中國原子鐘行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及前景趨勢分析

     原子鐘是利用原子躍遷頻率穩(wěn)定的特性來獲取精準(zhǔn)時間頻率信號的設(shè)備，其研發(fā)涉及量子物理學(xué)、電學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)等眾多學(xué)科，目前國際上僅少數(shù)國家具有獨立研制能力。星載原子鐘主要應(yīng)用于導(dǎo)航系統(tǒng)，分為氫原子鐘、銣原子鐘和銫原子鐘３種。

    30年代，拉比和他的學(xué)生們在哥倫比亞大學(xué)的實驗室里研究原子和原子核的基本特性。也就是在這里，他們在依靠這種原子計時器來制造時鐘方面邁出了有價值的第一步。在其研究過程中，拉比發(fā)明了一種被稱為磁共振的技術(shù)，依靠這項技術(shù)，他便能夠測量出原子的自然共振頻率。為此他還獲得了1944年諾貝爾獎。同年，他還首先提出“要討論討論這樣一個想法”（他的學(xué)生這樣說道），也就是這些共振頻率的準(zhǔn)確性如此之高，完全可以用來制作高精度的時鐘。他還特別提出要利用所謂原子的“超精細(xì)躍遷”的頻率。這種超精細(xì)躍遷指的是隨原子核和電子之間不同的磁作用變化而引起的兩種具有細(xì)微能量差別的狀態(tài)之間的躍遷。在這種時鐘里，一束處于某一特定“超精細(xì)狀態(tài)”的原子束穿過一個振蕩電磁場。當(dāng)原子的超精細(xì)躍遷頻率越接近磁場的振蕩頻率，原子從磁場中吸收的能量就越多，從而產(chǎn)生從原始超精細(xì)狀態(tài)到另一狀態(tài)的躍遷。通過一個反饋回路，人們能夠調(diào)整振蕩場的頻率直到所有的原子完成了躍遷。原子鐘就是利用振蕩場的頻率即保持與原子的共振頻率完全相同的頻率作為產(chǎn)生時間脈沖的節(jié)拍器。

資料來源：博思數(shù)據(jù)整理

     據(jù)博思數(shù)據(jù)發(fā)布的《2018-2023年中國原子鐘市場分析與投資前景研究報告》標(biāo)明：原子鐘行業(yè)市場主要集中在北美、歐盟、亞洲和俄羅斯等地區(qū)，其中，北美地區(qū)占比41%，亞洲地區(qū)占比29%，歐盟地區(qū)占比15%，俄羅斯占比14%。

中國原子鐘制造所屬行業(yè)產(chǎn)成品分析

數(shù)據(jù)來源：國家統(tǒng)計局、博思數(shù)據(jù)整理

近年來我國原子鐘行業(yè)市場產(chǎn)量不斷提高，2017年我國原子鐘產(chǎn)量為1246臺，具體如下：

2013-2017年中國原子鐘行業(yè)市場供給情況

資料來源：博思數(shù)據(jù)整理

頻率標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展對于一個國家的經(jīng)濟、科學(xué)與技術(shù)、國防與社會安全有著相當(dāng)?shù)闹匾�意義，由于制造、交通運輸、通訊和信息技術(shù)的不斷飛速發(fā)展，時間和頻率測量的準(zhǔn)確度和精確度也越來越高。導(dǎo)航、定位、測地學(xué)、天文觀測、網(wǎng)絡(luò)授時和同步都需要高穩(wěn)定度和準(zhǔn)確度的頻率標(biāo)準(zhǔn)。原子鐘作為一種高精度的計時儀器,目前已經(jīng)應(yīng)用在了人類活動的很多領(lǐng)域，在工作和生產(chǎn)中發(fā)揮著巨大的作用。未來隨著科技水平的不斷提高，越來越多的新興行業(yè)對于時間的精確度要求將不斷提高，原子鐘的未來市場需求旺盛。

作為一種高精度的計時裝置，原子鐘最重要的應(yīng)用當(dāng)然是高準(zhǔn)確度的時間計量服務(wù)。在我國，人們通常根據(jù)重要電視臺播報的時間來校準(zhǔn)自己的時鐘，而校準(zhǔn)這一時間的時鐘就是銫原子鐘。由于銫原子鐘準(zhǔn)確度較高，可以達到幾千萬年只差一秒或者更高的程度，因此被廣泛地用作基準(zhǔn)時鐘。我們每天從電視、廣播或者網(wǎng)絡(luò)等得到的報時服務(wù)，就是原子鐘這一應(yīng)用的最大體現(xiàn)。而據(jù)英國《每日電訊報》的報道，美國研究人員已經(jīng)制造出了最守時的原子鐘，其精度高達3億年內(nèi)只差一秒，是目前最精確的原子鐘，可用于調(diào)整國際時區(qū)以及衛(wèi)星系統(tǒng)。