Изобретатели обратились к электронным приборам. Кандидатом в заместители механического маятника был выдвинут маятник электрический, то есть колебательный контур, соединенный с электронной генераторной лампой.
Правда, электрический маятник оказался тоже не совсем постоянным. Малейшее изменение тока накала лампы, легкое дрожание электродов, неравномерный выход электронов из катода и ряд других причин нарушают правильный ритм колебаний в контуре. Электрический маятник нуждается в надежном регуляторе.
Такой регулятор был найден. Кристаллы горного хрусталя — кварца — обладают весьма полезным свойством: кварцевая пластинка или кольцо, вырезанное из кристалла кварца, под воздействием токов высокой частоты начинают сжиматься и расширяться с частотой переменного тока (рис. 69).
Рис. 69. Кварцевое кольцо — эталон частоты.
Однако не на все частоты кварцевая пластинка отзывается одинаково. Как и камертон, когда его ударят, издает звук только одного, ему свойственного, тона, так и кварцевое кольцо обладает собственной и тоже строго определенной частотой колебаний, которая зависит от размеров и формы кольца. И если ударить кварцевое кольцо, оно начинает колебаться со свойственной ему частотой. Такое кольцо присоединяют к колебательному контуру, частота колебаний которого равна собственной частоте пластинки. В таком контуре пластинка будет служить регулятором, как маятник в стенных часах.
В сочетании с электронной лампой кварцевое кольцо (или пластинка) стало основой часов нового типа — электронно-кварцевых.
Разработка проекта первых советских часов без маятника, без пружин, без гирь или электромагнитов была начата Центральным научно-исследовательским институтом геодезии, аэрофотосъемки и картографии в 1936 году и закончена в 1940 году.
Главной частью точных часов является генераторная лампа, соединенная с кварцевым кольцом. Это кольцо, выточенное из цельного куска кварца, по своим размерам равно круглому карманному зеркальцу: диаметр — 61 миллиметр, а толщина — 10 миллиметров. Кольцо совершает 99 271,05 колебаний в секунду или 5 956 263 колебания в минуту.
Кварцевое кольцо нечувствительно к изменениям силы тяжести или к каким-либо толчкам и сотрясениям, то есть оно не боится как раз того, что больше всего нарушает равномерность качаний обычного маятника. Но и кварц имеет свои недостатки — он чувствителен к изменениям температуры и давления воздуха. Поэтому кварцевое кольцо заключают в плотно закупоренный сосуд. Его обогревает электрическая печь с автоматическим регулятором температуры, и весь механизм одет двойной рубашкой из теплоизолирующих материалов. Температура внутри рубашки постоянна, давление — неизменно. В таких оранжерейных условиях кварцевое кольцо служит прекрасно.