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System zur Lieferung, insbesondere zur Erregung, Verstärkung bzw. Frequenzmodulation von Mikrowellenenergie
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da infolge der Gleichheit der Frequenzen ein sogenannter induzierter Übergang vor sich geht und hiedurch die Energie der Gesamtstrahlung durch eine induzierte Emission zunimmt. Diese Leistungszunahme ist proportional zu der Leistung der zu verstärkenden Mikrowellen, wobei die beiden Vorgänge phasengerecht sind, so dass im Verstärkerraum eine lineare Leistungsverstärkung stattfindet.
Die Anregung des aktiven Stoffes auf ein höheres Energieniveau erfolgte bei den bekannten Verstärkern der beschriebenen Art durch Bestrahlung des aktiven Stoffes mit Mikrowellen, deren Frequenz höher war als die Frequenz der zu verstärkenden Mikrowellen. Eine Art der Versorgung des höheren Energieniveaus mit Elektronen der gewünschten Zahl bestand auch in der räumlichen Trennung von denjenigen Atomen oder Molekülen voneinander, die Elektronen auf verschiedenen Energieniveaus haben. Die erwähnte erste Art der Erregung bedingt eine Mikrowellenquelle höherer Frequenz und verhältnismässig hoher Leistung, was an sich kostspielig und umständlich ist. Die an zweiter Stelle genannte Art fordert ein ziemlich starkes und inhomogenes Feld, was ebenfalls umständlich ist.
Eine weitere Schwierigkeit-die bei der Frequenzmodulation vorkambestand darin, dass die Frequenz der verstärkten Mikrowellen nur durch eine Abänderung der Frequenz der Bestrahlungsenergie und somit durch eine entsprechende Abänderung der Mikrowellenquelle veränderlich war.
Die Erfindung bezweckt die Behebung dieser Schwierigkeiten und die Schaffung eines Systems der oben beschriebenen Art, das auch zur einfachen Frequenzmodulation bzw. zur Erregung von Mikrowellen als Oszillator verwendet werden kann, ohne dass hiezu eine Mikrowellenquelle erforderlich wäre. Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass bei geeigneter Polarisation von Lichtstrahlen diese zum Anregen der Valenzelektronen des aktiven Stoffes auf mindestens ein vorbestimmtes Energieniveau unter den höheren aufgespalteten Energieniveaus verwendet werden können.
Demgemäss besteht die Erfindung darin, dass die zum Anregen der Valenzelektronen des aktiven Stoffes dienenden elektromagnetischen Wellen dem erlaubten Übergang vom Grund-
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zustand auf das ausgewählte höhere Unterniveau des aufgespalteten angeregten Energieniveaus entsprechend polarisierte Lichtstrahlen sind, deren Polarisationgleichzeitigden Übergang vom Grundzustand auf die ausgewählten niedrigeren Unterniveaus des gleichen aufgespalteten Energieniveaus verbietet. Unter Lichtstrahlen werden dabei auch elektromagnetische Wellen verstanden, die in das infrarote oder ultraviolette Seitenband des Frequenzbandes des sichtbaren Lichtes fallen.
Bei den bisherigen Mikrowellenverstärkern der quantenmechanischen Art ist die Aufspaltung eines Energieniveaus durch Anlegung eines magnetischen Feldes erfolgt. Bei Bestrahlung des aktiven Stoffes mit sichtbarem oder unsichtbarem Licht hängt es nun von der Natur des aktiven Stoffes ab, ob ein magnetisches Feld genügt oder aber anstatt des magnetischen Feldes ein elektrisches Feld oder beide verwendet werden müssen.
Bei manchen Stoffen und bei manchen Arbeitsweisen genügt nämlich ein magnetisches Feld, um die nötige Aufspaltung der Energieniveaus zu bewirken (Zeeman-Effekt), doch gibt es auch solche Stoffe und solche Arbeitsweisen, bei welchen statt des magnetischen Feldes ein elektrisches Feld (Stark-Effekt) oder gekreuzte oder parallele magnetische und elektrische Felder (Zeeman- und Stark-Effekt) zur Aufspaltung der Energieniveaus erforderlich sind. Hiedurch ist auch die Art der Polarisation des Bestrahlungslichtes bedingt. Zur Anregung der Valenzelektronen mittels Lichtabsorption kann nämlich ein Licht beliebiger Polarisation verwendet werden.
