DE1491532C - Atomic resonance device for regeneratively excited radiation emission - Google Patents
Atomic resonance device for regeneratively excited radiation emissionInfo
- Publication number
- DE1491532C DE1491532C DE1491532C DE 1491532 C DE1491532 C DE 1491532C DE 1491532 C DE1491532 C DE 1491532C
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- atoms
- gas
- area
- resonance
- vessel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title claims description 33
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 claims description 85
- 241000931526 Acer campestre Species 0.000 claims description 60
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 46
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 28
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 23
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 12
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 10
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 10
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 claims description 8
- 230000002792 vascular Effects 0.000 claims description 6
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 claims description 5
- 230000002040 relaxant effect Effects 0.000 claims description 4
- 210000004072 lung Anatomy 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 2
- 101100400378 Mus musculus Marveld2 gene Proteins 0.000 claims 2
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 claims 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 claims 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 claims 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 24
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 11
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 10
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 9
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 7
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 7
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 7
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 7
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 6
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 6
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical group [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 5
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 5
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 4
- 201000005505 Measles Diseases 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 3
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 229910052701 rubidium Inorganic materials 0.000 description 3
- IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N rubidium atom Chemical compound [Rb] IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N Acetaminophen Chemical compound CC(=O)NC1=CC=C(O)C=C1 RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YZCKVEUIGOORGS-UHFFFAOYSA-N Hydrogen atom Chemical compound [H] YZCKVEUIGOORGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005481 NMR spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 2
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 2
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 2
- 239000005297 pyrex Substances 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 2
- 108700028369 Alleles Proteins 0.000 description 1
- 241000251730 Chondrichthyes Species 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 235000013405 beer Nutrition 0.000 description 1
- JLQUFIHWVLZVTJ-UHFFFAOYSA-N carbosulfan Chemical compound CCCCN(CCCC)SN(C)C(=O)OC1=CC=CC2=C1OC(C)(C)C2 JLQUFIHWVLZVTJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000003467 diminishing effect Effects 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000032050 esterification Effects 0.000 description 1
- 238000005886 esterification reaction Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 230000005283 ground state Effects 0.000 description 1
- 230000003760 hair shine Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004513 sizing Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000002277 temperature effect Effects 0.000 description 1
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Description
jleiohgewichts-Energiezustand und den metastabilen sprechend geführt ist, zum Aufbau eines Spektro-jleiohgewichts-energy state and the metastable speaking led to the construction of a spectro-
faktor des angekoppelten elektrischen Kreises niedrig die durch gyromagnetische Resonanz erzeugte HF-factor of the coupled electrical circuit low the HF generated by gyromagnetic resonance
gewähU werden kann. Spannung dient.can be chosen. Tension serves.
