Фотохимический генератор электромагнитных колебаний

 

(72) Авторы изебретеввв Ю.В. Глазков, Г.П. Шпеньков и Л.А. Хильманович

Белорусский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. В. И. Ленина

foal ) Заявитель (54) ФОТОХИМИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР ЗЛЕКТРОИАГНИТНЫХ

КОЛЕ БАНИЙ

Изобретение относится к квантовой электронике, в частности к мазерной технике, и может быть использовано для создания магнитометров, в магнитных анализаторах спектров, в устройствах связи, а также для исследования механизмов химических реакций и т.п.

Известны генераторы электромагнитных колебаний, в которых используют о ся переходы между различными магнитными состояниями веществ. 8 этих генераторах инверсия населенности магнитных электронных состояний создается путем интенсивного воздействия на активное вещество внешнего источника возбуждения, а условия генерации обеспечиваются внутренней обратной связью при высокой добротности резонирующего элемента устройства. В известных генерирующих системах (спиновые генераторы) условия генерации обеспечиваются за счет внешней обратной связи, охватывающей выход усилителя радиочастоты с резонирующим элементом (3).

Основным недостатком этих устройств является низкая степень инверсной. населенности .магнитных состояний или равновесной намагниченности активных веществ, что требует применения высокодобротных резонирующих систем или большого объема образца и усилителя с высоким коэффициентом усиления.

Наиболее близким к предложенному является фотохимический генератор элек. тромагнитных колебаний, содержащий ампулу с активным веществом, расположенную внутри основного резонансного контура, настроенного на частоту ларморовой прецессии ядер, находящихся в магнитном поле электромагнита, соединенные последовательно предусилитель, усилитель высокой частоты, амплитудный детектор и регистрирующий прибор, кварцевую фокусирующую систему и ртутную лампу для освещения активного вещества, светофильтр, активный шлейф, реактивный шлейф (2).

Недостатком такого способа является слабая эффективность возбуждения генерации, что не позволяет использовать в генераторе активные вещества, дающие относительно слабые эмиссионные сигналы поляризованных ядер. тивности возбуждения генерации и управления ею в устройствах с использованием эффекта поляризации ядер.

Поставленная цель достигается тем, что в фотохимический генератор электромагнитных колебаний, содержащий ам- 1% пулу с активным веществом, расположенную внутри основного резонансного кон1гура, настроенного на частоту ларморовой прецессии ядео, находящихся в маг- нитном поле электромагнита, соединенусилитель высокой частоты, амплитуд- " ный детектор и регистрирующий прибор, кварцевую фокусирующую систему и ртутную лампу для освещения активного вещества, светофильтр, активный шлейф, реактивный шлейф, введены регулируемая резисторно-емкостная цепь обратной связи с постоянным и подстроечным конденсаторами, переменным резистором и цепь тонкой регулировки, состоящая из нагруженного на резистор вторичного резонансного контура, катушка индуктивности которого скрещена с катушкой индуктивности основного резонансного контура, связь между резонансными контурами отрегулирована активным и реактивным шлейфами, выполненными в виде тонких дискового и кольцевого слоев серебра соответственно, нанесенных на торцы подвижных диэлектрических стержней, причем переменный резистор одним выводом соединен с выходом предусилителя высокой частоты, а другим - с постоянным и подстроечным конденсаторами, второй вывод подстроечного конденсатора соединен с нулевой шиной, а постоянного - со входом предусилителя и основным резонансным контуром, ка" тушка индуктивности, переменный конденсатор и нагрузочный резистор вторичного резонансного контура имеют общую точку соединения. Йа чертеже показана структурная схема предлагаемого фотохимического генератора.

Схема содержит ампулу 1 с активным веществом, скрещенную катушку 2

3 894505 4 индуктивности бсновного резонансного контура, скрещенную катушку 3 индуктивности вторичного резонансного контура, кварцевую фокусирующую систему 4, светофильтр 5, ртутную лампу б, электромагнит 7, активный шлейф 8, реактивный шлейф 9, предусилитель 10, усилитель 11 высокой частоты, амплиЦель изобретения - повышение эффек- тудный детектор 12, регистрирующий в прибор 13, конденсатор 14, конденсатор 15, нагрузочный резистор 16, переменный резистор 17, подстроечный конденсатор 18, постоянный конденсатор 19 обратной связи.

Генератор работает следующим образом.

Вращающаяся с постоянной угловой скоростью м ампула 1 с активным веществом расположена внутри скрещенных катушек индуктивности основного 2 и ные последовательно предусилитель, уси- вторичного З колебательных LC-контуров, настроенных на частоту 100 ИГц . и помещенных в магнитное поле электромагнита 7. Активное вещество облучаИ ется испускаемым ртутной лампой б и. прошедшим через светофильтр 5 и кварцевую фокусирующую систему 4 светом.