Wenn aber die angeregten Energieniveaus durch Anlegung von Kraftfelder aufgespaltet werden, kann die Überführung der Valenzelektronen durch Licht von gewisser Polarisation gemäss der quantenmechanischen Auswahlregeln nur auf ein Unternieveau oder auf einige der Unterniveaus erreicht werden, während der Übergang zu den andern Unterniveaus verboten ist. Bei einer andern Polarisation werden andere Übergänge erlaubt und andere verboten ; die Besetzung der einzelnen Unterniveaus hängt also von der Polarisation der anregenden Lichtstrahlen ab. Die Überführung der Valenzelektronen auf ein vorbestimmtes der aufgespalteten Niveaus kann also lediglich bei einer bestimmten Polarisation der Lichtstrahlen erreicht werden. Es kann z.
B. vorkommen, dass die Versorgung des ausgewählten aufgespalteten Energieniveaus mit Valenzelektronen nur dann bewirkt werden kann, wenn die Lichtstrahlen zur Feldstärke parallel linear polarisiert sind. Bei einem andern aufgespalteten Niveau müssen die Lichtstrahlen etwa zur Richtung der Feldstärke senkrecht polarisiert sein. Es kann auch ein Licht nötig sein, dessen Polarisationsebene zur Feldstärke senkrecht liegt und das Licht selbst zirkular nach rechts oder nach links polarisiert ist, da sonst die Valenzelektronen mittels Lichtabsorption nicht auf das gewünschte aufgespaltete Energieniveau angeregt werden.
Bei geeigneter Wahl der Polarisation können dagegen die Valenzelektronen auf ein aufgespaltetes Energieniveau angeregt werden, von welchem dieselben auf ein ebenfalls vorbestimmtes aufgespaltetes Energieniveau übergehen, wobei die Aufspaltung derart vorgenommen ist, dass der Übergang von einem höheren Energieniveau auf ein niedrigeres aufgespaltetes Energieniveau ohne wesentliche Selbstabsorption vor sich geht, so dass dabei Mikrowellen von durch den Niveauunterschied bestimmter Frequenz geliefert werden.
Das erfindungsgemässe System ist auch zur Frequenzmodulation von Mikrowellen in einfacher Weise geeignet. Wenn nämlich die Bestrahlung nicht wie bisher durch Mikrowellen bestimmter Frequenz, sondern durch Lichtstrahlen erfolgt, so ist die Frequenz der durch den Elektronenübergang bewirkten Strahlung-wegen der grossen Bandbreite des sichtbaren oder infraroten oder ultravioletten Lichtes-lediglich durch den Abstand der Niveaus bestimmt, zwischen welchen der Übergang erfolgt. Dieser Abstand hängt aber seinerseits von der Stärke des angelegten Kraftfeldes ab. Wenn demnach die Feldstärke im Rhythmus der Modulationsspannung geändert wird, werden die durch den Elektronenübergang entstehenden Mikrowellen ihre Frequenz im selben Rhythmus ändern. Somit ist die gewünschte Frequenzmodulation bereits erreicht.
Bei den bisherigen quantenmechanischen Verstärkern muss aber mit der Feldstärke auch die Frequenz der anregenden Mikrowelle geändert werden, d. h. zur Modulation ist es nötig, die zum Erregen verwendete Mikrowelle bereits im voraus zu modulieren. Beim erfindungsgemässen System ist dies nicht der Fall, da das erregende Licht derart breitbändig ist, dass Modulationen ohne besondere Massnahmen vorgenommen werden können.