löst, daß das Gefäß mittels eines zwischfcogescbil- auf ein Niveau, von dem aus durch optisches Pum-triggers that the vessel by means of an intermediate cogescbil- to a level from which by optical pumping
teten Gaskanals in zwei Bereiche aufgeteilt ist, durch pen die Atome auf ein Niveau angeregt werden kön-the gas channel is divided into two areas through which the atoms can be excited to a level
den die Diffusion der Gasatome eingeschränkt ist, nen, von dem aus sie unter Aussendung der Strah-from which the diffusion of the gas atoms is restricted, from which they emit the radiation
daß die Pumpstrahlung im ersten Bereich eingestrahlt lung auf ein anderes Niveau übergehen können, undthat the pump radiation in the first area irradiated treatment can pass to another level, and
wird und daß der zweite Bereich mit den Magnet- io diese erste Anregungsstufe wird zweckmäßigerweiseand that the second area with the magnet io this first excitation stage is expedient
feldern gekoppelt ist, dsr Gasatome im Ungleich- durch Elektronenstoßanregung herbeigeführt, in .derfields is coupled, dsr gas atoms in the unequal- brought about by electron impact excitation, in .der
gewichts-Zustand enthält, die vom ersten Bereich Weise, daß im ersten Bereich eine elektrische Ent-contains weight state, the way from the first area that an electrical development in the first area
hinuberdiffundiert sind, so daß die strahlenden ladung steht, mit der Atome zur Wechselwirkung mitare diffused over, so that the radiating charge stands with which atoms interact with
Durch die Verwendung von getrennten Bereichen Vorteil einer erfindungsgemäßen Vorrichtung darin des Gefäßes werden Kollisionen von zur strahlung besteht, daß der angekoppelte Kreis keinen hohen angeregten Atomen mit anderen Atomen im meta- Gütefaktor zu haben braucht. Das ist besonders bei stabilen Zustand oder mit Elektronen, die durch das durchstimmbaren Oszillatoren, Filtern und Verstär-Pumpen hervorgerufen werden, weitgehend ver- ao kern der Fall; in solchen Fällen wird zweckmäßigermieden, so daß die Strahlungslebensdauer der Atome weise der mit der Ansammlung strahlender Atome erheblich vergrößert und damit die Linienbreite der gekoppelte elektrische Kreis mit einem Gütefaktor Resonanzstrahlung wesentlich herabgesetzt wird. kleiner als 10 gewählt, um ein möglichst großes Außerdem wird auf diese Weise eine Störung der durchstimmbares Band zu erhalten. Phasenbeziehung der strahlenden Atome im Beob- as Vorzugsweise ist der mit der Ansammlung strahachtungsbereich wesentlich herabgesetzt. Der Güte- lender Atome gekoppelte Kreis ein Hohlraumfaktor des an die strahlenden Atome angekoppelten resonator, sofern die durch die strahlenden Atome Kreises kann drastisch auf praktisch gut realisierbar abgegebene Frequenz zur Anregung eines Hohlraum-Werte herabgesetzt werden, beispielsweise Q =■ 200 resonators auch nur irgend geeignet ist. oder kleiner. 30 Als strahlende Atome kommen zunächst He3-The use of separate areas of the advantage of a device according to the invention in the vessel means that there are collisions with the radiation that the coupled circuit does not need to have high excited atoms with other atoms in the meta quality factor. This is particularly the case in a stable state or with electrons, which are caused by the tunable oscillators, filters and amplification pumps, to a large extent anao kern; In such cases, it is expedient to avoid, so that the radiation lifetime of the atoms, as with the accumulation of radiating atoms, is considerably increased and thus the line width of the coupled electrical circuit with a quality factor of resonance radiation is significantly reduced. less than 10 is chosen in order to obtain the largest possible In addition, a disturbance of the tunable band is obtained in this way. Phase relationship of the radiating atoms in the observation. The region of radiation with the accumulation is preferably significantly reduced. The quality of the atoms coupled circle is a cavity factor of the resonator coupled to the radiating atoms, provided that the circle created by the radiating atoms can be drastically reduced to a practically feasible frequency for the excitation of a cavity value, for example Q = 200 resonator suitable is. or smaller. 30 First He 3 comes as radiating atoms -
etwa kugelförmigen Teilen, die die beiden getrennten Wasserstoff, Hg1M,i0» oder Rb85. « Verwendungroughly spherical parts which separate the two hydrogen, Hg 1M , i0 »or Rb 85 . " Use
jedoch der zweite Bereich des Gefäßes um den ersten Sofern die strahlenden Atome an der Gefäßwandhowever, the second area of the vessel around the first provided the radiating atoms on the vessel wall
