圧電効果(ピエゾ効果)を発見。ルビジウム(rubidium)・・・原子番号:37。アルカリ金属の一つで、典型元素。銀白色の極めて軟らかい金属で、水と爆発的に反応する。最外殻電子が1つの水素様原子であり核スピンをもつため、超微細構造がある。天然には原子量85と87の2種類の同位体(同じ原子番号だが中性子の数(質量)が異なる原子核)が存在する。周期表1(�TA)族の6元素の総称。元素中で最も電気陽性が強く、単体はすべて軟らかい銀白色の金属。F=1とF=2の両方を励起するする光を出す。ガスセル中でルビジウム原子が熱運動により飛び回ることによるドップラー効果によりマイクロ波の共振スペクトル幅は30°Cで約9kHzになる。励起用のマイクロ波を低周波信号(下記の製品の場合:111Hz)で位相変調しておくとそれと同じ低周波信号を光検出器で検出できる。マイクロ波が遷移周波数より低い時は位相が180°反転し、高いときは同位相、一致したときは2倍の周波数成分が最大となる。発信周波数をを制御し、遷移周波数と常に一致させることにより、水晶発振器の発信周波数を安定化している。「秒は、セシウム133の原子の基底状態の二つの超微細準位の間の遷移に対応する放射の周期の91億9263万1770倍の継続時間である」と定義されている。セシウム原子時計は、この定義を使って“1秒”を決めている。セシウム(Cesium)・・・原子番号:55。アルカリ金属の一つで、典型元素。金色を帯びた銀白色の軟らかい金属で、空気中では直ちに酸化する。水とは爆発的に反応する。このため、保存は石油や不活性ガス(アルゴン等)の中でおこなう。最外殻電子が1つの水素様原子であり核スピンをもつため、超微細構造がある。セシウムは原子量112から151の少なくとも39種類の同位体を持つ。133Csは自然界に存在する放射線を出さない唯一の安定同位体。その他の同位体は核分裂によって生成される。134Csは半減期が2年。135Csは半減期が230万年。137Csは半減期が30.17年。(強力なγ(ガンマ)線を放射するため医療用放射線源として使用される)その他の同位体の半減期は数日から1秒程度。セシウム原子の基底状態の超微細構造から生じる量子効果アルカリ金属原子は、最外殻の電子が1個のみであり、原子のエネルギーはこの最外殻電子1個の状態によって決まるため、複数の最外殻に複数の電子を持つ原子より理論的扱いが容易である。素粒子の固有角運動量)で決まる。原子核の殻スピンを持つため、原子核の核スピンと電子スピン(1/2)の相互作用により、基底準位に超微細構造と呼ばれる分裂が生じる。770Hz固有でかつ直接計測可能な周波数領域にあることで、時間・周波数の基準とされている。>を計測して高精度に時間と周波数を作り出している。電子のスピン核運動量:S=1/2「1/2」は電子の全角運動量J(J=L+S)(F=4、mF=0)から(F=3、mF=0)への遷移周波数が標準周波数として使われる。A/mこの磁界中では標準周波数より約40Hzのずれが生じてしまう。このためセシウムビームチューブでは厳重な磁気シールドを施し外部磁界を遮蔽している。し、mF=0のエネルギー順位の遷移のみを取り出す必要から一様な弱い磁界(C-Field)を加えている。これにより共鳴周波数は標準の周波数より若干ずれる<HP社のセシウムビームチューブの場合、C-Fieldは60〜80mGで共鳴周波数は9,192,631,772.5Hzとされている。�@セシウムオーブンでセシウムを摂氏80度程度に加熱してCs原子ビームをつくり出す。�AA偏向磁石で磁場をかけてCs原子の進行方向を曲げてF=3とF=4のエネルギー準位のうちの片方のエネルギー準位の原子のみの原子ビームを作る。�Bこの原子ビームに、2個の空洞共振器で遷移周波数と同じマイクロ波を照射しエネルギー準位の入れ替え(遷移)を起こさせる。Resonance)と呼ばれ、原子ビームと垂直な方向に磁場(C-Field)を加えている。�CB偏向磁石でエネルギー準位の遷移したCs原子のみを質量分析計に入れる。�D質量分析計では、約1,000°Cに加熱したフィラメントから放出される熱電子を入ってきたCs原子に当てCsの正イオンを生成する。�E生成されたCsイオンを高電圧をかけて光電子倍増管に集めて増感し検出し、ビーム電流として出力する。�Fこのビーム電流が最大となるように外部のサーボ回路でマイクロ波の周波数を微調整する。ラムゼー共鳴のために原子ビームと垂直方向に電磁波を加えており、これにより特殊相対性理論の2次のドップラー効果の影響がでる原子が電場や磁場中におかれると、ゼーマン効果やシュタルク効果と呼ばれる現象により、吸収・放出する周波数は変化する。2つの空洞共振器の位相不一致。