LIP Cs3000C磁选态铯原子钟的测试 被引量：11

1

作者 陈江 王骥 +6 位作者 马沛 郭磊 涂建辉 杨炜 崔敬忠 马寅光 成大鹏 《时间频率学报》 CSCD 2018年第3期190-193,共4页

小型磁选态铯原子钟性能高、应用广,目前产品严重依赖进口。报道了一款国产的小型磁选态铯原子钟LIP Cs3000C,其束光学采用了单束的S型方案。LIP Cs3000C铯钟的频率稳定度测试结果为:5.0×10^(-12)/s,3.5×10^(-12)/10s,8.5... 小型磁选态铯原子钟性能高、应用广,目前产品严重依赖进口。报道了一款国产的小型磁选态铯原子钟LIP Cs3000C,其束光学采用了单束的S型方案。LIP Cs3000C铯钟的频率稳定度测试结果为:5.0×10^(-12)/s,3.5×10^(-12)/10s,8.5×10^(-13)/100s,2.7×10^(-13)/1ks,8.5×10^(-14)/10ks,2.7×10^(-14)/100ks。通过分析影响寿命的因素,预计该钟的寿命为5年。LIP Cs3000C铯钟的成功研制为实现高性能铯钟的国产化替代奠定了基础。 展开更多

关键词 磁选态 铯原子钟 电子倍增器 频率稳定度

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影响铯束管寿命因素的分析 被引量：7

2

作者 成大鹏 马寅光 +2 位作者 王骥 陈江 杨军 《真空与低温》 2015年第1期48-50,共3页

寿命问题一直是国内小型磁选态铯束管的重要缺陷,随着科技的发展,对铯束管的寿命要求越来越长,目前铯束管寿命问题已成为制约国内铯束管发展的技术瓶颈。通过介绍磁选态铯束管的工作原理及影响铯束管寿命的因素,阐述了铯炉内铯的消耗和... 寿命问题一直是国内小型磁选态铯束管的重要缺陷,随着科技的发展,对铯束管的寿命要求越来越长,目前铯束管寿命问题已成为制约国内铯束管发展的技术瓶颈。通过介绍磁选态铯束管的工作原理及影响铯束管寿命的因素,阐述了铯炉内铯的消耗和倍增器增益随工作时间衰减对铯束管长寿命的影响。 展开更多

关键词 铯原子钟 铯束管 铯炉 倍增器 寿命

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基于Vondark-Cepek滤波的氢铯时间尺度融合方法研究 被引量：6

3

作者 姜萌 董绍武 +3 位作者 武文俊 宋会杰 高喆 屈俐俐 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期158-166,共9页

氢原子钟和铯原子钟是当前国际原子时和各国标准时间产生的主要精密频率源,二者分别拥有优良的短期和长期稳定度特性。充分利用氢钟短稳和铯钟长稳进行时间保持成为时间产生过程中的一项关键技术。以提高时间尺度的长短期稳定性为目标,... 氢原子钟和铯原子钟是当前国际原子时和各国标准时间产生的主要精密频率源,二者分别拥有优良的短期和长期稳定度特性。充分利用氢钟短稳和铯钟长稳进行时间保持成为时间产生过程中的一项关键技术。以提高时间尺度的长短期稳定性为目标,提出了Vondark-Cepek组合滤波的氢铯融合时间产生方法。首先利用AT1算法分别对氢钟组和铯钟组各产生一个钟组时间尺度,然后根据最小二乘原则对Vondark-Cepek组合滤波关键参数进行选取,进而通过氢钟组时间尺度时间序列的差分信息对铯钟组时间尺度进行性能增强,从而获得氢铯融合时间尺度。计算结果表明:该时间尺度1 h稳定度为3. 36×10-15,15 d稳定度为3×10-15,均优于氢铯单个时间尺度相同平均时间上的性能指标。 展开更多