Bei Ausbildung des den aktiven Stoff enthaltenden Raumes als Innenraum eines Hohlraumresonators, der auf eine gewünschte Frequenz bemessen ist, wobei die Aufspaltung der angeregten Energieniveaus derart gewählt ist, dass die durch den Abstand der dem Übergang zugeordneten Niveaus bestimmte Frequenz der Frequenz der auszustrahlenden Mikrowellen entspricht, wozu auch eine entsprechende Polarisation erforderlich ist, entsteht die induzierte Emission unter Einwirkung der Eigenschwingungen des Hohlraumresonators, der dann als Mikrowellenoszillator arbeitet, ohne dass hiezu eine primäre Mikrowellenquelle erforderlich wäre.
Als aktiver Stoff können feste Körper, molekulare Systeme und auch freie Atome verwendet werden. Vorteilhaft werden aber Atome eines gasförmigen Mittels als aktiver Stoff verwendet, da in diesem Fall das System praktisch vollständig unabhängig von der Temperatur arbeitet, d. h. keine Tiefkühlung erforderlich ist. Als gasförmiges Mittel kann z. B. Wasserstoff (H) vorgesehen sein, der in einem Gefäss durch den erregenden Lichtstrahl über ein optisches System bestrahlt wird, das eine gewisse Polarisation des Bestrahlungslichtes bewirkt. Die Besetzung der
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angeregten Energieniveaus mit Elektronen erfolgt gemäss den Auswahlregeln der Quantenmechanik, die bei einer gegenseitigen Abstimmung von Polarisation und aufspaltendem Feld vorzunehmen ist. Das optische System kann dabei aus einem Spiegelpolarisator bestehen.
In einem andern Fall, wenn man zirkularpolarisiertes Licht benötigt, besteht das optische System aus einem dem vorigen ähnlichen Spiegelpolarisator und dahinter aus einem Fresnel'schen Prisma aus Lithiumfluorid, die so angeordnet sind, dass aus dem von dem Spiegelpolarisator hergestellten linear polarisierten Licht das Fresnel'sche Prisma je nach seiner Anordnung rechts- oder linkszirkulares polarisiertes Licht liefert. Wie bekannt, erfolgt die Energielieferung einer Lichtquelle am stärksten in der Resonanzlinie, bei Wasserstoff die Lyman-Linie mit der Wellenlänge von 1216 A.
Die Lyman- < x-Linie des Wasserstoffes wird jedoch im Glas, Quarz und in andern optischen Stoffen stark absorbiert. Um dies zu vermeiden bzw. zwecks Durchlassung der Resonanzlinie des Wasserstoffes, besteht das die Polarisation bewirkende optische System sowie das Fenster der Bestrahlungsquelle vorteilhafterweise aus Lithiumfluorid.
Das Gefäss wird mit molekularem Wasserstoff gefüllt, wobei dann die Wasserstoffmoleküle in Wasserstoffatome zu zersetzen sind. Dies wird dadurch erreicht, dass das Gefäss mit einer Glühkathode zur Lieferung von freien Elektronen und mit einer Anode versehen ist und an diese Elektroden eine elektrische Spannung angelegt wird, bei welcher die durch die Kathode gelieferten freien Elektronen auf dem freien Weg, der durch den im Gefäss herrschenden Druck des molekularen Wasserstoffgases bestimmt ist, auf eine Geschwindigkeit von 8, 0 bis 11, 5 eV beschleunigt werden, wobei der im Gefäss herrschende Gasdruck höher ist, als der Druck, bei welchem im Gefäss eine Gasentladung stattfinden würde.
Wie bekannt, beträgt nämlich die Dissoziationsenergie der Wasserstoffmoleküle 4, 45 eV, wobei die Dissoziation derselben auch eine kinetische Energie von 3, 55 bis 7, 05 eV erfordert. Wenn nun im Wasserstoffgas sich Elektronen bewegen, die durch ein statisches elektrisches Feld beschleunigt werden und bei einer Geschwindigkeit von 8, 0 bis 11, 5 eV an den Wasserstoffmolekülen unelastisch anstossen, so werden die Wasserstoffmoleküle durch die beim Anstoss vermittelte Energie in zwei Wasserstoffatome zersetzt. Hiedurch kann somit eine grosse Anzahl von Wasserstoffatomen erreicht werden, die dann in der beschriebenen Weise angeregt werden können.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden an Hand der Zeichnungen erläutert, die ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Systems darstellen. In der Zeichnung :
Fig. l stellt die Draufsicht eines Ausführungsbeispieles dar.