bereich ergeben. herabfallen können, wird zvveckmiißigerweise wenig-area. can fall down, it is
zweckmäßigerweise die Gefäßbereiche über wenig- 40 dung versehen, so daß trotz der begrenzten Größeexpediently the vessel areas are provided with a little bit, so that in spite of the limited size
stens eine längliche Röhre untereinander verbunden, des Gefäßes Kollisionen mit der Gefäßwand keineat least one elongated tube connected to one another, the vessel does not collide with the vessel wall
die am Eingang des zweiten Gefäßbereiches eine Rolle spielen und der Beschränkungsmechanismuswhich play a role at the entrance of the second vascular area and the restriction mechanism
achtungsbereich eindiffundierenden Atome können Kollisionen beruhtCaution diffusing atoms can cause collisions
durch einen derart geformten Gaskanal nur sehr 45 Sofern als erste Anregungsstufe eine Anregung schwer wieder in den ersten oder Pumpbereich des durch Elektronenstoß mit Hilfe einer elektrischen Gefäßes zurück, so daß sich für die strahlenden Entladung vorgesehen ist, wird die"se dann zweck-Atome eine sehr große Speicherzeit in der Größen- mäßigerweise auf einen nicht mit Aaskleidung Verordnung von mehreren Sekunden ergibt. Die übrigen sehenen Bereich beschränkt, so daß die Entladung Pumpprodukte haben eine vergleichsweise kurze 50 und die nichtentspannende Auskleidung einander Speicherzeit, so daß der Beobachtungsbereich auf nicht stören können.through a gas channel shaped in this way only very much 45 If the first excitation stage is an excitation difficult to get back into the first or pumping area of the by electron impact with the help of an electric Back into the vessel, so that it is provided for the radiating discharge, these "se purpose atoms" result in a very long storage time in terms of size to a regulation of several seconds not with carrion clothing. The remaining areas are limited so that the discharge Pump products have a comparatively short 50 and the non-relaxing lining on each other Storage time so that the observation area cannot interfere with.
diese Weise im wesentlichen mit einer Mischung aus Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindungthis way essentially with a mixture of other features and advantages of the invention
strahlenden Atomen und neutralen Atomen gefüllt ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Ver-radiating atoms and filled neutral atoms result from the following description in comparison
ist, so daß die strahlenden Atome ungestört bleiben. bindung mit den Zeichnungen; es zeigtso that the radiating atoms remain undisturbed. bond with the drawings; it shows
damit einen noch einwandfreieren Gas-Gas-Kollision- Atomgasmaser,thus a still flawless gas-gas-collision-atomic gas maser,
zweite Gefäßbereich gekühlt werden. PUknpmechanismus für die Kernpolarisation dessecond vascular area to be cooled. PUknpmechanismus for the nuclear polarization of the
dritten Gefäßbereich vorzusehen, der mittels eines 60 F i g. 3 eine Aufsicht auf eine andere Form einerthird vascular area to be provided, which by means of a 60 F i g. 3 is a plan view of another form of a
eingeschränkt ist, mit dem zweiten Bereich verbun- erfindungsgemäßen Masers,is restricted, maser according to the invention connected to the second area,
den ist und der vom zweiten Bereich entfernt ange- F i g. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 in F i g. 3,which is and which is indicated at a distance from the second area. 4 shows a section along the line 4-4 in FIG. 3,
ordnet ist. Solche Anordnungen sind besonders als Fig. 5 ein Schaltbild eines Atommasers mit eineris arranged. Such arrangements are particularly as Fig. 5 is a circuit diagram of an atomic fiber with a
aber auch dazu verwendet werden, die Anregung Fig. 6 eine Ausgangsschaltung für einen erfinder Atome und das optische Pumpen der angeregten dungsgemäßen Atommaser in Verwendung für ein6 an output circuit for an inventive atom and the optical pumping of the excited atomic laser according to the invention in use for a
diometers,* ' Linearpolarisator 9, beispielsweise einen Linear-diometers, * 'linear polarizer 9, for example a linear
dungsgemäßen Gradiömeters, und eine Viertelwellenplatte 11, deren Achse- 45° zuraccording to the Gradiömeters, and a quarter wave plate 11, the axis 45 ° to
abstimmbaren Schmalbandfilters oder -Verstärkers eignete Viertelwellenplatte 11 ist'»Cellophan« (Han-A quarter-wave plate 11 suitable for a tunable narrow-band filter or amplifier is' »Cellophan« (Han-
mit Merkmalen der Erfindung, delsname) von 0,025 mm Stärke.with features of the invention, delsname) of 0.025 mm thickness.
