一种用于守时系统的小型冷原子钟装置及方法,在原子炉的原子束出射方向设置有二维磁光阱，从二维磁光阱出射的原子束通过准直装置进入三维磁光阱，磁控管微波腔放置于三维磁光阱内部，冷原子制备完成后，原子团借助重力作用进入磁控管微波腔，原子团经过磁控管微波腔后进入环形微波腔，通过环形微波腔的原子进入布居数探测装置，布居数探测装置与离子泵相连接，离子泵维持整个系统的真空环境，系统外部依次设置有三层坡莫合金材料制成的磁屏蔽筒，其中，在三维磁光阱与环形微波腔中间还设置有光学快门，允许冷原子装载和微波激励过程并行实施；本实用新型具有结构紧凑、工作周期短等优点，可显著降低冷原子钟的成本和体积。