МОЛЕКУЛЯРНЫЙ ГЕНЕРАТОР
, устройство,
Для возбуждения генерации когерентных колебаний
Электростатич. сортировка молекул по энергетич.
Сортировка молекул по энергетическим состояниям
В дальнейшем были созданы М. г. на ряде
Лит.: Ораевский А. Н., Молекулярные
М. Е. Жаботинский.
А
Б
В
Г
Д
Е
Ё
Ж
З
И
Й
К
Л
М
Н
О
П
Р
С
Т
У
Ф
Х
Ц
Ч
Ш
Щ
Ъ
Ы
Ь
Э
Ю
Я
в котором когерентные электромагнитные колебания генерируются за счёт вынужденных
квантовых переходов молекул из исходного энергетич. состояния в состояние
с меньшей внутр. энергией (см. Когерентность, Квантовая электроника).
М.
г.- первый квантовый генератор, созданный в 1954 Н. Г. Басовым
и
А. М. Прохоровым (СССР) и независимо от них Ч. Таунсом,
Дж.
Гордоном и X. Цейгером (США). Оба варианта этого М. г. работали на молекулах
аммиака NH
необходимо выполнение двух осн. условий: в рабочем объёме прибора количество
частиц в исходном состоянии должно быть больше, чем в состоянии с меньшей
внутр. энергией (инверсия населённостей); должна быть обеспечена
связь между частицами, излучающими в различные моменты времени (положительная
обратная
связь). В М. г. первое условие осуществляется электростатической сортировкой
пучка молекул, а обратная связь при помощи объёмного резонатора,
настроенного
на частоту, равную частоте излучения, сопровождающего переход молекулы
из исходного энергетич. состояния в конечное. Пучок молекул формируется
при вылете молекул из источника в вакуум через узкие отверстия или капилляры
(см. Молекулярные и атомные пучки).
состояниям в М. г. основана на том, что молекулы, обладающие электрич.
дипольным моментом (напр., молекулы NH
в зависимости от энергии (см. Штар-ка эффект). В первом М. г. сортирующая
система представляла собой к в а д-рупольный конденсатор, состоящий из
4 параллельных стержней спец. формы, соединённых попарно с высоковольтным
выпрямителем (рис.). Электрич. поле такого конденсатора весьма неоднородно,
что вызывает искривление траекторий молекул NH
конденсатора и попадают внутрь объёмного резонатора. Молекулы, находящиеся
в нижнем состоянии, отбрасываются в стороны и не попадают в резонатор.
Отсортированный т. о. пучок содержит молекулы, находящиеся в верхнем энергетич.
состоянии. Попадая внутрь резонатора, такие молекулы излучают под воздействием
электромагнитного поля резонатора (вынужденное излучение). Излучённые фотоны
остаются внутри резонатора, усиливая его поле и увеличивая вероятность
вынужденного излучения для молекул, пролетающих позже. Если интенсивность
пучка активных молекул такова, что вероятность вынужденного излучения фотона
больше, чем вероятности поглощения фотона в стенках резонатора, то возникает
процесс самовозбуждения - быстро возрастает интенсивность электромагнитного
поля резонатора на частоте перехода за счёт внутр. энергии молекул пучка.
Это возрастание прекращается, когда поле в резонаторе достигает величины,
при к-рой вероятность вынужденного испускания становится столь большой,
что за время пролёта резонатора успевает испустить фотон как раз половина
молекул пучка. При этом для пучка в целом вероятность поглощения становится
равной вероятности вынужденного испускания (см. Насыщения эффект). Мощность,
генерируемая М. г. на пучке молекул NH
era, стабильность частоты генерации в пределах 10-7 -10-11.
с помощью квадрупольного конденсатора.
др. дипольных молекул, работающие в диапазоне сантиметровых и миллиметровых
волн, и квантовые генераторы на пучке атомов водорода, работающие на длине
волны 21 см. Эти приборы, как и квантовые усилители радиодиапазона,
иногда наз. мазерами. Существует неск. конструктивных вариантов
М. г., отличающихся устройством сортирующих систем, количеством резонаторов
и т. п. К М. г. относят также квантовые генераторы, в к-рых инверсия населённости
уровней молекул достигается не сортировкой, а др. способами, напр. воздействием
вспомогательного электромагнитного поля (накачки), электрич. разрядом и
др. В этом смысле к М. г. можно отнести и квантовые генераторы оптич. диапазона
(лазеры),
рабочим
веществом к-рых служат молекулярные газы (см.
Газовый лазер).
генераторы, М., 1964; Г р и г о р ь-я н ц В. В., Жаботинский М. Е., 3 о
л и н В. CD., Квантовые стандарты частоты, М., 1968; Зингер Дж., Мазеры,
М., 1961; С и г м е н А., Мазеры, пер. с англ., М., 1966.