rung mit gekühltem Beobachtungsbereich, die vorzugsweise in zwei koaxiale Segmente auf-with a cooled observation area, which is preferably divided into two coaxial segments.
nem Gütefaktor für einen erfindungsgemäßen Maser, angeordnet sind, so daß ein magnetisches HF-nem quality factor for a burl according to the invention, are arranged so that a magnetic HF-
form eines Zweibereichmasers, Ein Maser-Ausgangskreis 14 ist urn den Beobach-shape of a two-range grain, a grain output circle 14 is around the observer
eines Hyperfeinstruktur-Masers, regte Strahlungsemission von den Gasatomen imof a hyperfine structure measles, stimulated radiation emission from the gas atoms in the
gangsmasers, Wechselwirkung auf die Ansammlung strahlendergangsmasers, interacting on the collection of radiant
Fig. 17 schematisch einen anderen Maser mit ge- Atome zurück bewirkt, so daß eine kohärente antrennten Bereichen für eine elektrische Entladung, geregte Strahlungsemission von der ganzen Gas-Polarisation und Beobachtung, atomansammlung im Beobachtungsbereich 3 erhalten17 schematically causes another maser with ge atoms back so that a coherent separate areas for an electrical discharge, stimulated radiation emission from the entire gas polarization and observation, atom accumulation in the observation area 3 is obtained
stabilisier-Einrichtung mit Merkmalen der Erfindung, Ausgangsschaltung 14 eine Spule 15 in Parallel-stabilizing device with features of the invention, output circuit 14 a coil 15 in parallel
magnetische Resonanz mit Merkmalen der Erfindung. 30 lung in Spule IS induzierten Strom eizeugt wird, sollmagnetic resonance with features of the invention. 30 ment current induced in coil IS is supposed to be generated
Ein erfindungsgemäßer Maser ist in Fig. 1 dar- auch eine starke Komponente H1 im Bereich 3 rechtgestellt. Ein hanteiförmiges Gefäß 1, beispielsweise winklig zur Richtung des magnetischen Polarisationsaus »Pyrex« (Handelsname), enthält eine Ansamm- feldes H0 haben.A burl according to the invention is shown in FIG. 1 with a strong component H 1 in area 3. A dumbbell-shaped vessel 1, for example at an angle to the direction of the magnetic polarization from “Pyrex” (trade name), contains an accumulation field H 0 .
lung Gasatome, wie beispielsweise He3, unter einem Der Pumpmechanismus, durch den sich der Ungeeigneten Druck, beispielsweise etwa 1 mm Hg. Das 35 gleichgewichts-Energiezustand der Helium-Atomhantelförmige Gefäß ί weist zwei getrennte kugel- kerne im Beobachtungsbereich 3 ergibt, entsteht wie förmige Bereiche 2 bzw. 3 von beispielsweise 3,5 cm folgt:lung gas atoms, such as He 3, under one of the pumping mechanism by which the Bad pressure, for example about 1 mm Hg. The 35 equilibrium energy state of the helium atom dumbbell-shaped vessel ί has two separate spherical cores in the observation area 3 above, is formed as shaped areas 2 or 3 of, for example, 3.5 cm follows:
Durchmesser auf, die durch ein Diffusionsrohr 4 mit Wie dem Tennschema Fig. 2 zu entnehmen ist, kleinem Durchmesser, beispielsweise 4 mm Innen- wird HeS(1S.) durch ElektronedStoß im Pump^ durchmesser und 3,5 cm Länge, verbunden sind. Ein 40 bereich Z angeregt, die Elektronen sind durch die Ende des Diffusionsrohres 4, vorzugsweise das in schwache elektrische Entladung darin erzeugt Der den Beobachtungsbereich 3 mündende Ende, enthält Elektronens>toß ruft metastabile HeS^S^-Zustände eine kleine öffnung S, die die geometrische Lebens- hervor, die durch die zirkulär polarisierte He«-Resodauer — oder mit anderen Worten die Speicher- nanzstrahlung optisch gepumpt werden. Durch das zeit — der Atome im Beobachtungsbereichs be- 45 optische Pumpen wird eine aus dem Gleichgewicht stimmt. Die