寒假裏，“北京市中學生科技參觀團”到中國計量科學研究院參觀。他們抑製不住強烈的好奇心，東摸摸，西看看。他們很想知道最準的原子鍾是什麼樣的，但使他們感到驚奇的是，原子鍾和他們心目中的鍾表完全不一樣。它既沒有遊絲擺輪，也沒有調速機構，甚至連表針也沒有。5米多長的不鏽鋼管躺在工作台上，像個大炮筒。一人多高的電子線路機櫃立在旁邊。密密麻麻的開關、儀表和不停地閃爍的紅綠指示燈使人眼花繚亂。最後他們終於發現了六個綠瑩瑩的數碼管，隨著均勻的“嘟，嘟，嘟”的秒信號蜂音，不停地閃爍，顯示出時、分、秒的數字。一個小同學想起了電視機屏幕上的數字鍾，不禁脫口而出：“石英技術，譽滿全球，領導世界鍾表新潮流。”惹得大家都笑了。
他正好說對了。這裏離不開“石英技術”。銫原子鍾的一個重要部件就是石英晶體振蕩器。它每秒鍾振蕩500萬次，然後利用分頻電路得到每秒一次的秒信號。再利用六十進位的邏輯電路就可以得到時、分、秒信號了。這部件也可稱為石英鍾。
由於石英晶體的大小、形狀、切割方向和環境溫度等都會影響它的振蕩頻率，而且由於晶體老化，晶體振蕩器的頻率也會隨時間而緩慢地發生微小的變化，所以一台自由運轉的石英晶體振蕩器輸出頻率並不一定等於其標稱值。結果使秒信號以及時、分信號都會隨之不準。
在銫原子鍾裏，石英晶體振蕩器的頻率要不斷地與銫原子的躍遷頻率比較，隨時進行修正。因為二者的頻率相差2000倍，不好直接比較，所以要利用專門的倍頻、綜合電路將晶體振蕩器的頻率提升一個固定的倍數。這個倍數恰好等於二者的頻率比值，由計算獲得，由電子線路實現，提升後的頻率與銫原子躍遷頻率進行比較。通過不斷地比較，石英晶體振蕩器頻率的任何微小變化都能隨時被發現。電子伺服技術鑒別出二者的差異，並產生一個控製信號，自動地去修正石英晶體振蕩器的頻率，使它永遠“鎖定”在銫原子躍遷頻率上。這時晶體振蕩器不再是“自由”的了，而是隨時受到原子係統的監測與控製。這時它的頻率才是等於其標稱值的。
所以我們可以通俗地說，石英鍾加上控製校準它的原子係統就成了原子鍾。
原子係統如何實現對石英鍾的控製與校準呢？奧妙就在大筒子裏。讓我們透過不鏽鋼筒的外殼看看它的內部結構吧！
在管內一端安裝著銫原子爐，另一端安裝著檢測器。金屬銫在爐中加熱後變成蒸氣，從爐縫噴出，經過兩個磁場飛向檢測器。一台高靈敏度的儀器可以測量出是否有銫原子到達檢測器，並能顯示出到達的銫原子數目。
銫原子在磁場中的行為像是一個個小磁針。但是，對於不同能級的原子，它們的磁針方向不同，剛好相差180°。這樣，在飛經不均勻磁場時，
它們所受到的力的方向也恰好相反。因此，一束原子被分裂成兩束，一束向上，一束向下，分屬兩個不同的能級。隻有向下的一束能穿過中央狹縫，繼續前進。當它們穿過第二個同樣不均勻磁場區時，仍然受到同樣的力，繼續向下偏轉。結果是，檢測器什麼也收不到。
讀者可能聽說過關於共振的有趣故事吧：隊列整齊的兵士，用腳步踩斷了大橋。橋的斷裂坍塌不是由於承受不住士兵們的體重，而是由於腳步的頻率與橋的固有振動頻率一致，產生了共振而引起的。
這裏，來自晶體振蕩器的電磁波經過電子係統的處理，其頻率已被提升到與銫原子固有的躍遷頻率一致。這種頻率的電磁波送到大筒子內部對飛行中的銫原子進行照射。這時會發生什麼事情呢？真是妙極了，銫原子也發生了共振。
銫原子平時可以自發地發生能級躍遷，不過數量很有限。但是，在共振時就不同了，大量的原子同時轉變了“立場”，跳到了另一個能級上。當然，磁針的方向和受力的方向也同時改變了。於是，在第二個磁場中，它們不再向下偏轉，而是改為向上偏轉，恰好落在檢測器上。
這樣，根據檢測器收到的發生了共振躍遷的原子數目，就可以判斷晶體振蕩器的頻率是否準確了。
趣聞逸事
奇妙的金屬銫
一提起金屬，我們就會想到，它隻有在熊熊的爐火中才能熔化。可是，也有這樣的金屬，把它放在手心裏，它會像冰塊掉進熱鍋裏那樣，很快地化成液體。銫就是這樣的金屬。金屬銫的熔點不過28.5℃，比人的正常體溫還低.5℃。除了汞也就是水銀以外，它熔點最低的金屬了。銫在元素周期表裏是第一族主族元素，銫的比重稍大於鎂，還很軟。如果有人問，自然界裏最軟的金屬元素是什麼？回答當然是銫。因為它確很軟，比石蠟還軟，莫氏硬度隻有銫的化學性質很活潑，它一與空氣接觸就會披上一身灰藍色的“外衣”，甚至不到一分鍾就自動燃燒起來，發出玫瑰般的紫紅色或者藍色的光輝。如果把它們投到水裏，會立即發生強烈的化學反應，著火燃燒，甚至引起爆炸。