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原子弹簧式一次频率标准(JF-1)
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独立行政机构国立产业技术综合研究所[会长吉川博之]（以下简称“AIST”）
计量标准研究部8842_8872
主频标准装置(JF-1)”研制成功。在传统方法中，铯原子被加热并与微波相互作用，但在新采用的原子弹簧方法中，
激光冷却通过应用技术，我们将原子的热运动抑制到最大限度，并允许它们与微波相互作用。结果，他们能够延长交互时间，提高测量分辨率，并通过减少多普勒效应和相对论效应成功地提高精度。与传统方法相比，精度提高了一个数量级以上。
秒的定义的相对偏差是 14×10
-15之内，这意味着它每2000万年不会偏差哪怕一秒。今后，该原子钟将作为国际标准时间
协调世界时 (UTC)的进展，我们将为国际社会在科技领域做出贡献。此外，作为一种精确的时频源，它有望应用于包括基础研究在内的广泛领域。
○国际原子时开发和运行实现第二个频率定义所需的主要频率标准国际度量衡委员会 (CIPM)已向各国标准化实验室提出了建议，但只有有限数量的实验室提出了此类建议。
○AIST是日本第一个进行原子钟研发的机构，迄今为止已制定了四种主要频率标准来监测协调世界时的进展。这次，我们成功开发了日本第一台采用新方法的原子钟，即原子弹簧法主频率标准（JF-1）。其精度比传统方法提高约20倍，与秒定义的相对偏差为14×10-15（按比例每 2000 万年不到 1 秒）。
○在传统方法中，使用在烤箱中加热的原子与微波相互作用，并控制微波的频率以匹配铯原子的独特频率（=秒的定义）。另一方面，新采用的原子弹簧方法利用激光辐射压力将原子冷却到接近绝对零，并使它们在低动量状态下与微波相互作用。因此，
1。铯原子与微波之间的相互作用时间更长
→测量分辨率提高（可以测量到更低的数字）
2。可以减少多普勒效应和相对论效应
→数值的准确性提高（可以更准确地实现“秒的定义”）
然而，为了做到这一点，需要捕获并冷却原子，然后将它们发射出去，这需要超高真空等先进技术，他们成功地开发了这项技术。
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原子弹簧式一次频率标准（JF-1）结构图
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○ 通过运行已开发的高精度原子钟“原子弹簧一次频率标准（JF-1）”，预计将提高国际标准时间协调世界时的准确性。未来，我们计划通过定期监测协调世界时，为国际社会在科技方面做出贡献，并扩大其作为精确时频源的用途，例如将其应用于卫星定位技术。
高精度原子钟“基频标准”是一种监测世界标准时间进展的装置，协调世界时是世界各地的标准时间，经过各国标准组织的努力，其精度得到了提高。特别是近10年来，一种称为原子弹簧法的新方法被提出，并由初级时频研究所（LPTF，法国）制定了第一个初级标准，带动了各国采用类似方法制定初级标准。然而，存在许多技术挑战，例如使用激光进行原子操纵，迄今为止只有LPTF（目前为BNM-Syrte）、美国商务部国家标准与技术研究所（NIST）和德国物理与技术研究所（PTB）的技术投入运行。
此外，这些原子弹簧式一次频率标准使用频率不高，常规式一次频率标准数量也不足，无法准确检测协调世界时的行进是否符合秒的定义。国际度量衡委员会（CIPM）已发出建议，要求各国研究机构制定一次频率标准。
AIST从工业科学技术厅时代起就一直独立开发和运营一次频率标准，迄今为止已经开发和运营了四种传统的一次频率标准：NRLM-1至NRLM-4。 1990年代初，他是最早将原子激光冷却技术引入时间和频率标准领域的人之一，并开始研究铯原子的激光冷却和运动控制，这是第二个定义的基础。
1998年，我们利用科技促进协调基金开始研制铯原子弹簧式一次频率标准，到2001年，我们完成了第一个实用标准JF-1的运行检查，并开始评估其精度。
2003年5月，我们在国际时间和频率会议上报告了JF-1的性能，包括对其准确性的评估。我们很快将使用JF-1来测量协调世界时的进展，并向国际计量局（BIPM）报告这些值。
除了开发利用原子弹簧法操作一次频率标准所必需的激光冷却技术以及使之成为可能的超高真空技术之外，我们还独立开发了控制激光光源和微波发生器所需的控制装置的硬件和软件，并将其作为实用标准进行操作。结果，通过将原子冷却到接近绝对零的温度并抑制其运动，他们成功地调节了铯原子的跃迁频率（9 192 631 770 Hz），这是秒的定义。
此时，我们研究了与微波相互作用区域的磁场状态，以及原子的密度和运动状态，发现初级频率标准的精度，即微波频率与秒定义的偏差为14×10-15
通过定期监测国际标准时间协调世界时 (UTC) 的进展，我们旨在提高其准确性，并为国际社会在科技领域做出贡献。此外，作为一种精确的时频源，它有望在基础研究等广泛领域得到应用，如改进卫星定位技术、基本物理常数的精密测量、相对论和量子力学的验证、引力波探测等。