Fig. 2 ist eine Seitenansicht in Richtung des in Fig. l eingezeichneten Pfeiles gesehen.
Fig. 3 zeigt den Schnitt gemäss der Linie III-III der Fig. l.
Fig. 4 stellt das Aufspaltungsdiagramm des ersten erregten Zustandes des als aktiven Stoff angewandten Wasserstoffes dar.
Wie aus der Zeichnung hervorgeht, findet die Erregung, Verstärkung bzw. Frequenzmodulation von Mikrowellen in einem zylindrischen Hohlraum 10 statt. Der Hohlraum 10 ist aus einem prismatischen Metallkörper 11 gebildet, der z. B. aus Kupfer besteht und fünf kreisförmige Öffnungen 12, 13, 14, 15, 16 aufweist. Durch die einander gegenüberliegenden Öffnungen 12 und 13 ist ein Glasrohr 17 von kreisförmigem Querschnitt hindurchgeführt, in welchem das als aktiver Stoff verwendete Wasserstoffgas strömt.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, weist das Glasrohr 17 eine geschlossene viereckige Form auf. Es ist mit Wasserstoffgas gefüllt, dessen Druck 10 Torr beträgt. Das Glasrohr 17 besteht dabei aus einem Stoff, dessen dielektrischer Verlust und Dielektrizitätskonstante im Bereich der Mikrowellen gering sind, z. B. Corning 707 b Glas. Im Glasrohr 17 vor der Öffnung 12 ist ein Elektrodensystem angebracht, das aus einer gitterartig ausgebildeten Anode 18 und aus einer Kathode 19 besteht und beim dargestellten Ausführungsbeispiel auch mit einer an Kathodenpotential liegenden Ionenfalle 20 ausgerüstet ist. Das Glasrohr 17 weist ferner auf der der Anode 18 gegenüberliegenden Seite bei der Kathode 19 einen verringerten inneren Querschnitt auf, wie dies bei 21 angedeutet ist.
Von der Öffnung 12 aus gesehen ist nach der Öffnung 13 das Glasrohr 17 bei 22 doppelwandig ausgerüstet und die äussere Wand mit einem Einlass 22a bzw. einem Auslass 22b zum Leiten von Kühlwasser versehen.
Über der Öffnung 14 ist an das Glasrohr 17 ein Glasrohr 23 angeschlossen, das zum Polarisieren der Lichtstrahlen und zum Zuführen des polarisierten Lichtes dient.
Die übrigen zwei Öffnungen 15 bzw. 16 bilden Kupplungsöffnungen zur Einkopplung bzw. Auskopplung der zu verstärkenden oder zu modulierenden Mikrowellen. Ist der Hohlraum 10 zum Erregen von Mikrowellen bestimmt, so kann die Einkopplungsöffnung 15 wegfallen.
Der Metallkörper 11 ist bei den Öffnungen 12 und 13 zum Durchführen des Glasrohres 17 sowie bei der Öffnung 14 zum Zuführen des Glasrohres 23 als im Sperrbereich arbeitender Hohlleiter ausgebildet, damit durch diese Öffnungen die Verluste des Hohlraumes gering gehalten werden und möglichst wenig Rauschen von aussen her in den Hohlraum 10 gelangt.
Diese unterhalb der Grenzfrequenz arbeitenden Dämpfer bestehen aus Rohrstutzen, die als Hohlleiterabschnitte von entsprechendem Durchmesser bei der Betriebsfrequenz des Hohlraumes 10 eine Dämpfung von mindestens 50 db darstellen.
Aus den an die Öffnungen 15 bzw. 16 von aussen angeschlossenen Hohlleitern 24 bzw. 25 reichen Kopplungsschleifen 26 bzw. 27 in veränderlicher Tiefe in den Hohlraum 10.
