Struttura del campione primario.

Si ricorda la definizione di secondo (v.) per il quale è necessario costruire un adeguato campione primario. Esso è costituito come in figura .

Figure: Campione primario di Ramsey.

Il forno produce gli atomi di Cesio, un collimatore realizza il raggio di atomi. Il raggio passa attraverso un magnete non lineare A, che sceglie solo gli atomi nel desiderato stato di energia iperfine. Gli atomi entrano nella cavità a microonde ed interagiscono con essa in presenza di un campo magnetico costante che provoca la struttura iperfine. La frequenza favorisce il salto dal livello iperfine occupato all'altro. All'uscita della cavità, il magnete non lineare B sceglie solo quegli atomi che erano già stati scelti da A e che in più hanno subito la transizione di stato. Questi atomi sono ionizzati e mandati ad uno spettrometro di massa e ad un moltiplicatore elettronico. Quando la frequenza della radiazione a microonde applicata coincide con quella di risonanza della transizione iperfine, l'uscita del moltiplicatore di elettroni è al massimo. Per capire se si è scelta la frequenza opportuna si sfrutta lo spettrometro: variando, infatti, la frequenza di partenza si rileva maggiore o minore luminosità. In corrispondenza della linea spettrale più luminosa si avrà la frequenza opportuna in quanto più atomi sono rilevati dallo spettrometro stesso. I livelli scelti sono quelli che meno risentono della presenza del campo magnetico esterno nella definizione della frequenza di transizione. La frequenza della radiazione a microonde generata dalla sorgente è sintetizzata a partire da un oscillatore a quarzo di precisione la cui frequenza è continuamente aggiustata dal ciclo di reazione in modo da assicurare il massimo all'uscita del moltiplicatore. La frequenza di partenza dell'oscillatore al quarzo è $5MHz\div10MHz$. Un orologio secondario molto usato è quello al rubidio. I concetti di base sono legati però al principio d'indeterminazione che può leggersi come:

$$\Delta f\cdot t\cong1$$

la quale dice che la grandezza spettrale $\Delta f$ è legata al tempo d'osservazione $t$, che evidenzia come per osservare piccole variazioni della suddetta grandezza si devono considerare tempi d'osservazione grandi. Detto $Q$ il fattore di merito si può scrivere:

$$\Delta f\cdot t\cong1$$

$$\Delta f\cong\frac{1}{t}$$

ma essendo:

$$Q=\frac{f}{\Delta f}$$

si ha:

$$\Delta f=\frac{f}{Q}$$

ovvero:

$$\frac{1}{t}\cong\frac{f}{Q}$$

dalla quale si desumono le frequenze da utilizzare.