Máy phát lượng tử _ Maser các loại Radar

Năm 1951 giáo sư Charles Townes trường Đại học Columbia, New York chú ý đến sự khuếch đại của vi sóng.- Năm 1953, ông cùng hai sinh viên tốt nghiệp J.P.Gordon và H.J.Zeiger thực hiện thí nghiệm mang tên MASER và đã thành công, tuy nhiên MASER đầu tiên đó không tạo ra tia sóng một cách liên tục và phải chi phí khá tốn kém...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Máy phát lượng tử _ Maser các loại RadarMÁY PHÁT LƯỢNG TỬ_MASERMÁY• MASER là tên viết tắt của cụm từ Microwave Amplification by Stimulation Emission of Radiation và có nghĩa là Khuếch đại sóng vi ba bằng phát xạ kích thích.• Nguyên lý bức xạ cưỡng bức là nền tảng hoạt động của MASER.• MASER và LASER có cơ chế hoạt động giống nhau, chỉ khác là MASER hoạt động với tần số photon ở vùng vi sóng còn LASER hoạt động trong phổ cực tím, ánh sáng hay hồng ngoại. LỊCH SỬ- Năm 1900, Max Planck chứng minh năng lượng của sóng điện từ không liên tục mà là những phần tử rời rạc với mức năng lượng tương ứng với tần số của sóng. Max Planck- Năm 1916, A.Einstein đưa ra lý thuyết của bức xạ cưỡng bức: Nếu chiếu những nguyên tử bằng một sóng điện từ, sẽ có thể xảy ra một bức xạ “được kích hoạt” và trở thành một chùm tia hoàn toàn đơn sắc, ở đó tất cả những photon phát ra sẽ có cùng một bước sóng. Albert Einstein LỊCH SỬ- Năm 1951 giáo sư CharlesTownes trường Đại họcColumbia, New York chú ýđến sự khuếch đại của visóng.- Năm 1953, ông cùng hai tốt nghiệpsinh viênJ.P.Gordon và H.J.Zeigerthực hiện thí nghiệm mangtên MASER và đã thànhcông, tuy nhiên MASER đầu Townes (trái) và Gordon (phải) vàtiên đó không tạo ra tia sóng maser amoniac tại đại họcmột cách liên tục và phải chi Colombiaphí khá tốn kém. LỊCH SỬCùng thời gian này, 2 nhà khoahọc Xô Viết là N.Batsov vàA.Prokhorov cũng phát minh ramáy khếch đại vi sóng phóng tialiên tục dùng nhiều hơn 2 mứcnăng lượng. Nó phóng ra tia liêntục không cho các điện tửxuống mức năng lượng cơ bảnnên vẫn giữ tần suất.Ba nhà khoa học nhận giảiNobel vật lý lĩnh vực điện tửlượng tử, dẫn đến tạo ra máydao động và phóng đại trên Prokhorov, Townes và Basovthuyết maser-laser 1964.KĨ THUÂT MASER ̣- Có nhiêu loai MASER. Tóm tăt thanh 2 loai: MASER chât ̀ ̣ ́ ̀ ̣ ́khí và MASER chât răn, chưa có lý thuyêt về MASER chât ́́ ́ ́long. Trong môi loai có nhiêu loai nhỏ hơn. VD: MASER ̉ ̃ ̣ ̀ ̣chât răn có nhiêu loai khac nhau như 2 mức răn và 3 mức ́́ ̀ ̣ ́ ́ ́ ́khuêch tan.-Khi hoat đông, nhiêu loai MASER sử dung heli long để ̣ ̣ ̀ ̣ ̣ ̉lam lanh nhiêt độ xuông dưới 4K=>lam giam tiêng ôn tao ra ̀ ̣ ̣ ́ ̀ ̉ ́ ̣̀bởi sự rung đông cua electron, hat nhân và cac hat khac. ̣ ̉ ̣ ́ ̣ ́- Có môt số chât hoa hoc có khả năng khuêch tan. Trong đó ̣ ́ ́ ̣ ́ ́có nước, bazơ, amoniac, metanol, formon, monoxit silic vàion hiđrô. Cac MASER khí trơ là ví dụ cho môi trường ́khuêch tan không phân cực. ́ ́ ̣ PHÂN LOAI MASER MASER MASERMASER tự nhiênnhân tạo ̣MASER NHÂN TAOCác chuỗi nguyên tử hoặc phân tử được kích thích đểhình thành nên phản ứng dây chuyền.- Ban đầu đưa dòng điện vào một khoang chứa đầy cácnguyên tử hoặc phân tử:Quá trình phát xạ xảy ra: các nguyên tử từ trạng tháiban đầu được đẩy lên trạng thái kích thích, rồi từ trạngthái kích thích ngắn chuyển sang trạng thái không ổnđịnh dài. ̣MASER NHÂN TAO Các nguyên tử này được tích lũy ở cùng một vị trí và có cùng một trạng thái. Dòng MASER, phát xạ kích thích, xuất hiện khi tất cả các nguyên tử tích lũy đó đồng thời tạo một bước chuyển pha, rơi xuống trạng thái ban đầu và giải phóng năng lượng với bước sóng của bức xạ sóng vi ba. Dòng bức xạ này sẽ tương tác với các nguyên tử còn chưa rơi khác, kích thích chúng giải phóng thêm photon cùng pha, cùng tần số và cùng hướng bay, dẫn đến phản ứng dây chuyền.- Vòng tròn màu đỏ lớn là một phân tử ở trạng thái kích thích năng lượng cao của quá trình chuyển đổi maser.- Vòng tròn nhỏ màu xanh: phân tử ở mức thấp hơn (mức cơ bản).- (a) photon bước sóng l (màu xanh lá cây) kích thích các phân tử trong trạng thái cao.- (b) phân tử đầu tiên bức xạ cảm ứng sinh ra hai photon có bước sóng l.- (c) các photon gây bức xạ cảm ứng hai phân tử tiếp theo, kết quả cho bốn photon bước sóng l.- (d) quá trình tiếp tục và các photon tăng gấp đôi số lượng. ̣MASER NHÂN TAO• Máy phát lượng tử gồm: một buồng cộng hưởng và môi trường có khả năng khuếch đại só ...