关键词 时间尺度 氢原子钟 铯原子钟 Vondark-Cepek组合滤波

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光抽运小铯钟及其在PNT应用 被引量：6

4

作者 曹远洪 《导航定位与授时》 2018年第4期83-88,共6页

对比分析了大小铯原子钟及其在PNT中的应用,在此基础上介绍了基于光抽运技术方案实现的国际上第一台商用小铯钟。在研制原理样机和工程样机的过程中,解决了激光稳频、铯束准直等关键技术和工作温度、振动、EMC等环境难题,技术状态满足... 对比分析了大小铯原子钟及其在PNT中的应用,在此基础上介绍了基于光抽运技术方案实现的国际上第一台商用小铯钟。在研制原理样机和工程样机的过程中,解决了激光稳频、铯束准直等关键技术和工作温度、振动、EMC等环境难题,技术状态满足小批量生产要求,频率稳定度可达10-15,频率准确度优于10-12,技术指标达到国际同类小铯钟5071A水平。分析了光抽运小铯钟作为守时原子钟如何应用于时间频率基准实验室、数字通信同步网、卫星导航地面站、长波导航路基站等PNT体系。 展开更多

关键词 光抽运 铯原子钟 PNT 导航 时间同步

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一种新颖的铯原子钟频率信号处理的线路技术 被引量：5

5

作者 白丽娜 周渭 +2 位作者 都倩倩 陈娇 陈鸿杰 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期71-76,共6页

针对传统频率信号处理仅把相位处理局限于相同频率标称值的情况,基于相位群同步和群连续的原理,使得相位处理适合于复杂频率信号之间,包括取样时间间隔(相位差)测量、处理和锁相控制等方法来改善原子钟的系统结构.该方法与传统的频率归... 针对传统频率信号处理仅把相位处理局限于相同频率标称值的情况,基于相位群同步和群连续的原理,使得相位处理适合于复杂频率信号之间,包括取样时间间隔(相位差)测量、处理和锁相控制等方法来改善原子钟的系统结构.该方法与传统的频率归一化及相位处理的方法相比,在简化系统的频率变化线路的情况下,通过简单的相位群同步的锁相控制,得到的原子钟输出信号有好的准确度和长期稳定度指标,以及优良的短期稳定度和相位噪声指标. 展开更多

关键词 异频锁相 取样时间间隔测量 准确度传递 铯原子钟

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一种改进经验模态的原子钟数据去噪算法 被引量：1

6

作者 魏文晓 马晖 +2 位作者 姜浩楠 肖涵 戴幻尧 《光学与光电技术》 2024年第4期105-110,共6页

原子钟受仪器内部硬件设施及外界扰动等影响,钟组频差数据会出现噪声和粗差值,严重影响原子钟信号的稳定性和准确度,因此提出了一种改进原子钟去噪算法——改进EMD-AKF算法。将原子钟数据依据3σ准则进行粗差值剔除后,结合经验模态分解... 原子钟受仪器内部硬件设施及外界扰动等影响,钟组频差数据会出现噪声和粗差值,严重影响原子钟信号的稳定性和准确度,因此提出了一种改进原子钟去噪算法——改进EMD-AKF算法。将原子钟数据依据3σ准则进行粗差值剔除后,结合经验模态分解和自适应卡尔曼滤波对预处理后的数据进行分析,根据皮尔逊相关系数和自相关系数确定经验模态分解后IMF分量中的主导成分,对噪声主导的IMF分量进行自适应卡尔曼滤波去噪,最终重组出新的原子钟钟差数据。通过对处理前后的钟差数据进行稳定性评估得出,改进EMD-AKF算法使得原子钟信号的频率稳定度提升一个量级,极大降低了计数器等仪器噪声对原子钟频差数据的影响。 展开更多

