入哈佛后，他转向基于拉比的技术进行精确的分子束磁共振实验。然而，测量结果的精确性很大程度上依赖于磁场的均一性。但拉姆齐发现创造足够均一的磁场非常困难。他在1949年发展了分离振荡场法以达到他想要的精度。拉姆齐与他的博士生丹尼尔·克莱普纳开发了氢原子激微波器以提高测量氕、氘以及氚超精细结构差别的精度，以及研究超精细结构会受到外界电磁场多大的影响。他还参与研制了利用氢激微波器构造的极其稳定的时钟。自1967年以来，秒就定义为铯-133次超精细能级间的跃迁所需时间。这种定义基于拉姆齐的工作。1989年，拉姆齐