geometrische Lebensdauer oder Speicher- verschobene Besetzung der 'Sj-Zustände erzeugt die zeit ist gegeben durch die mittlere Zeit die ein Atom Kern-Spins sind nämlich in der gleichen Weise benötigt, das durch die öffnung S in die Kammer 3 orientiert. Anschließend finden Kollisionen mit dem diffundiert, willkürlich in der Kammer »umherzu- Zustand HeS(1S0) statt, wobei das angeregte Elektron laufen«, wobei Tausende von aufeinanderfolgenden 50 ausgetauscht wird. Daraus folgt daß die Kern-Spin-Kollisionen mit anderen Gasatomen erfolgen, und Orientierung an den He^S^-Zustand übertragen schließlich zurück den Weg durch die öffnung 5 wird, für den die Lebensdauer bei Fehlen einer Entfinden, ladung sehr lang ist Beispielsweise ist eine Quer-Diameter, which by a diffusion tube 4 with As the separation scheme Fig. 2 can be seen, small diameter, for example 4 mm inside HeS ( 1 S.) is connected by electron shock in the pump ^ diameter and 3.5 cm length. A 40 area Z is excited, the electrons are generated by the end of the diffusion tube 4, preferably the weak electrical discharge in it. The end opening into the observation area 3 contains electrons Geometric life, which are optically pumped by the circularly polarized He «-reso duration - or in other words the storage radiation. The optical pumping of the atoms in the observation area causes one to be out of balance. The geometric lifespan or memory-shifted occupation of the 'Sj-states is generated. The time is given by the mean time that an atom of nucleus spins are required in the same way that is oriented through the opening S into the chamber 3. Subsequently, collisions with the diffused, arbitrary in the chamber "around - state HeS ( 1 S 0 ), with the excited electron running", with thousands of consecutive 50 being exchanged. It follows from this that the nuclear-spin collisions take place with other gas atoms, and orientation to the He ^ S ^ state is finally transferred back the way through the opening 5, for which the service life in the absence of a charge is very long, for example a transverse
magnctischcn Polarisationsfeld H„ angeordnet das 55 Spins des Zustandes HeS(1S0) von bis zu 55 Sekun-Magnetic polarization field H " arranged that 55 spins of the state HeS ( 1 S 0 ) of up to 55 seconds
bcispielswcise von einem Solenoid 6 erzeugt wird den entsprechend einer Resonanzlinienbreite vonB. is generated by a solenoid 6 corresponding to a resonance line width of
oder, im Falle eines Schwachfeldmagnetometers, das 6 X 10~s Hz erhalten worden. Dieser Wert waror, in the case of a low-field magnetometer, the 6 X 10 ~ s Hz has been obtained. That value was
einer Hc«-I,ampc 7 und einem Zirkularpolarisator 10 60 Die Übertragung eines Drehimpulses vom zirkulära Hc «-I, ampc 7 and a circular polarizer 10 60 The transmission of an angular momentum from the circular
leuchtet in den Pumpbercich 2, wobei die Fort- polarisierten Licht zum metastabilen He» und damitlights up in the pump area 2, whereby the further polarized light becomes the metastable He »and thus
pflaüzungsrichtung des polarisierten Lichtes eine in den Grundzustand dieser Atome ergibt eine ein·direction of the polarized light in the ground state of these atoms results in a
erhebliche Komponente parallel zur Richtung einer drucksvoll starke Kernpolarisation von etwa 2O«/o beiconsiderable component parallel to the direction of an impressively strong nuclear polarization of about 20%
starken Komponente des magnetischen Polarisations- einem Gasdruck von etwa 1 mm Hg Die He»-Kerne,strong component of the magnetic polarization - a gas pressure of about 1 mm Hg The He »nuclei,