关键词 经验模态分解 自适应卡尔曼滤波 原子钟钟差数据 铯原子钟 阿伦方差

原文传递

光抽运小铯钟光频移评估与抑制方法研究

7

作者 韦强 《时间频率学报》 CSCD 2024年第2期73-80,共8页

光频移是光抽运小铯钟的主要频移之一。以国产光抽运小铯钟为例,讨论了光频移的主要来源,并提出了几种减小光频移的措施,包括:提高激光束准直度,减小镜面反射杂散光;综合利用原子饱和吸收谱和原子束荧光谱,校准探测光束和原子束的垂直度... 光频移是光抽运小铯钟的主要频移之一。以国产光抽运小铯钟为例,讨论了光频移的主要来源,并提出了几种减小光频移的措施,包括:提高激光束准直度,减小镜面反射杂散光;综合利用原子饱和吸收谱和原子束荧光谱,校准探测光束和原子束的垂直度;特殊设计光回收结构和工艺,有效抑制漫反射杂散光;设计温度补偿电流方案,提高光频校正速率;设计基于液晶相位延迟器的光功率稳定环路,实现光功率稳定度Allan方差1 s进入10^(-5)量级,远端在10^(-4)量级;在确保原子高效抽运的情况下,结合整钟频率准确度变化趋势,选择合理的探测光功率。将前述减小光频移的措施实际应用于12台光抽运小铯钟产品,实测结果显示:将拟合误差值纳入评估,光频移系数bmax区间在2.04×10^(-13)/mW到4.96×10^(-13)/mW之间,按典型光功率值1.3 mW估算,长期稳定度受光频移的实际影响远小于6.45×10^(-16),对于目前批产的小铯钟而言,这部分频移量的影响是可以忽略的。 展开更多

关键词 光抽运-光检测 商品化 铯原子钟 光频移

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铯原子钟电子倍增器可调高压电源设计

8

作者 赵玉龙 陈江 +5 位作者 马沛 刘志栋 汪东军 董鹏玲 王骥 薛晓慧 《宇航计测技术》 CSCD 2024年第1期29-33,共5页

电子倍增器用来放大并输出铯原子的跃迁信号。倍增器电源是其重要组成部分,针对电子倍增器在增益变化及衰减情况下的供电需求,提出了一种基于分流调整电路结合倍压整流电路的高压电源设计方案,该方案在低压部分采用分流调整技术实现了... 电子倍增器用来放大并输出铯原子的跃迁信号。倍增器电源是其重要组成部分,针对电子倍增器在增益变化及衰减情况下的供电需求,提出了一种基于分流调整电路结合倍压整流电路的高压电源设计方案,该方案在低压部分采用分流调整技术实现了电源输出电压控制;采用变压器结合多级倍压整流电路对电压放大输出,实现了电源可调电压范围在-306~-3 150 V和低输出纹波,电源的遥测电路实现了输出电压遥测。星载铯原子钟经过长期在轨测试,测试结果表明,本设计的电源在控制范围内实现了宽范围电压输出和遥测,低于3.23 V的电源纹波,保证了铯原子钟稳定度指标。 展开更多

关键词 电子倍增器 高压电源 分流调整 倍压整流 铯原子钟

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机动状态下国产铯原子钟稳定性分析

9

作者 崔海波 王伟 +3 位作者 武建锋 李帅辰 李冲 王康 《时间频率学报》 CSCD 2024年第1期26-33,共8页

车载机动状态下的守时系统可以满足一些特殊应用场合的实际需求,其核心部分便是原子钟。主要利用守时车辆在三级道路上移动前后的数据,分析了国产小型铯原子钟在无溯源车载机动状态下的动态Allan标准偏差(ADEV)以及噪声的幂律谱,为未来... 车载机动状态下的守时系统可以满足一些特殊应用场合的实际需求,其核心部分便是原子钟。主要利用守时车辆在三级道路上移动前后的数据,分析了国产小型铯原子钟在无溯源车载机动状态下的动态Allan标准偏差(ADEV)以及噪声的幂律谱,为未来国产小型铯原子钟的移动应用提供支撑。结果表明,铯原子钟车载机动状态对铯原子钟的频率稳定度有一定的影响,ADEV的采样时间τ为1~1000 s频率稳定度最大恶化了1.15×10^(-11),恶化约一个数量级;采样时间τ≥1000 s稳定度恶化相对较小,最大恶化了8.74×10^(-13),恶化一倍左右。在噪声方面,铯原子钟机动状态主要受到白色调相噪声的影响。 展开更多

