DD294588A5 - Resonator mit double-rigid-struktur fuer eine cesiumatomstrahlroehre paralleler geometrie - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Mikrowellenresonator vom Ramsay-Typ fuer eine Cesiumatomstrahlroehre paralleler Geometrie. Bei dem erfindungsgemaeszen H10n-Resonator werden die lH/2 langen Endstuecke im R 100-Querschnitt senkrecht zum Strahl ausgebildet. Die Breite a des Mittelteils des Resonators wird durch Verwendung einer double-rigid-Struktur stark reduziert, so dasz fuer den Atomstrahl eine mikrowellenfeldfreie Driftregion entsteht.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung wird angewandt in atomaren Frequenznormalen, in denen ein Atomstrahl unter Einwirkung eines statischem Magnetfeldes mit einem Mikrowellenfeld zur Wechselwirkung gebracht wird. Die Vektoren der Geschwindigkeit der Atome, des axialen staiischen Magnetfeldes und der magnetischen Komponbnie des Mikroweiianfclues sind untereinander parallel, was im folgenden als parallele Geometrie bezeichnet wird.

Durch die Wechselwirkung werden Hyperfeinstrukturübergänge hervorgerufen, die zur definitionsgemäßen Darstellung der Zeiteinheit Sekunde im Internationalen Einheitensystem benutzt werden. Weiterhin ist die Erfindung anwendbar auf dem Gebiet der Hochfrequenzspektroskopie.

Charakteristik der bekannten Lösungen

Ramsay-Typ-Mikrowellenresonatoren für Atomstrahlröhren paralleler Geometrie sind in der Konstruktion problematisch, weil der Querschnitt der Resonatoren senkrecht zum Strahl nur schwer minimiert werden kann.

Wesentliche Verbesserungen der in US Pat. 3.418.463 dargestellten Lösung brachten die Vorschläge „Mikrowellenresonator für eine Atomstrahlröhre paralleler Geometrie" DD WP G 21 k/2f "' '' 1 und „Miniaturresonator für eine Atomstrahlröhre paralleler Geometrie" DD WP G 21 k/2659484.

Der letztgenannte Vorschlag besitzt trotz der erheblichen Querschnittsverringerung mehrere Nachteile:

Neben der Resonanzfrequenz des Resonators ist die Gleichheit der beiden Schenkel von der Mitte aus (Symmetrie) entscheidend für die Verwendbarkeit des Resonators. Ungleichheit der Schenkel führt zu dem die Atomresonanz verfälschenden Phasenfehler.

Deshalb muß jeder gefertigte Resonator auf seine Symmetrie überprüft werden. Wird der in DD WP G 21 k/2659484 vorgeschlagene Resonator in der Mitte über die „hochvakuumdichte ausheizbare Mikrowelleneinspeisung für eine Cesiumatomstrahlröhre" DDWP G 21 k/2637770 versorgt, so kann er aus mikrowellentechnischen Gründen von der Einspeisung aus nicht mehr auf seine Symmetrie überprüft werden.

Die X_H/₂langen Endstücke des Resonators nach DD WP G 21 k/2659484 können auch keinen R100-Querschnitt haben, weil sonst die Breitseite a des Hohlleiters des Mittelbereiches zur Erzeugung der mikrowellenfeldreinen Region zu klein für die Betriebsfrequenz von 9,2GHz wird.

Bei einem Strahlquerschnitt von 3mm und jeweils 1 mm Randbereich müßte die Breite a des Mittelteils von 23 mm auf 18 mm verringert werden. Bei diesen Bedingungen ist die Dämpfung des Hohlleiters und der dazu proportionalen Phasenfehler zu groß.

An die Endstücke kann somit keine gebräuchliche R100-Meßleitung angeschlossen werden, um die Lage der Kurzschlußebenen zu bestimmen.