Скрещенная катушка 2 индуктивности основного резонансного контура с конденсатором 14 образует основной резонансный контур, скрещенная катушка 3 индуктивности вторичного резонансно. го контура с конденсатором 15 и нагрузочным резистором 16 - вторичный контур.

При фотохимически индуцированной отрицательной поляризации ядер активного вещества за счет флуктуаций вектора ядерной намагниченности наводитgQ ся.ЭДС в основном резонансном контуре, которая усиливается в предусилителе 10 и возвращается в основной контур через цепь обратной связи. При подходящих фазовых и амплитудных соотношениях в системе возникает авфз токолебательныи режим на частоте, onи ределяемой условиями ядерного магнитного резонанса активного вещества

М $H<, где Жо- циклическая частота, гиромагнитное отношение ядер, З© Но - напряженность магнитного поля.

Из предусилителя сигнал генерации поступает на усилитель 11 высокой час.тоты, а затем, для регистрации, на амплитудный детектор 12 и регистриру>> ющий прибор 13 (автоматический потенциометр, вольтметр и т.п.}.

Грубая регулировка уровня обратной связи достигается изменением па94505

S 8 раметров цепи обратной связи переменным резистором 17 и подстроечным конденсатором 18, Тонкая регулировка осуществляется перемещением активного 8 и реактивного 9 шлейфов, которые изменяют связь между основным и вторичным контурами, меняя тем самым полное сопротивление основного контура и уровень обратной связи.

Введение регулируемой обратной связи в схему устройства резко повышает эффективность возбуждения генерации и обеспечивает возможность управления ею в зависимости от степени поляризации ядер. Этот положительный эффект четко проявился при работе с активными средами, имеющими различные значения эффективного усиления сигнаJlB поляризованных ядер Э. (Э=

Зо где J " интенсивность равновесного сигнала.ЯИР, 3> - интенсивность сигна. ла поляризованных ядер). В предлагае" мом устройстве устойчивую генерацию получают с активной средой, имеющей эффективное усиление, равное 20-30 (состав среды,Ь 0,3 диметиловый эфир мезопорфина IХ, 0,3 парабензохинон, 0,1 трифторуксусная кислота, растворитель - хлористый метилен, в то время как в известном использовалась среда, имеющая эффективное усиление

1000-3000. Кроме того, увеличение эф. фективности возбуждения позволяет (для известной активной среды) уменьшить интенсивность возбуждающего светового потока в 5- 10 раз.

Испытания показали надежность ра" боты генератора, легкость и удобство получения генерационного режима при небольших значениях эффективного усиления поляризованных сигналов.

Предлагаемый генератор существенно расширяет возможность получения генерации с различными активными среда" ми, создает предпосылки для построения компактных магнитометров, радиочастотных мазеров и других устройств. !

Формула изобретения

Фотохимический генератор электромагнитных колебаний, содержащий ампулу с активным веществом, расположенную внутри основного резонансного кон тура, настроенного на частоту ларморовой прецессии ядер, находящихся в у магнитном поле электромагнита, соединенные последовательно предусилитель, усилител ь высокой частоты, амплитудный детектор и регистрирующий прибор, кварцевую Фокусирующую систему и ртутlO ную лампу для освещения активного вещества, светофильтр, активный шлейф, реактивный- шлейф, . о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения эффективности возбуждения генераИ ции, в схему генератора введены регу-, лируемая резисторно-емкостная цепь обратной связи с постоянным и подстроечным конденсаторами, переменным резистором и цепь тонкой регулировки, Ю состоящая из нагруженного на резистор вторичного резонансного контура, катушка индуктивности которого скрещена с катушкой индуктивности основного резонансного контура, связь. между резоИ нансными контурами отрегулирована активным и реактивным шлейфами, выполненными в виде тонких дискового и кольцевого слоев серебра соответственно, нанесенных на торцы подвижных диэлекЗв трических стержней, причем переменный резистор с одним выводом соединен с выходом. предусилителя высокой частоты, а с другим — с постоянным и подстроечным конденсаторами, второй вывод под>> строечного конденсатора соединен с ну;левой шиной, а постоянного - со входом предусилителя и основным резонан сным контуром, катушка индуктивности, переменный конденсатор и нагрузочный е резистор вторичного резонансного контура имеют общую точку соединения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1 ° Померанцев Н.И., Рыжков B.И,, И Скроцкий Г.В. Физические основы квантовой магнитометрии. M., "Наука", 1972, с. 304-305.

2. Авторское свидетельство CCCP по заявке 1 2623992/18-25 (079105), кл. G 01 К 27/78, Н 01 S 1/00, 1978 (прототип) °

Составитель В. Покатилов

Редактор Н. Гришанова Техред F. Наточка Корректор A. Дзятко, ° 4В

Заказ 11472/б8 Тираж 910 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета. СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 1-35» Рауаская наб, д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4