ساعتهای اتمی در مقیاس تراشه (CSACs) توسط NIST در سال 2001 توسعه یافتند. پیشرفتها در تکنیکهای ساخت میکرو به NIST اجازه میدهد سلولهای بخار، محفظههای کوچکی به اندازه یک دانه برنج بسازد، جایی که اتمهای ساعت در آن نگه داشته و اندازهگیری میشوند. کل ساعت به اندازه یک تکه سوشی است. این ساعتها انرژی کمی مصرف میکنند و میتوانند با باتری کار کنند تا در شرایط بحرانی که GPS نمیتواند به آن دسترسی پیدا کند، زمانبندی را ارائه دهد. CSAC ها کاربردهای متعددی در اکتشاف نفت و گاز زیر آب، ناوبری نظامی و حتی مخابرات پیدا کرده اند. با این حال، زمانی که دما تغییر میکند و گاز اطراف اتمها کاهش مییابد، زمانسنجی ساعتها متمایل به تغییر میشود.
(NIST: Gaithersburg, MD) نوع جدیدی از ساعت اتمی مینیاتوری می تواند زمان بندی بهتری را در طول هفته ها و ماه ها در مقایسه با سیستم های فعلی ارائه دهد. محققان موسسه ملی استاندارد و فناوری (NIST) با همکاری محققان جورجیا تک، اولین ساعت پرتو در مقیاس تراشه را در نوع خود ساخته اند. آثار آنها در منتشر شده است ارتباطات طبیعت.
NIST از دهه 1950 از پرتوهای اتمی برای اندازه گیری زمان استفاده کرده است. برای چندین دهه، ساعتهای پرتو برای حفظ استاندارد اولیه دوم مورد استفاده قرار میگرفتند و هنوز هم بخشی از مجموعه ملی زمانسنجی NIST هستند. ساعت های پرتو دقیق، پایدار و دقیق هستند، اما در حال حاضر قابل حمل ترین نیستند. محفظههای خلاء که در آن اتمها حرکت میکنند، کلید موفقیت این ساعتها هستند، اما حجیم هستند، تا حدی به دلیل اندازه حفره مایکروویو که برای بررسی «تیک تاک» اتمی استفاده میشود. اتاق خلاء برای NIST-7، آخرین ساعت پرتو مورد استفاده برای استاندارد فرکانس اولیه در ایالات متحده، بیش از 2.5 متر یا 8 فوت طول داشت.
در دستگاه، یک محفظه حاوی یک قرص کوچک روبیدیم است. این محفظه گرم میشود و جریانی از اتمهای روبیدیم را از طریق میکروکاپیلارها آزاد میکند و کانالی به عرض تنها 100 میکرومتر دارد. این کانالهای کوچک با موادی به محفظه دیگری متصل میشوند که میتوانند مولکولهای گاز منفرد را جذب یا جمعآوری کنند، به نام گیرندههای غیر قابل تبخیر یا NEG، که اتمهای روبیدیم را به سمت خود میکشند و جمع میکنند و خلاء موجود در ریزمویرگها را تمیز نگه میدارند. میله های ریز گرافیت نیز به جمع آوری اتم های سرگردان در این فرآیند کمک می کند.
قول ما: خلاصه کیفیت فقط تبلیغات ثابتی را نشان می دهد که هرگز محتوا را پوشش نمی دهد یا پوشان نمی دهد. آنها هرگز سر راه شما قرار نمی گیرند. آنها برای خواندن شما وجود دارند یا نه.
ویلیام مک گیهی، فیزیکدان در NIST می گوید: CSAC کم مصرف است و با توجه به اندازه آن، عملکرد بالایی دارد. «این دستگاه فوقالعادهای است، اما پس از چند هزار ثانیه دویدن، حرکت میکند. ساعت های پرتو از دهه 1950 وجود داشته اند و پایدار هستند اما همچنان به قدرت زیادی نیاز دارند. اگر بتوانیم بهترین جنبه های این دو سیستم را با هم ترکیب کنیم چه؟
ساعت های اتمی اشکال مختلفی دارند، اما یکی از قدیمی ترین و برجسته ترین طرح ها با استفاده از تیرهای اتمی ساخته شده است. این ساعت ها پرتوی از اتم ها را از طریق یک محفظه خلاء می فرستند. در یک انتهای محفظه، اتمها در یک حالت کوانتومی مشخص قرار میگیرند و شروع به “تیک تاک” میکنند. در سمت دیگر، نرخ تیک آنها اندازه گیری می شود یا “خوانده می شود”. با استفاده از سرعت تیک تاک دقیق اتمها، میتوان ساعتهای دیگر را با ساعتهای پرتو اتمی مقایسه کرد و متناسب با زمان آنها تنظیم کرد.
