铯原子喷泉钟作为复现“秒”定义的时间频率基准装置，具有最高的准确度性能，在航天航空、精密定位、基础物理、大地测量等领域有着广泛应用。铯原子喷泉钟是以冷原子粘团为工作介质。研究制备数目大、温度低的冷原子粘团是研制高性能铯原子喷泉钟的关键。原子跃迁几率的探测效率直接影响铯原子喷泉钟的性能。本论文的研究内容围绕铯原子喷泉钟研制展开，包括应用慢速原子束制备冷原子粘团与铯原子喷泉钟探测区装置的设计和实现两部分。1.分析了喷泉钟运行所需要真空度并提出设计方案，完成了真空系统，冷原子粘团制备区真空度优于1.6×10^-7Pa，原子激励飞行区真空度优于3.8×10^-7Pa；2.在激光系统的的设计和研制中，提出了激光扩束镜一体化设计方案，并完成了对冷却光特质的调校。实验获得了的冷原子粘团直径约6mm、数目（1.8±0.3）×10⁸、温度10.72±0.69μK；3.研究了不同实验参数对于冷原子粘团原子数目的影响，获得了最佳实验参数，激光失谐量-14.3MHz，激光功率8mW；4.分析选择了双能级荧光探测法为原子跃迁几率探测方案，设计并实现了探测光学系；5.研制了荧光收集系统，效率4%～5%；6.实验获得了喷泉钟标志性信号——Ramsey干涉条纹。