Die Symmetrie des Resonators läßt 'ch nur in aufwendiger Woise über die geometrische Ausmessung der Innenkontur der beiden Resonatorhalbschalen mit hi..^ !nes Universalmeßmikroskops bestimmen.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung von Anlangen Endstücken für einen Ramsay-Typ-Resonator mit R 100-Querschnitt senkrecht zum Atomstrahl unter Modifizierung des in WP G 21 k/2659484 „Miniaturresonator für eine Atomstrahlröhre paralleler Geometrie" verwendeten Prinzips der Ausnutzung des Eindeutigkeitsbereichs der H,_u-Welle im Rechteckhohlleiter in Abhängigkeit von der Breitseite des Hohlleiters.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung is*, as, den Resonator nach DD WP G 21 k/2659484 so zu modifizieren, daß der Mittelbereich des Resonators in der Breiie des Hohlleiters deutlich kleiner wird als der R 100-Querschnitt der Endstücke, so daß zwischen den beiden H₎₀rResonatoren ein mikrowellenfeldfreier Raum für den Atomstrahl entsteht.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Einfügung einer double-rigid-Hohlleitorstruktur zwischen den beiden '

Endresonatoren gelöst. Double-rigid-Hohlleiterstrukturen besitzen gegenüber dem konventionellen Rechteckhohlleiter eine deutlich erhöhte Grenzwellenlänge bei gleicher Breitseite des Hohlleiters; oder bei fester Betriebsfrequenz kann die Abmessung a in weiteren Grenzen variiert werden.

So ist es möglich, die Endstücke eines gestreckten Ramsay-Typ-Resonators für eine Atomstrahlröhre paralleler Geometrie im R 100-Querschnitt auszubilden und die Breite a des Mittelbereiche bei Verwendung einer double-rigid-Struktur auf 60% des Ausgangswertes zu reduzieren. Der Atomstrahl ist wie in DD WP G 21 k/2659484 parallel zu den asymmetrisch und parallel zur Mittelachse des Resonators liegenden Kurzschlußebenen der H₁₀rEndresonatoren positioniert.

Der Resonator besteht damit aus zwei Hi₀|-Endresonatoren im R 100-Querschnitt senkrecht zum Strahl und einem Mittelteil in double-rigid-Struktur mit zentral eingefügter Mikrowelleneinspeisung. AlIe Baugruppen wirken auf Grund der starken Kopplung zwischen ihnen wie ein einheitlicher Resonator. Die an den Stoßstellen entstehenden Blindleitwerte werden durch konstruktives Verändern der Längen kompensiert. Die Versorgung des Resonators wird in bekannter Weise über eine „ausheizbare hochvakuumdichte Mikrowelleneinspeisung" DD WP G 21 k/2637770 realisiert. Der erfindungsgemäße Resonator kann somit durch Anschluß eines variablen R 100-Kurzschlusses auf der einen Seite und einer R 100-Meßleitung auf der anderen Seite auf seine Symmetrie überprüft werden.

Der gegenüber WP G 21 k/2659484 um 25% verringerte Querschnitt des Resonators senkrecht zum Strahl ermöglicht jetzt eine konstruktive Verbindung von Resonator und C-Feldspulo (schwaches statisches Magnetfeld) zu einer Einheit. Dadurch erhöht sich die Stabilität des Gebildes, außerdem wird Bearbeitungs- und Montageaufwand eingespart.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert:

In

Fig. 1: ist die Innenkontur des Resonators dargestellt. Sie besteht aus einem Mittelteil 3 mit double-rigid-Hohlleiterstruktur, aus den beiden λ_Μ/2 langen Endstücken 2 mit R 100-Querschnitt zum Strahl und den beiden aufgeschraubten Endplatten 1.

Der Resonator wird über einen dielektrischen Stab 4 versorgt. Oer Cesiumstrahl verläuft im Kanal 5. Fig. 2: stellt den Schnitt A-A dar

In Fig.3: ist die äußere Gestalt des Resonatorblocks gezeigt. Sie ist gekennzeichnet durch die in äquidistanten Abständen aufgebrachten Nuten für die rechteckigen Leiterschleifen der C-Feldspule.

Claims (1)

1. Resonator mit double-rigid-Struktur für eine Cesiumatomstrahlröhre paralleler Geometrie, gekennzeichnet dadurch, daß das Mittelteil des gestreckten Hion-Ramsay-Typ-Mikrowellenresonators zwischen den beiden sich an den Enden des Mittelteils befindlichen λ_Η/2 langen Endresonatoron im R 100-Querschnitt senkrecht zum Strahl aus einer double-rigid-Struktur mit gegenüber R100 deutlich reduzierter Breitseite a besteht.

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