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Das eine Ende des zum Polarisieren und Zuführen des anregenden Lichtes dienenden Glasrohres 23 schliesst sich im Hohlraum 10 an das Glasrohr 17 an, wobei das andere Ende an eine Wasserstoffentladungsröhre 28 angeschlossen ist, die das Erregerlicht liefert. Der Innenraum des Glasrohres 23 ist vom Innenraum des Glasrohres 17 bzw. der Wasserstoffentladungsröhre 28 durch je ein Fenster 29 bzw. 30 getrennt, die aus Lithiumfluorid (LiF) bestehen-und eine Stärke von 0, 5 mm aufweisen, wobei im Glasrohr 23 ein Druck von etwa 104 Torr herrscht.
Im mittleren Teil erleidet das Glasrohr 23 eine Richtungsänderung unter einem Winkel von 126 2 . Im auf diese Weise entstandenen Knie ist ein Spiegelpolarisator 31 ebenfalls aus Lithiumfluorid derart angebracht, dass seine Fläche durch das aus der Wasserstoffentladungsröhre 28 kommende ultraviolette Licht unter einem Einfallwinkel von
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der Lyman-Linie entsprechenden Brechungszahl zugeordnet ist, wobei das von dieser Fläche reflektierte Licht bei einer linearen Polarisation über das Fenster 29 aus Lithiumfluorid das Innere des Glasrohres 17 erreicht. Demgemäss ist die elektrische Feldstärke des sich fortpflanzenden Lichtes parallel zur Ebene des Spiegelpolarisators 31 und senkrecht zur Richtung der Fortpflanzung.
Die Anordnung ist derart getroffen, dass der bestrahlte Abschnitt des Glasrohres 17 an der Stelle von höchster eigener elektrischer Feldstärke des Hohlraumes 10 diesen durchquert, wobei die Richtung der elektrischen Feldstärke des ankommenden Lichtes zu den Erzeugenden des zylindrischen Hohlraumes 10 parallel ist.
Die Wasserstoffentladungsröhre 28 wird z. B. mit durch einen Transformator 40 auf 3, 8 kV herauftransformierten gewöhnlichen Wechselstrom gespeist.
Das System ist ferner mit einem Gleichstrommagnet ergänzt, der aus einem Eisenkörper 32 mit Wicklungen 33 bzw. 34 und Polen 35 bzw. 36 besteht. Der magnetische Fluss des Gleichstrommagnets 32-36 durchquert den Hohlraum 10, wobei in einer zur eigenen elektrischen Feldstärke des Hohlraumes 10 parallelen Richtung ein homogenes magnetisches Feld von der Stärke von ungefähr 2000 Gauss erregt wird.
Das in den Fig. l bis 3 dargestellte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Systems arbeitet wie folgt :
Bei Einschaltung des Heizstromgenerators 37 der Glühkathode 19 im Glasrohr 17 werden durch die Kathode 19 Elektronen emittiert und zugleich das Wasserstoffgas in der Umgebung derselben erwärmt. Die emittierten Elektronen werden mittels der von dem Anodenspannungsgenerator 38 und Potentiometer 39 gelieferten Spannung in Richtung auf die gegenüber der Kathode 19 positive Anode 18 zu beschleunigt, wobei auch das Wasserstoff gas in derselben Richtung zu strömen beginnt, da die Druckabnahme des abgekühlten Wasserstoffgases im doppelwandigen Teil oder Abschnitt 22 des Glasrohres 17 eine Saugwirkung auf das in der Nähe der Kathode 19 erwärmte Gas ausübt.
In der umgekehrten Richtung wird die Gasströmung durch den Abschnitt 21 mit verjüngtem Querschnitt des Glasrohres 17 verhindert. Durch die beschleunigten Elektronen werden Wasserstoffmoleküle durch Stoss dissoziiert, so dass ein Teil des den Hohlraum 10 durchströmenden Wasserstoffgases sich in atomarem Zustand befindet.
Durch die im Hohlraum 10 vorhandene magnetische Feldstärke wird das Energieniveau des Grundzustandes der Wasserstoffatome auf zwei Unterniveaus und die Energieniveaus seines erregten Zustandes auf acht Unterniveaus aufgespaltet.
