молекулярный генератор

МОЛЕКУЛЯРНЫЙ ГЕНЕРАТОР - первый квантовый генератор, в к-ром эл--магн. колебания СВЧ генерировались за счёт вынужденных квантовых переходов молекул NH₃ (см. Квантовая электроника ).M. г. создан в 1954 H. Г. Басовым и A. M. Прохоровым и независимо от них Ч. Таунсом (Ch. Townes), Дж. Гордоном (J. Gordon) и X. Цайгером (H. Zeiger). Оба варианта M. г. работали на пучке молекул аммиака (см. Молекулярные и атомные пучки)и генерировали эл--магн. колебания с частотой w = 24 840 МГц (l = 1,24 см).

Молекулы NH₃, обладающие электрич. дипольным моментом, пролетая через неоднородное электрич. поле, по-разному отклоняются этим полем в зависимости от их внутр. энергии (см. Штарка эффект ).В первом M. г. сортирующая система представляла собой квадрупольный конденсатор, состоящий из 4 параллельных стержней спец. формы, соединённых попарно через один с высоковольтным выпрямителем (рис., а). Электрич. поле (рис., б)такого конденсатора неоднородно, оно вызывает искривление траекторий молекул, летящих вдоль его продольной оси. Молекулы, находящиеся в верх. энергетич. состоянии, отклоняются к оси конденсатора и попадают внутрь объёмного резонатора. Молекулы, находящиеся в ниж. энергетич. состоянии, отбрасываются в стороны. Попадая внутрь резонатора,

возбуждённые молекулы испускают фотоны под воздействием эл--магн. поля резонатора. Энергия этих фотонов усиливает поле в резонаторе, увеличивая вероятность вынужденного испускания для молекул, пролетающих позже (обратная связь). Если вероятность вынужденного испускания фотона больше, чем вероятность его поглощения в стенках резонатора и излучения за его пределы, то интенсивность эл--магн. поля резонатора на частоте перехода быстро возрастает за счёт внутр. энергии молекул. 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 (насыщение). Мощность, генерируемая M. г. на пучке молекул NH₃, равна 10^-11. Созданы M. г. и на др. дипольных молекулах, с l в диапазоне сантиметровых и миллиметровых волн. Они служат в качестве радиоспектроскопов высокого разрешения.

Лит.: Ораевский A. H., Молекулярные генераторы, M., 1964. M. E. Жаботинский.

   <<      Предметный указатель      >>