fcldcs //„ hat Der Zirkularpolarisator 10 kann in 65 die somit in der Gegenwart des Magnetfeldes polari-fcldcs // "has The circular polarizer 10 can be polarized in 65 the thus in the presence of the magnetic field
irgcndcincr beliebigen bekannten Form ausgeführt sicrt sind, werden dann durch den DiiTusionsnrozeßAny known form is then carried out by the dissolution process
sein. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vor durch die enge Diffusionsröhrc 5 in den netrcnntcnbeing. In a preferred embodiment, there is in front of the narrow diffusion tube 5 in the netrcnntcn
dem /Muliirpnlarisator dnc Kondcnsorlinsc 8 an- Beobachlungsbcrcich 3 transportiert Die Vcrwen-the / Muliirpnlarisierungsdnc Kondcnsorlinsc 8 to the observation area 3 transports the user
Γ Μ Γ Μ
dung des getrennten Beobachtungsbereichs 3 sorgt brauchbares Material zur Herstellung optisch gefür die Abwesenheit vom metastabilen Atomen und pumper DifTusionsmaser, wie noch später näher erElektronen im Beobachtungsbereich. Solche uner- läutert wird. Es ist zu berücksichtigen, daß zur Erwünschten Partikel im Beobachtungsbereich werden zielung einer großen Speicherzeit und langer, aktiver vermieden, weil diese Elektronen und metastabilen S Lebensdauer der strahlenden Atome eine beträcht-Atome relativ kurze Lebensdauer haben. Wenn sie liehe Zahl von Wand-Zusammenstößen im Beobachalso im Beobachtungsbereich nicht laufend erzeugt tungsbereich 3 erhalten wird, obwohl der dominiewerden, beispielsweise durch Pumpen in diesem Be- rende Beschränkungsmechanismus der von Kollisioreich, werden sie eliminiert. Der Beobachtungs- nen mit dem Puffergas ist. Das für das aktive Matebereich 3 ist gegen das Pumplicht und die elektrische io rial- des Masers verwendete Atommaterial muß also Entladung abgeschirmt. Eigenschaften besitzen, die es erlauben, daß es oftThe formation of the separate observation area 3 provides usable material for the production optically for the absence of metastable atoms and pumper diffusion masers, such as electrons in the observation area that will be discussed in greater detail later. Such is not explained. It must be taken into account that the desired particles in the observation area are aimed at a long storage time and longer, more active avoided because these electrons and metastable s lifetimes of the radiating atoms have a considerable- atoms relatively short lifetimes. If the number of wall collisions in the observation area is not continuously generated in the observation area 3, although they become dominant, for example by pumping in this limiting mechanism of the collision area, they are eliminated. The observation with the buffer gas is. The atomic material used for the active material area 3 is against the pump light and the electrical io rial- des maser so must Shielded discharge. Possess properties which allow it often
Auf der anderen Seite haben die polarisierten auf die Wand aufprallen kann, ohne daß die ange-Kerne, wenn sie nicht durch solche metastabilen regte Strahlungsemission unzulässig gestört wird Atome und Elektronen gestört werden, Lebensdauern und ohne daß es mit der Wand rekombiniert oder in erheblich über 1 Sekunde und können relativ lange »5 anderer Weise entspannt wird. In dieser Beziehung in strahlendem Zustand im Beobachtungsbereichs prallt Hg199·801 extrem gut auf, während die Alkaligespeichert werden. Elemente ebenso wie Wasserstoff nicht entspannende,On the other hand, the polarized atoms and electrons have a lifespan and without it recombining with the wall or in considerably over 1 second and can be relaxed in other ways for a relatively long time. In this regard, in the radiant state in the observation area, Hg 199 · 801 bounces extremely well while the alkalis are stored. Elements like hydrogen not relaxing,