Die gegenseitige Lage der aufgespalteten Unterniveaus des ersten erregten Zustandes in Abhängigkeit von der Stärke des aufspaltenden magnetischen Feldes ist in Anlehnung an N. F. Ramsay, Molecular Beams, Clarendon Press, Oxford, 1956, Fig. XII. 5. Seite 333, in Fig. 4 dargestellt. Auf Einwirkung des zum aufspaltenden magnetischen Feld parallel polarisierten Erregerlichtes gelangen Elektronen u. a. auf das Niveau 2 P, m ==,
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Somit wird das ersterwähnte Niveau mit Elektronen bevölkert. Gelangen dann die dieses Niveau bevölkernden Elektronen auf das niedrigere
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magnetische Schwingungen von der Frequenz
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wo H die Stärke des aufspaltenden magnetischen Feldes in Gauss bedeutet. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel werden bei einer Feldstärke H von 2000 Gauss Schwingungen von = 8973, 52, d. h. von einer Frequenz von annähernd 9000 MHz erregt. Der Hohlraum 10 ist auf diese Frequenz bemessen wobei der Hohlraum in TMom-Wellen schwingt.
Von der durch die Wasserstoffentladungsröhre 28 gelieferten Strahlung wird durch das System das der Lyman-Linie entsprechende ferne ultraviolette Licht verwertet. Die Fenster 29 und 30 bestehen aus Lithiumfluorid und im Inneren des Glasrohres 23 ist Vakuum, um den Verlust des polarisierten Erregerlichtes beim Durchgang kleiner zu halten und um damit das Unternieveau 2 /,, m == mit mehreren Elektronen zu besetzen.
Versuche haben gezeigt, dass mittels des dargestellten Ausführungsbeispiels etwa 17% des einfallenden Lichtes verwertet werden kann.
Wie aus der Fachliteratur hervorgeht, werden die im Glasrohr 17 befindlichen Wasserstoffmoleküle beim Zusammenstossen mit freien Elektronen dann am wirkungsvollsten dissoziiert, wenn
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wo Fo die Spannung zwischen der Anode 18 und der Kathode 19 in Volt, I den Abstand der Elektroden in Zentimetern und p den Wasserstoffdruck in Torr bedeutet, wie dies z. B. in dem Artikel : S. J. Corrigan und A. von Engel, Proc. Roy. Soc.
A 245, (1958) Seite 335 mitgeteilt ist.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind Vo = 240 V, l = 6 mm und p = Torr. Die Zahl N der je Sekunde und je Kubikzentimeter entstehenden Wasserstoffatome ist
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wo W die Leistung zwischen Anode 18 und Kathode 19 in Watt, do den Abstand zwischen Anode 18 und Kathode 19 in Zentimetern und q den Querschnitt des Glasrohres 17 in Quadratzentimeter bedeutet. Die Wasserstoffatome müssen noch vor ihrer Rekombination über den Hohlraum 10 durchgeführt werden. Zu diesem Zweck wird im Glasrohr 17 eine hohe Strömungsgeschwindigkeit von z. B. 50 cm/sec aufrecht- erhalten und die innere Fläche des Glasrohres 17 zwecks Aufhebung der rekombinierenden Wirkung mit Metaphosphorsäure überzogen.
Im Gasraum zwischen der Anode 18 und dem Teil zwischen den Polen 35 und 36 erfolgt die Rekombination durch dreifachen Stoss, wobei zwei Wasserstoffatome und ein Wasserstoff- molekül gleichzeitig anstossen, u. zw. gemäss der Differenzialgleichung
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:t die Zeit und K die Rekombinationskonstante, wobei
EMI5.4
Um die im Raum zwischen der Anode 18 und Kathode 19 stattfindende Rekombination zu errechnen, muss die Grösse N gemäss Gleichung (3) zur rechten Seite der Gleichung (4) addiert werden. Bezüglich dieses Raumes ist die Lösung der Differenzialgleichung (4) :
EMI5.5
wo nH2 konstant gehalten ist.
