Atomfrequenznormale sind hochpräzise Zeitnormale, die sich durch eine hohe Langzeit-Frequenzstabilität und -konstanz auszeichnen, die in der Größenordnung von `10^ -11` bis `10^-14` liegen. Es sind zeitgenaue Messnormale, die die Physikalisch-Technische Bundesanstalt ( PTB) als Zeitreferenz sendet und in Atomuhren einsetzt.
Atomfrequenznormale basieren auf zeitlich konstanten Schwingen von freien Atomen bestimmter chemischer Elemente. Diese Schwingungen entstehen beim elektronischen Übergang zwischen zwei hyperfeinen Energieniveaus der Elektronen in den Atomen der entsprechenden chemischen Elemente und werden als elektromagnetische Strahlung freigesetzt.
Die Elemente mit der höchsten Schwingungskonstanz sind Rubidium 87 (Rb) und Cäsium 133 (Cs). Bei Rubidium beträgt die freigegebene Frequenz 6,834682613 GHz, bei Cäsium 9,192631770 GHz. Die Langzeitkonstanz von Rubidium-Normalen liegt bei `10^-11` bis `10^-13`, bei Cäsium-Normalen ist sie um eine Zehnerpotenz höher, wobei die Werte durch Temperatureinflüsse, durch das Erdmagnetfeld und elektromagnetische Störfelder beeinträchtigt werden.
Atomfrequenznormale werden als Zeitnormale und Frequenznormale eingesetzt, zur Erzeugung von Zeitsignalen, in GPS-Systemen für die Satelliten-Navigation, als hochgenaue Zeitgeber im Bahn-, Flug- und Schiffsverkehr ebenso wie in Telekommunikations- und Mobilfunknetzen, in der Funktechnik, Nachrichtentechnik, Satellitentechnik, Netzwerktechnik und Sendertechnik und in vielen anderen Bereichen. Sie können in kompakter Package-Bauweise als Chip Scale Atomic Clock ( CSAC) oder als Einschubgerät für Gestelle ausgeführt sein.