关键词 车载可搬移守时 铯原子钟 动态Allan标准偏差 幂律谱

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基于原子钟的组合守时系统的研制与开发 被引量：2

10

作者 王世伟 郭永刚 +4 位作者 陆昉 廉吉庆 王宽 杨世宇 刘志栋 《国外电子测量技术》 北大核心 2022年第10期126-130,共5页

针对新一代导航系统对高品质频率标准的需求,基于铷原子钟和铯原子钟,提出一种组合式守时系统,系统中采用了高精度频差测量技术,高精度相位微跃技术和比例-积分-微分控制算法,实现了铯原子钟对铷原子钟驾驭。系统由铷原子钟、铯原子钟... 针对新一代导航系统对高品质频率标准的需求,基于铷原子钟和铯原子钟,提出一种组合式守时系统,系统中采用了高精度频差测量技术,高精度相位微跃技术和比例-积分-微分控制算法,实现了铯原子钟对铷原子钟驾驭。系统由铷原子钟、铯原子钟和频差测量及驾驭模块3部分组成,最终输出的频率基准信号,不仅具有铷原子钟短期稳定度好的优点,还拥有铯原子钟长期稳定度好及漂移率低的优点。试验结果表明,该系统的短期稳定度达到了5.57×10^(-13)/s,长期稳定度达到了2.18×10^(-14)/10^(5) s,频率准确度达到了1.76×10^(-13),频率漂移率达到了-8.33×10^(-16)/d,很好的验证了该系统的可行性和有效性。 展开更多

关键词 铷原子钟 铯原子钟 频差测量 比例-积分-微分算法

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894 nm高温工作氧化限制型基横模VCSEL研究 被引量：2

11

作者 王秋华 李明 +4 位作者 邱平平 庞伟 解意洋 阚强 徐晨 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2022年第5期191-197,共7页

针对芯片原子钟(铯)用激光光源系统对垂直腔面发射激光器(VCSEL)模式及工作温度的需求,研制出可以高温工作的氧化限制型基横模894.6 nm VCSEL。通过缩小VCSEL氧化孔直径至3μm,限制VCSEL高阶横模激射,保证器件基横模低阈值电流工作。通... 针对芯片原子钟(铯)用激光光源系统对垂直腔面发射激光器(VCSEL)模式及工作温度的需求,研制出可以高温工作的氧化限制型基横模894.6 nm VCSEL。通过缩小VCSEL氧化孔直径至3μm,限制VCSEL高阶横模激射,保证器件基横模低阈值电流工作。通过常温下腔模与材料增益失谐12 nm的结构设计,使器件能够在50~65℃高温时,激射波长对准原子能级且工作模式稳定。实验所制备的VCSEL在工作温度为55℃、注入电流1.8 mA时,激射波长达到894.6 nm,边模抑制比(SMSR)大于35 dB,基横模功率为0.75 mW,具有11.4°的远场发射角。当温度为65℃时,器件SMSR大于25 dB,基横模功率大于0.1 mW。该高温基横模工作的VCSEL在芯片原子钟中具有重要的应用前景。 展开更多

关键词 垂直腔面发射激光器 基横模 高温 铯原子钟

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铯束管寿命分析 被引量：1

12

作者 陈海军 麻力 +2 位作者 闫雨菲 蔡军 冯进军 《真空电子技术》 2020年第6期20-22,27,共4页

铯束管是铯原子钟的核心器件,本文介绍了磁选态、激光抽运、磁选光检三种类型铯束管的工作原理与特点,对影响铯束管寿命的装铯量、吸铯剂、电子倍增器等因素进行了阐述和分析,提出了保证铯束管长寿命工作的建议。