Bei Bezeichnung der Strömungsgeschwindigkeit mit V und des Abstandes zwischen Anode 18 und Kathode 19 mit do wird nach Einsetzung von
EMI5.6
65 70 75
EMI5.7
85
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aus der Gleichung (6) der dem Beginn der Rekombination ohne Dissoziation entsprechende Wert von nH erhalten. Wird dieser Wert mit n, bezeichnet, so ist
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Ist im Zeitpunkt t = 0 der Wert nH = nHo und nH2 konstant, so ist die Lösung der Differen- zialgleichung (4) ohne Dissoziation die folgende :
EMI5.10
Die Zahl der im in der Mitte des Hohlraumes 10 befindlichen aktiven Raumteil anwesenden Wasserstoffatome je Kubikzentimeter ist daher
EMI5.11
wo d1 = Vt den Abstand zwischen dem Mittelpunkt des Hohlraumes 10 und der Anode 18 bedeutet. nH wird seinen Höchstwert erreichen, wenn
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wobei dann
EMI5.13
ist. Der oben erwähnte optimale Wert von V beträgt im dargestellten Ausführungsbeispiel ungefähr 50 cm/sec, wie dies bereits erwähnt worden ist.
Erhalten die im aktiven Raumteil im Glasrohr 17 zwischen den Polen 35 und 36 befindlichen nH Wasserstoffatome bei der der Lyman-oc Linie entsprechenden Frequenz eine oben beschriebene nötige polarisierte Bestrahlung von der Leistung - Po, und wird dem Hohlraum 10 zwecks Verstärkung eine Mikrowellenleistung Pi zugeführt, so ist die durch die aktiven Wasserstoffatome je Kubikzentimeter gelieferte Leistung
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wo Pe, Po und Pi. Leistungswerte in Watt, Q den Gütefaktor des zylindrischen Hohlraumes 10, R bzw.
D den Halbmesser bzw. die Höhe des Hohlraumes 10 in Zentimetern, qo die Querschnittsfläche des erregenden Strahlbündels in Quadratzentimetern, und die Frequenz der zu verstärkenden Mikrowellen und C eine Konstante bedeutet, die in unserem Beispiel
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beträgt.
Auf diese Weise beträgt die in den Hohlraum 10 des als Verstärker verwendeten Systems ankom- mende gesamte Mikrowellenleistung Pe+Pi. Über die Auskopplungsöffnung 16 verlässt eine Leistung von oc (Pe+Pi) den Hohlraum 10, wobei die Grösse oc < 1 von der Auskopplung abhängt. Dies bedeutet, dass bei Veränderung der Tauchtiefe der Auskopplungsschleife 27 auch der Gütefaktor Q des Hohlraumes 10 verändert wird.
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EMI6.4
EMI6.5
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ist. Die Verstärkung ist immer grösser als die Einheit, d. h.
G > 1, wenn
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Das System wird selbsterregend, d. h. arbeitet als ein Schwingungserzeuger, wenn
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Demgemäss kann der Verstärkungsgrad und die Arbeitsweise (Verstärkung oder Schwingungs-
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ist eine Wasserstoffentladungsröhre von möglichst hoher Flächenleistung erforderlich. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel weist deshalb die Wasserstoffentladungsröhre 28 eine Gesamtleistung von 1500 W auf. Zwecks Erhöhung des Gütefaktors Q bestehen die Glasbestandteile im Hohlraum 10 beim dargestellten Ausführungsbeispiel aus unter dem Handelsnamen Corning 707 b"bekanntem Glas.
Zwecks Modulation muss das aufspaltende magnetische Feld gemäss der gewünschten Modulation geändert werden. Zu diesem Zweck ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel am Eisenkörper 32 noch eine zusätzliche Wicklung 33, 34 angebracht, der der modulierende Strom zugeführt wird. Da gemäss Gleichung (1) die dem Übergang zwischen den aufgespalteten Unter-
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sprechende Frequenz
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ist, beträgt eine durch eine Feldstärkenänderung H erreichte Frequenzänderung Av, d. h. der Frequenzhub
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wo Av in MHz und AH in Gauss zu verstehen sind.
**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.