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NIM5铯原子喷泉钟是中国计量院自主研制的国家时间频率基准,铯原子喷泉基准钟的开发和应用

发布时间:2020-05-07 23:32编辑:概况浏览(118)

    近日,由国家市场监督管理总局组织实施的“铯原子喷泉基准钟的开发和应用”“跨尺度微纳米测量仪的开发和应用”“微膜泵驱动核酸微全分析仪”“质子转移反应质谱仪器研制及应用示范”4项国家重大科学仪器设备开发专项项目通过验收。  “铯原子喷泉基准钟的开发和应用”项目由中国计量科学研究院李天初院士牵头承担。项目攻克了冷原子制备、冷却和探测、超稳微波产生、光纤高保真传递时间频率等关键技术,成功研制出铯原子喷泉基准钟(NIM6)、光纤频率传输仪、铷喷泉标准钟、铷喷泉钟工程化样机等仪器。其中,NIM6频率不确定度优于5.8E-16,相当于5400万年不差1秒;光纤频率传输仪,能在1-100 km的光纤链路上以极高稳定度、高可靠地传输频率信号;铷喷泉标准钟经基准钟校准后频率准确度能够达到1.9E-15。项目成果为北京卫星导航中心时间频率系统标准时标的产生、保持、改进和比对提供计量支撑,为建设我国独立自主、准确可靠的时间频率体系具有重要意义。  铯原子喷泉基准钟  “跨尺度微纳米测量仪的开发和应用”项目由上海市计量测试技术研究院牵头承担,项目攻克了宏微联动多轴驱动和多测头集成、原子沉积光栅纳米量值溯源、双角度倾斜式场扫描等关键技术,研制出6种不同型号的跨尺度微纳米测量仪,测量范围达到150mm×150mm×80mm,纳米计量光栅标准节距212.8±0.1nm,光栅高度大于60nm,光干涉测量垂直扫描范围150μm,扫描速度30μm/s,扫描探针显微测量可以实现纳米级分辨力。项目成果为微纳米标准、精密光学仪器、半导体、环境监测等领域提供检测支持,并陆续在航空航天、微电子、环境监测等领域进行推广应用,为提升我国微纳米领域的测量能力奠定了基础。  高精度型跨尺度微纳米测量仪  “微膜泵驱动核酸微全分析仪”项目由中国检验检疫科学研究院、北京博晖创新生物技术股份有限公司等共同承担,项目攻克核酸微全分析仪器核心技术、微流体驱动控制平台与高通量检测及荧光检测单元集成的核心关键技术,研发出了多功能核酸微全分析仪、便携式核酸微全分析仪。针对环境监测、生物计量、检验检疫、疾病诊断与研究等领域不同应用需求,解决多靶标同步高通量、高灵敏、现场快速、准确定量检测等多项分析技术瓶颈性难题,检测灵敏度可比常规PCR敏感高出一个数量级,检测时间为常规PCR方法的1/5。通过该项目实施,建成了国内第一条微流控芯片自动化生产线,多功能核酸微全分析仪及配套HPV芯片试剂的CFDA注册取证并上市销售,销售量550台,在450多家医院开展HPV检测,试剂销售已经超过180万人份。  多功能核酸微全分析仪  “质子转移反应质谱仪器研制及应用示范”项目由北京市计量检测科学研究院、北京凯尔科技发展有限公司等共同承担,项目针对大气雾霾污染源快速追踪、载人航天密闭舱内有毒有害气体监测、公共场所化学毒剂恐怖袭击等领域对在线、实时、超痕量挥发性有机物检测设备的迫切需求,重点攻克了高精度质子转移离子源、飞行时间质谱双场加速和无网反射、四极杆质谱宽动态范围信号采集提取和快速在线数字滤波、高精度质谱评测标准气体研制等关键技术,成功研制了质子转移反应飞行时间质谱仪(PTR-TOFMS)和四极杆质子转移反应质谱仪(PTR-QMS),实现了对多组分挥发性有机物的实时、快速、高灵敏度检测,质量分辨率、检出限等关键技术指标达到国际同类仪器水平。项目研究成果已在大气雾霾监测、密闭舱内环境监测、进出口橙汁产地溯源追踪、肺癌病人快速筛查等领域进行了应用示范,具有广泛的应用前景。  标签: 科学仪器