关键词 激光抽运 磁选态 磁选光检 铯束管 寿命 铯原子钟

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激光抽运铯原子钟的计算机模型 被引量：1

13

作者 吴文国 《激光与光电子学进展》 CSCD 2001年第4期11-14,共4页

介绍了光抽运铯原子钟计算机模型系统的基本结构体系 ,该计算机模型系统包括铯原子炉、抽运和检测激光、Ramsey微波作用腔、C场、荧光检测系统等程序模块。利用这个计算机模型系统 ,对光抽运小型铯原子钟在一些极端条件下的情形进行了研... 介绍了光抽运铯原子钟计算机模型系统的基本结构体系 ,该计算机模型系统包括铯原子炉、抽运和检测激光、Ramsey微波作用腔、C场、荧光检测系统等程序模块。利用这个计算机模型系统 ,对光抽运小型铯原子钟在一些极端条件下的情形进行了研究 ,如抽运激光功率偏低 ,有效原子的速度分布特别窄 ,微波功率远大于最佳微波功率等条件下 。 展开更多

关键词 铯原子钟 激光抽运 计算机模型

原文传递

原子时尺度分析研究

14

作者 章宇 董绍武 +3 位作者 袁海波 王燕平 赵书红 宋会杰 《天文研究与技术》 CSCD 2023年第6期600-605,共6页

守时型原子钟主要包括氢原子钟和铯原子钟,为进一步探究不同类型守时原子钟计算时间尺度相关性能,本文开展全氢钟及氢铯联合时间尺度研究。首先依据国际权度局(Bureau International des Poids et Mesures,BIPM)发布的d公报将氢原子钟... 守时型原子钟主要包括氢原子钟和铯原子钟,为进一步探究不同类型守时原子钟计算时间尺度相关性能,本文开展全氢钟及氢铯联合时间尺度研究。首先依据国际权度局(Bureau International des Poids et Mesures,BIPM)发布的d公报将氢原子钟进行分类,针对分类结果分别运用原子时尺度理论方法计算全氢钟时间尺度,并给出分析结果。随后计算全铯钟时间尺度,并分析探究两种不同的氢铯联合钟组时间尺度。结果表明,基于频率漂移量较小的氢钟组形成的时间尺度波动范围小,且稳定度优于频率漂移量较大的氢钟组形成的时间尺度。氢铯联合形成的时间尺度稳定度优于全铯钟时间尺度,不同的氢铯联合钟组计算得到的时间尺度结果相近。 展开更多

关键词 氢原子钟 铯原子钟 频率漂移 时间尺度 氢铯联合

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一种超小型磁选态铯原子钟 被引量：1

15

作者 陈江 刘志栋 +8 位作者 王骥 马沛 郭磊 杨炜 成大鹏 杨军 马寅光 崔敬忠 涂建辉 《时间频率学报》 CSCD 2022年第1期9-14,共6页

本文提出了一种超小型磁选态铯原子钟。与传统的小型铯原子钟相比,超小型铯钟体积减小40%,其中铯束管体积减小23%,频标电路体积减小48%。采用数值方法研究了该钟的性能,结果表明,与传统小型铯钟LIP Cs-3000相比,超小型铯钟的Ramsey线宽... 本文提出了一种超小型磁选态铯原子钟。与传统的小型铯原子钟相比,超小型铯钟体积减小40%,其中铯束管体积减小23%,频标电路体积减小48%。采用数值方法研究了该钟的性能,结果表明,与传统小型铯钟LIP Cs-3000相比,超小型铯钟的Ramsey线宽增大67%,信噪比增大36%。该超小型铯钟体积约为27 L,预计Allan偏差介于1.0×10^(-11)/■~3.3×10^(-11)/■之间。数值计算结果为超小型铯钟的研制奠定了理论基础。 展开更多

关键词 铯原子钟 铯束管 ALLAN方差

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一种工程化光抽运铯束管 被引量：1

16

作者 陈海军 肖顺禄 +5 位作者 杨剑青 梁友焕 郑玥 刘忠征 冯进军 曹远洪 《真空电子技术》 2016年第3期8-10,共3页

激光抽运铯束管是激光抽运铯原子钟的核心器件,本文对一种工程化样管的设计思路、工艺结构及性能参数进行了详细阐述,给出了与852nm激光器的联试结果及在铯原子钟整机中的应用情况。

