Квадрупольный конденсатор
Cтраница 2
 |
Схема квадрупольного конденсатора. [16] |
В генераторе рассматриваемого типа это достигается путем отсор-тирования из молекулярного пучка молекул низкого энергетического уровня с помощью так называемого квадрупольного конденсатора. [17]
Заметим, что в мазерах на аммиаке пространственное разделение атомов, находящихся в основном и возбужденном состояниях, осуществляется пропусканием пучка молекул аммиака через квадрупольный конденсатор. [18]
Это означает, что молекулы NH3, дипольный момент которых параллелен полю § и которые, следовательно, находятся на нижнем энергетическом уровне Е, будут по мере прохождения квадрупольного конденсатора перемещаться от его оси к периферии. [19]
В анализаторе этого спектрометра ионы разделяются фильтром масс в поле квадрупольного конденсатора постоянным и высокочастотным напряжением, приложенным к четырем металлическим стержням, располагаемым вдоль камеры прибора. Ионы, получающие наименьшее ускорение в квадрупольном конденсаторе, попадают на коллектор и регистрируются. [20]
Для получения инверсии населенности уровней методом сортировки используют неоднородные магнитные поля, создаваемые многополюсными магнитами. Форма полюсов подобна форме стержней в квадрупольном конденсаторе молекулярного генератора на аммиаке. [21]
Он осуществляет инверсию на-селенностей. В мазере на молекулах аммиака эту роль выполняет квадрупольный конденсатор. [22]
Поле создается квадрупольным конденсатором, между парами стержней к-рого приложены постоянное и ВЧ-напряжения. Пучок ионов вводится в вакуумную камеру анализатора вдоль оси квадрупольного конденсатора через отверстие 1, При фикси-ров. Такие ионы за счет нач. [23]
Под действием упомянутых выше сил все молекулы, находящиеся в непосредственной близости от оси, покидают квадрупольный конденсатор, оставаясь в верхнем энергетическом состоянии. Время пребывания молекул в возбужденном состоянии значительно больше времени пролета их от квадрупольного конденсатора до резонатора. В результате почти каждая молекула, попадающая в резонатор, находится в верхнем энергетическом состоянии. Если резонатор настроен на частоту дипольного перехода, равную примерно 23 8 Ггц, электромагнитное излучение в резонаторе будет усиливаться благодаря инверсии населенностей молекулярного пучка. Когда усиление становится равным величине потерь в полости резонатора или превышает ее, возникают незатухающие колебания. Следовательно, имеются пороговые условия для существования колебаний, а именно необходимо, чтобы усиление колебаний, осуществляемое молекулярной системой, компенсировало потери в резонаторе. [24]
Молекулы аммиака, так же как и молекулы водорода, имеют два энергетических состояния - нижнее, соответствующее симметричной волновой функции, и верхнее - антисимметричной. Инверсную населенность можно получить, если пропустить пучок молекул аммиака через сортирующую систему, представляющую собой квадрупольный конденсатор, электрическое поле которого увеличивается по мере удаления от оси. Эти уровни молекулы аммиака в электрическом поле сдвигаются в разные стороны ( эффект Штарка): верхний уровень сдвигается вверх, а нижний - вниз. [25]
Первые два уравнения соответствуют уравнениям Матье. При а и q, дающих решение уравнений, не входящее в рассматриваемую область, ионы будут испытывать все увеличивающуюся раскачку и, не достигнув коллектора, будут перехватываться электродами квадрупольного конденсатора. [26]
Устройство молекулярного генератора в целом таково: через отверстие поступает пучок молекул аммиака. Напомним, что пучок молекул отличается от газовой струи тем, что в пучке пре-небрегается взаимодействием молекул, таким образом, пучок возможен в условиях достаточного разрежения. Пучок проходит через квадрупольный конденсатор. Молекулы высокой энергии поступают в объемный резонатор, настроенный на волну 1 27 см. Здесь благодаря взаимодействию с волновым полем молекулы переходят на нижний уровень, испуская при этом кванты соответствующей частоты и поддерживая таким образом волновые колебания в резонаторе. Система возбуждается мягко, так как вначале всегда существует некоторое волновое поле в резонаторе, обусловленное тепловым излучением его стенок. Из специфических деталей устройства заслуживает упоминания приспособление для устранения отработанных молекул. Дело в том, что количество впускаемого газа при образовании пучка настолько велико, что откачать его обычными средствами нельзя. Поэтому применяется своеобразный прием: на пути молекул ставится охлаждаемая жидким азотом пластинка, к которой молекулы аммиака примерзают. [27]
Этот метод пригоден в том случае, когда частицы в рабочей среде обладают электрическими или магнитными моментами. Действие неоднородного поля проявляется в том, что частицы с низшими энергетическими уровнями испытывают ускорение ( на них действует сила) в сторону увеличения поля. Эти частицы выталкиваются из квадрупольного конденсатора. Частицы с возбужденными уровнями отклоняются к оси конденсатора, где поле минимально. Таким образом, возбужденные частицы оказываются сфокусированными вдоль оси ( рис. 9.5, а) конденсатора ( резонатора), а частицы с меньшими энергетическими уровнями удаляются из области взаимодействия. [29]
Страницы: 1 2