    “高准确度原子光学频率标准仪的研制与开发”课题通过验收 近日,由中国计量科学研究院等单位共同承担的高准确度原子光学频率标准仪的研制与开发课题,顺利通过了国家质检总局组织的专家验收。该课题建立了锶原子塞曼减速器和激光冷却囚禁装置,研制了宽带钛宝石飞秒光梳和铒光纤光梳,完善了多个次级光学频率标准,掌握了锶原子光钟和光纤光梳研究的一系列关键技术,为锶原子光晶格钟和光纤光梳的进一步研究奠定了技术基础。据了解,该课题是国家十一五科技支撑计划重大项目科学仪器设备研制与开发项目中的一项,由中国计量科学研究院、中国科学院武汉物理与数学研究所、北京大学和国防科技大学等4家单位共同承担。该课题主要围绕国际计量学时间频率标准领域的热点前沿方向冷原子光钟和飞秒光梳,开展锶原子光晶格钟、飞秒光梳和次级光学频率标准3个子课题的研究。时间频率作为一个重要的基本物理量,在国民经济、大众生活、国防建设和基础科学研究中起着重要作用。高准确度时间频率基准钟的研制,是保证国家时间频率计量体系独立完整性的关键,关系到国家的核心利益。与现行的铯原子钟比较,光钟具有实现更高准确度的潜力,被公认为下一代时间频率基准。开展光钟研究已成为近年来国际计量科学研究的新热点,目前全球已有30多家单位开展此类研究。用光钟替代现行的铯原子喷泉钟来重新定义秒,可以显著提高卫星导航系统的定位精度。据课题负责人中国计量科学研究院研究员方占军介绍,光钟主要包括冷原子光晶格钟和单离子光钟两大类。经过3年的科技攻关,目前该课题组掌握了锶原子光钟和掺铒光纤光梳研究的一系列关键技术,并实现了多项技术创新:研究建立了锶原子塞曼减速器和激光冷却囚禁装置,首次实现461nm蓝MOT;研制了窄线宽689nm外腔半导体激光器,初步实现689nm红MOT,转换效率达到20%;研制了掺铒+光纤飞秒激光振荡器、放大和高非线性光纤扩谱装置,在国内首次得到载波包络频移信号f 0,信噪比40dB;完善了633nm、543nm、612nm和532nm次级光学频率标准,建立了完整的光学频率量值传递体系等等。高准确度原子光学频率标准仪的研制与开发课题的顺利完成,为我国锶原子光晶格钟基准装置的进一步研究、建立我国基于光钟的新一代时间频率计量体系奠定了理论和技术基础,对于我国在2019年后秒的重新定义问题上争得发言权和主动地位具有重要意义。《科学时报》 (2011-01-05 A1 要闻)

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    据上海计测院消息,近日,国家科技部组织技术专家和财务专家组成评估专家小组,对上海计测工程设备监理有限公司牵头开展的国家重大科学仪器设备开发专项——“跨尺度微纳米测量仪的开发和应用(2014YQ090709)”开展了中期评估现场检查。 “跨尺度微纳米测量仪的开发和应用”项目于2014年10月正式获得国家科技部批准立项。由上海计测工程设备监理有限公司牵头,上海市计量测试技术研究院提供技术支撑。总经费7681万元,其中中央财政专项经费投入3731万元,截止日期为2018年10月。届时,该项目将形成年产50台生产能力,累计销售收入5000万元。 立项目的是为突破我国在微纳米检测技术领域检测方法集成开发的诸多技术瓶颈,攻克宏微联动多轴驱动和多测头集成、基于原子沉积光栅的纳米量值溯源等关键技术,研制用于计量、工业生产、产品检测中微形貌和几何尺寸测量的微纳米测量仪,并构建跨尺度、高精度微纳米测量与研发平台,为我国国防、航空航天、半导体制造业、微机电产业、大气污染物防治等领域提供有效的纳米计量技术的支持和保障,提升我国高新技术产业中微纳米尺寸定量化测量的技术水平。 此次中期检查结果表明,“跨尺度微纳米测量仪的开发和应用”的研制进程符合计划任务书中的要求,已获得成果跨尺度微纳米测量仪1台、核心关键部件3个以及新应用方法6种;形成了质量和可靠性保障方案2套,成套技术档案文件3套;在研制过程中,发表论文32篇,申请国内专利26项(已授权9项),申请并授权计算机软件着作权2项,项目经费使用合规。 在听完研究成果汇报后,评估小组还在现场检查了项目研发的样机,获得一致认可。 标签: 测量仪

    由中国计量科学研究院自主研制的NIM5可搬运激光冷却铯原子喷泉时间频率基准日前通过国家质检总局组织的专家鉴定。经鉴定,NIM5铯原子喷泉钟的频率不确定度达到210-15,在国际上首次实验实现喷泉钟直接驾驭氢钟产生地方原子时。1967年国际计量大会通过决议,将时间单位秒的定义从天文秒改为基于铯原子跃迁的原子秒。从此,实验室型铯原子钟复现秒定义,成为时间频率计量的基准装置。NIM5铯原子喷泉钟是中国计量院自主研制的国家时间频率基准,实现了多方面创新,达到性能指标:年运行超过300天,连续30天准连续运行率大于99%,频率不确定度达到210-15,把我国时间频率基准的准确度提高到1500万年不差1秒。其成功研制,标志着我国时间频率基准的研究跨上了一个新的台阶,进入国际先进行列。目前,NIM5已获得重要应用。在国际上首次实验实现喷泉钟直接驾驭氢钟,产生中国计量院原子时,既可以参与国际时间合作,在非常时期又可以独立运行。喷泉钟驾驭氢钟产生NIM原子时,充分发挥了喷泉钟准确度高和氢钟可靠性高、稳定度好的优点,科学先进,资源利用合理。中国计量院研制的铯喷泉钟也将为中国北斗卫星的地面时间系统提供计量支持和服务。《科学时报》 (2010-12-10 A1 要闻)

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