关键词 光抽运 铯原子钟 铯束管

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铯束管长寿命考核评价方法研究

17

作者 张朋 陈海军 +1 位作者 单月晖 麻力 《中国标准化》 2021年第S01期210-215,共6页

铯束管作为铯原子钟的核心器件,是决定铯原子钟频率准确度、频率稳定度和寿命的最主要因素。本文分析了磁选态铯束管、激光抽运铯束管和磁选光检铯束管的工作机理,研究了影响铯束管寿命的主要因素,提出了长寿命铯束管的寿命考核评价方法... 铯束管作为铯原子钟的核心器件,是决定铯原子钟频率准确度、频率稳定度和寿命的最主要因素。本文分析了磁选态铯束管、激光抽运铯束管和磁选光检铯束管的工作机理,研究了影响铯束管寿命的主要因素,提出了长寿命铯束管的寿命考核评价方法,并开展了试验验证,试验结果表明该评价方法可行。 展开更多

关键词 铯原子钟 铯束管 寿命试验 考核评价方法

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铯原子钟速度分布的计算机模型

18

作者 吴文国 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2002年第4期300-302,共3页

基于已建立的小型铯原子钟计算机模型系统 ,研究了铯束原子速度为双峰分布和三峰分布对原子钟微波频谱的影响。分析了在此条件下的钟跃迁微波频谱的主要变化特征 ,并与文献报道的NBS 4磁选态铯原子钟情形和北京大学的小型光抽运铯原子... 基于已建立的小型铯原子钟计算机模型系统 ,研究了铯束原子速度为双峰分布和三峰分布对原子钟微波频谱的影响。分析了在此条件下的钟跃迁微波频谱的主要变化特征 ,并与文献报道的NBS 4磁选态铯原子钟情形和北京大学的小型光抽运铯原子钟的实验结果作了比较和分析 。 展开更多

关键词 铯原子钟 速率分布 计算机模型 微波频谱

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外界电磁场对铯原子钟性能影响的探讨

19

作者 李滚 刘长虹 刘春侠 《国外电子测量技术》 2004年第3期48-50,52,共4页

本文分析了中国科学院国家授时中心六台铯原子钟 5年的数据 ,认为外界电磁干扰对 5 0 71A铯钟性能仍存在影响 ,因此 ,对钟环境进行良好的电磁屏蔽是减小这种影响的一种有效措施 ,应该进一步进行定量研究。

关键词 电磁屏蔽 铯原子钟 电磁干扰 物理机制 频率准确度

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基于分子蒸馏原理的金属铯提纯实验系统研制

20

作者 马寅光 李得天 +4 位作者 陈江 王骥 黄良育 成大鹏 刘苏民 《真空》 CAS 2015年第4期21-24,共4页

为了进一步提高铯原子钟用金属铯原料的纯度，研制了一套刮膜式分子蒸馏实验系统，进行99.5%金属铯的进一步提纯。本文介绍了系统的结构，对系统的真空性能、刮膜器性能进行了实测，最后进行了金属铯提纯实验。实验结果表明：系统的极... 为了进一步提高铯原子钟用金属铯原料的纯度，研制了一套刮膜式分子蒸馏实验系统，进行99.5%金属铯的进一步提纯。本文介绍了系统的结构，对系统的真空性能、刮膜器性能进行了实测，最后进行了金属铯提纯实验。实验结果表明：系统的极限真空度达到4.3×10^-6Pa，工作真空度达到5.0×10^-4Pa，刮膜器转速实现0-300 r/min范围内可调，均符合设计要求。金属铯经过该设备蒸馏后纯度达到99.95%，可以满足铯原子钟的使用要求。 展开更多

关键词 高纯铯 分子蒸馏系统 提纯 铯原子钟

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