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Erste Vergleichsmessungen zwischen den Caesium-Fontänen CSF1 und CSF2

13.10.2009

Der Bau der zweiten Caesium-Fontäne CSF2 der PTB wurde mit dem Ziel begonnen, für interne Vergleiche zwei primäre Uhren mit möglichst kleinen Unsicherheiten der Realisierung der SI-Sekunde zur Verfügung zu haben. Wenn auch das grundlegende Funktionsprinzip beider Fontänen identisch ist, so sind doch in die Konstruktion von CSF2 Erkenntnisse aus dem Betrieb von CSF1 eingeflossen, die für die Zukunft geringere systematische Unsicherheiten erwarten lassen, als sie mit CSF1 konstruktionsbedingt realisierbar sind [1]. CSF2 befindet sich zur Zeit in der Phase der Evaluierung des Unsicherheitsbudgets. Erste Ergebnisse liegen bereits vor, so dass die Möglichkeit genutzt wurde, CSF2 mit CSF1 zu vergleichen und zu überprüfen, ob beide Fontänen im Rahmen ihrer gegenwärtigen Unsicherheitsbudgets miteinander übereinstimmen.

Die seit dem Jahr 2000 in Betrieb befindliche Fontäne CSF1 weist zur Zeit eine systematische Unsicherheit von 0,9 x 10-15 auf und zeigt eine Instabilität von 1,4 x 10-13 (τ/s)-1/2, wobei τ die Mittelungszeit angibt. Die fortschreitende Unsicherheitsevaluierung von CSF2 ergibt momentan ebenfalls eine systematische Unsicherheit von 0,9 x 10-15 bei einer Instabilität von 2,2 x 10-13(τ/s)-1/2.

Die Abbildung zeigt die Ergebnisse von Vergleichsmessungen, die sich in der Summe über eine knappe Woche erstreckt haben. Die mittlere relative Frequenzdifferenz (rote Linie) beträgt 0,94 x 10-15. Berücksichtigt man neben der statistischen Messunsicherheit von 0,37 x 10-15 die systematischen Unsicherheiten beider Fontänen von jeweils 0,9 x 10-15, zeigt das Ergebnis eine gute Übereinstimmung der beiden Fontänen im Rahmen der Gesamtmessunsicherheit von 1,33 x 10-15. Derartige Vergleichsmessungen werden auch in Zukunft regelmäßig durchgeführt werden, um Aussagen über die korrekte Funktion beider Fontänen zu erhalten.
Relative Frequenzdifferenzen zwischen den Fontänenuhren CSF1 und CSF2.

Abb. 1: Relative Frequenzdifferenzen zwischen den Fontänenuhren CSF1 und CSF2. Gezeigt sind neben den statistischen Messunsicherheiten der Einzelwerte der gewichtete Mittelwert (rote Linie) und die statistische -Unsicherheit des Mittelwertes (rote gestrichelte Linien).



Literatur:

 [1]       R. Wynands, D. Griebsch, R. Schröder, <st1:place>S. Weyers</st1:place>, Current status of PTB's new caesium fountain clock CSF2, in: Proceedings of the 20th European Frequency and Time Forum (EFTF), Braunschweig, S. 200 (2006)



Ansprechpartner:
Name:Stefan Weyers
Fachbereich:4.4, Zeit und Frequenz
Arbeitsgruppe:4.41, Zeitnormale