Il settore di tempo e frequenza svolge attività di ricerca nei seguenti campi:

• Generazione della scala di tempo italiana, disseminazione e confronti di tempo e frequenza;
• Campioni atomici di frequenza e sintesi di frequenza;
• Algoritmi e metodi matematici applicati alla metrologia e alle scale di tempo.

La scala nazionale di tempo UTC(IT) è basasta su cinque orologia a fascio di Cesio e su due maser all'Idrogeno: a partire dal giugno 2006 è stata generata direttamente da un maser all'idrogeno coadiuvato da un AOG (generatore ausiliario di offset), migliorando così la stabilità a breve e medio termine della scala, raggiungendo il livello di 4×10^-13 (costante di tempo = 1 s) e di 1×10^-14(costante di tempo = 1 g) in termini di varianza di Allan. Lo scarto di tempo tra UTC(IT) ed UTC è stato mantenuto entro 30 ns per il 97% del tempo nel corso del 2006. Il massimo scostamento in frequenza (su 5 giorni) della scala di tempo è stato di 3×10^-14 (3 σ). La scala di tempo UTC(IT) è confrontata ogni due ore con quelle generate da una decina di altri laboratori europei ed americani mediante la tecnica Two Way Satellite Time and Frequency Transfer (TWSTFT), tecnica nota come due vie. Il collegamento a due vie tra l'INRiM ed il PTB è stato calibrato con un'incertezza pari a 1,3 ns e viene normalmente utilizzato del BIPM per collegare gli orologi INRiM al TAI. Oltre al regolare contributo fornito da INRiM alla generazione della scala di tempo atomica internazionale TAI a cura del BIPM, il settore ha anche inviato regolarmente i dati di sincronizzazione via GPS-CF, TWSTFT e GPS-P3. Questi ultimi, ottenuti mediante un ricevitore geodetico, a partire dal file RINEX, sono anche inviati al centro GeoDAF dell'agenzia Spaziale Italiana (ASI), per l'utilizzo da parte di EUREF e dell servizio Internazionale GNSS (IGS). INRIM ha contribuito regolarmente al "real-time network prototype" operato da IGS Real Time Working Group, al fine di sviluppare uno strumento che consenta di stimare in tempo reale il comportemento della scala di tempo UTC(IT) rispetto ad altri riferimenti internazionali. La disseminazione di UTC(IT) in tempo reale avviene attraverso SRC (Segnale RAI Codificato), il servizio CTD (Codice Telefonico di Data), ed infine attraverso due time server NTP (Network Time Protocol), ntp1.inrim.it, ntp2.inrim.it.

Scarto di tempo della scala di tempo italiana UTC(IT) rispetto ad UTC.

Nel corso del 2006 il campione di frequenza a fontana di cesio dell'INRiM è stato impiegato tre volte per calibrare la scala di tempo internazionale TAI (circolari T 218,224 e 228). L'incertezza finale di dette calibrazioni è variata tra 1.8 ed 1.4×10^-15. In collaborazione con il dipartimento di Geodesia del Politecnico di Torino l'altezza sul Geoide di un punto dell'INRiM è stata misurata con un' incertezza di 10 cm. Questa misura è importante per permettere la realizzazione dell'unità di tempo SI, unità che per l'appunto è definita sul Geoide, ad un livello di incertezza pari a 1×10^-17; livello che può essere raggiunto dalla nuova generazione di campioni primari di frequenza ottici. La realizzazione della seconda fontana INRiM è proseguita con la realizzazione del banco ottico e con la definizione del disegno della struttura fisica che è attualmente in fase di produzione. La costruzione del campione di frequenza ottico basato su di una riga del Yb,è proseguita con la realizzazione della struttura da vuoto e con la costruzione della cavità di duplicazione ottica, necessaria a produrre la luce a 399 nm da impiegarsi per il raffreddamento laser. Infine l'attività di ricerca sui campioni di frequenza a vapori di rubidio in cella ha portato alla realizzazione di un prototipo di Maser Impulsato a Pompaggio Ottico (POP). La misura delle caratteristiche di stabilità di questo prototipo ha fornito valori estremamente interessanti. La varianza di Allan del prototipo è stata misurata essere pari a 1×10^-12 a 1 secondo, ed è stato osservato sino a tempi di misura pari ad alcuni giorni esclusivamente rumore bianco di frequenza, osservando una stabilità relativa pari a 4×10^-15 a due giorni.

Struttura da vuoto del fascio di Yb.

Il reparto di tempo e frequenza partecipa allo sviluppo del sistema Galileo in collaborazione con industrie aero-spaziali europee e con l'agenzia spaziale europea (ESA). All'inizio del 2006 è stata lanciata una fase sperimentale del sistema chiamata "Galileo System Test Bed V2 (GSTBV2)", ed INRiM ha partecipato ospitando un prototipo di ricevitore Galileo con il compito di generare un segnale di riferimento per il sistema di prova e con il compito di analizzare e caratterizzare i dati di orologio che arrivano dal primo satellite Galileo. Nella figura di seguito viene riportato il prototipo di ricevitore e lo schema dell'installazione sperimentale all'INRiM. INRIM è anche coinvolto in due ulteriori progetti:

• Sviluppo di Galileo (fase CDE1) supportato da ESA: INRiM contribuisce allo sviluppo del laboratorio di Tempo di Galileo chiamato Precise Time Facility, occupandosi degli algoritmi per la generazione della scala di tempo.
• Prototipo del "Galileo Time Service Provider (TSP)", supportato questo dall'unione Europea Prototype, INRiM contribuisce come laboratorio che fornisce orologi e misure di confronto per la scala di tempo UTC(k) occupandosi delle relazioni tra il TSP ed il BIPM e con le altre principali organizzazioni di standardizzazione.

Prototipo del ricevitore Galileo generazione del segnale di riferimento Galileo all'INRIM.