Литература по дисциплине «Метрология, квалиметрия и стандартизация»

ЭТАЛОНЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕНИ должны быть основаны на периодических процессах, период которых постоянен с большой точностью. Первоначально единственным известным процессом такого рода было вращение Земли вокруг своей оси, поэтому за ЭТАЛОН ВРЕМЕНИ был принят период вращения Земли вокруг своей оси, и назывался он солнечные сутки (24 часа). Единица времени — СЕКУНДА — определялась как 1/86 400 часть периода этого вращения, то есть суток.
Продолжительными наблюдениями в течение XIX-начала XX веков была установлена неравномерность вращения Земли вокруг своей оси, связанная с вековым замедлением вращения Земли вследствие приливного действия Луны (0,0023 с за 100 лет) и нестационарными процессами внутри Земли. Из-за возникшей в связи с этим неточностью в определении секунды пришлось отказаться от эталона единицы времени, связанного с суточным вращением Земли.
С 1967 года категория времени в Международной системе единиц SI стала определяться АТОМНЫМ СТАНДАРТОМ ВРЕМЕНИ.
Международный комитет мер и весов в 1967 г. принял новое определение секунды, которая получила название АТОМНОЙ СЕКУНДЫ, - это время, в течение которого совершается 9 192 631 770 переходов между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133. Согласно этому определению, стандартом для измерений времени и частоты является атом цезия-133 при температуре абсолютного нуля по шкале Кельвина.
Для неспециалиста такое определение абсолютно непонятно. Каким же образом единицу времени можно определить через излучение? Итак, излучение можно представить как электромагнитную волну, которая колеблется в определенном ритме, например 9192631770 раз в секунду. Такое излучение возникает при квантовом переходе атома цезия из возбуждённого энергосостояния в спокойное. Избыточная энергия не может просто так исчезнуть, и поэтому атом в виде микроволновых излучений отдает вовне эту разницу энергий. И, наоборот, путём передачи атому такого микроволнового излучения можно перевести его на более высокий энергетический уровень. В природе не существует ничего более точного, чем частота таких квантовых переходов, поэтому этот принцип положен в основу атомных часов.
Воспроизведение секунды стало осуществляться с помощью атомных эталонов частоты, которые называют АТОМНЫЕ ЧАСЫ,- это приборы для измерения времени, в которых в качестве периодического процесса используются собственные колебания атомов различных веществ. С помощью электронных микросхем периоды этих колебаний сопоставляются с измеряемым промежутком времени. В современном мире существует несколько типов атомных часов. В их основе используются электромагнитные колебания водородного, цезиевого или ртутного квантового генератора.
В ЦЕЗИЕВЫХ ЧАСАХ генерируется пучок атомов цезия и облучается определёнными микроволнами, которые заставляют атомы переходить на более высокий энергетический уровень. Специальная установка отсортировывает все атомы с высоким энергетическим уровнем и пересчитывает их. Чем их больше, тем точнее соответствует микроволновое излучение атомному переходу. 
Погрешность цезиевых часов, созданных на основе колебаний атомов цезия, составляет 1 секунду за 3 миллиона лет. В настоящее время этот показатель превосходят только ртутные атомные часы, работа которых основана на переходах между энергетическими уровнями иона ртути, который удерживается в электромагнитной ловушке. Их точность в 5 раз выше.