مقاله: گابریلا دی. مارتینز، چائو لی، الکساندر استارون، جان کیچینگ، چاندرا رامان، و ویلیام آر. مک گیهی. “یک ساعت پرتو اتمی در مقیاس تراشه.”ارتباطات طبیعت منتشر شده آنلاین در 13 ژوئن 2023.
بنابراین لطفاً مسدود کننده تبلیغات خود را برای سایت ما خاموش کنید.
با این حال، کسی باید برای این محتوا هزینه کند. و اینجاست که تبلیغات وارد میشود. بیشتر مردم تبلیغات را یک مزاحم میدانند، اما آنها علاوه بر اینکه به شرکتهای رسانهای اجازه میدهند سرپا بمانند، عملکرد مفیدی نیز دارند. آنها شما را از محصولات و خدمات جدید مرتبط با صنعت خود آگاه می کنند. همه تبلیغات در خلاصه کیفیت مستقیماً برای محصولات و خدماتی که اکثر خوانندگان ما به آن نیاز دارند اعمال شود. شما تبلیغات خودرو یا مکمل های سلامتی را نخواهید دید.
تکنیکهای ساخت سلولهای بخار اتمی توسعهیافته در NIST و آرایههای میکروکاپیلاری حکاکی شده توسعهیافته در Georgia Tech کلیدی برای کوچک کردن محفظههای خلاء ساعتهای پرتوی بزرگتر بودند.
در حال حاضر، این دستگاه پرتو در مقیاس تراشه، نمونه اولیه یک ساعت پرتو اتمی مینیاتوری است. آزمایشهای اولیه ساعت پرتو در مقیاس تراشه عملکردی را در سطح کمی بدتر از CSACهای موجود نشان داد، اما تیم مسیری را به سمت بهبود پایداری میبیند. محققان امیدوارند دقت خود را با ضریب 10 دیگر افزایش دهند و در مقیاس های زمانی هفته ای 100 برابر از پایداری CSAC های موجود فراتر بروند.
نوآوری
ساعت پرتو اتمی کوچک میتواند زمانبندی ثابتی را به مکانهایی بیاورد که GPS نمیتواند به آنها دسترسی پیدا کند
دستگاه پرتو در مقیاس تراشه فعلی نمونه اولیه یک ساعت پرتو اتمی مینیاتوری است
این گروه با استفاده از تکنیکهای میکروساخت آموختهشده از CSAC، یک دستگاه پرتو اتمی در مقیاس تراشه با استفاده از پشتهای از لایههای سیلیکونی و شیشهای اچشده ساختند. این دستگاه یک نسخه بسیار کوچک شده از اتاقک هایی است که در ساعت های پرتو اتمی مانند NIST-7 استفاده شده است و به اندازه یک تمبر پستی است.
ساعت های تجاری کوچکتر به اندازه یک کیف معمولی هستند، اما هنوز برای کارکردن به مقدار قابل توجهی توان (حدود 50 وات) نیاز دارند. برای مقایسه، گوشی های هوشمند برای عملکرد معمولی به حدود یک سوم وات نیاز دارند.
خلاصه کیفیت برای محتوای آن از خوانندگان هزینه ای دریافت نمی کند. ما معتقدیم که اخبار صنعت برای شما مهم است که کار خود را انجام دهید، و خلاصه کیفیت از کسب و کارهای مختلف پشتیبانی می کند.
تاریخ انتشار : چهارشنبه ۲۱ تیر ۱۳۹۲ – ۱۱:۵۹
NIST با آزمایشگاههای HRL، دانشگاه کلرادو بولدر و فناوری ویرجینیا همکاری کرده است تا بررسی کند که چگونه یک ساعت کوچک بر اساس این فناوری میتواند ساخته شود.