalt in Braunschweig übergeben. Die PTB ist durch das Einheiten-und Zeitgesetz damit beauftragt, die für den?amtlichen und geschäftlichen Verkehr? in der Bundesrepublik Deutschland maßgebende Uhrzeit anzugeben und zu verbreiten. Mit einer Gruppe von Atomuhren wird hierfür in in der PTB die Zeitskala UTC(PTB) realisiert, die mit UTC (Koordinierte Weltzeit) innerhalb von zehn milliardstel Sekunden übereinstimmt.
UTC und gesetzliche Zeitwerden mittels verschiedener Übertragungsverfahren der Öffentlichkeit zugänglich gemacht. Das bekannteste ist die Aussendung von Zeitsignalen und Normalfrequenz über den Sender DCF77 (Mainflingen bei Frankfurt/M. Bei den neuesten Atomuhren der PTB, den Caesiumfontänen CSF1 und CSF2 kommen Sekunden von nur wenigen 0,1 Billiardstel Sekunden sehr nahe
an die ideale SI-Sekunden heran. Bei den zuletzt in Entwicklung befindlichen Atomuhren, den optischen Atomuhren rechnet man mit einer Abweichung von maximal einer Billionstel Sekunde am Tag (1 ps/d).