Beispielsweise für den He3-Maser nach F i g. 1 mit inerte Wandbeschichtungen erfordern, wie beispielsden obenerwähnten Abmessungen hatte die öff- weise »Teflon« (Handelsname) oder Paraffin. Im nung 5 nur einen Durchmesser von 0,1 mm, so daß ao Falle von Hes-Atomen kommt die angeregte Strahdie Speicherlebensdauer bei dem angegebenen Druck lungsemission von der Kernresonanz des Heliumin der Größenordnung von 28 Sekunden lag, wäh- atoms. Bei einigen anderen der genannten Atome rend der Gütefaktor des abgestimmten Ausgangs- kommt die Atomresonanz aber entweder von einer kreises 14 etwa Q = 200 betrug. Mit diesen Para- Hyperfeinstrukturresonanz oder einer Zeemann-Remetern wurden Maserschwingungen von einer Lei- as sonanz des Valenz-Elektrons, stung von 5·10~14 Watt an den Klemmen 17 mit In dem Fall, daß eine HyperfeinstrukturresonanzFor example, for the He 3 grain according to FIG. 1 with inert wall coatings, such as the dimensions mentioned above, which had the opening “Teflon” (trade name) or paraffin. In the voltage 5 only a diameter of 0.1 mm, so that in the case of He s atoms, the excited beam comes the storage life at the specified pressure emission from the nuclear resonance of helium in the order of 28 seconds, where atoms. For some of the other atoms mentioned, the quality factor of the matched output comes from the atomic resonance, but either from a circle 14 was approximately Q = 200. With this para-hyperfine structure resonance or a Zeemann remeter, maser vibrations of a lease resonance of the valence electron, power of 5 · 10 ~ 14 watts at the terminals 17 with. In the case that a hyperfine structure resonance
einer Resonanzlinienbreite von 1,6 · 10~2 Hz in als Maserübergang verwendet wird, beispielsweise einem Polarisationsfeld H0 von 32 Gauß erhalten. bei Benutzung von Alkali-Elementen einschließlicha resonance line width of 1.6 · 10 ~ 2 Hz is used as a maser transition, for example a polarization field H 0 of 32 Gauss. when using alkaline elements including
Mit den oben in Verbindung mit F i g. 1 genannten Rubidium, wird mit Elektronenresonanz gearbeitet, Parametern und einer Feldstärke von 32 Gauß lag 30 wobei das Magnetmoment etwa tausendmal größer die Kernresonanzfrequenz der Maserschwingungen ist als bei Kernresonanz. Bei einem Hyperfeinstrukim Bereich 3 bei 103 kHz. Die obige Leistung und turmaser wird also eine erheblich kleinere Anzahl Linienbreite ergibt einen quadratischen Mittelwert- von Atomen im Beobachtungsbereich eine angeregte Bruchteil der Frequenzfluktuation von Strahlungsemission von größenordnungsmäßig glei-With the above in connection with FIG. 1 called rubidium, electron resonance is used, Parameters and a field strength of 32 Gauss was 30 whereby the magnetic moment was about a thousand times greater the nuclear magnetic resonance frequency of the maser vibrations is than for nuclear resonance. With a hyperfine structure in range 3 at 103 kHz. So the above power and turmaser will be a considerably smaller number Line width gives a quadratic mean value of atoms in the observation area an excited one Fraction of the frequency fluctuation of radiation emission of the order of magnitude of the same
35 eher Stärke wie die von Kernresonanz erzeugte35 more like strength like that produced by nuclear magnetic resonance
(A r2) V» · r0, was etwa 5 · \0~^Ιγϊ (A r 2 ) V »· r 0 , which is about 5 · \ 0 ~ ^ Ιγϊ . Strahlung liefern. Es wäre also zu erwarten, daß im. Deliver radiation. So it would be expected that im
für eine Beobachtungszeit von t Sekunden ergibt. Verwendung von Hyperfeinstrukturübergängen die Diese Stabilität ergibt sich durch Fundamental- Gasdrücke im Pump- und im Beobachtungsbereidi Phasenfluktuationen, die durch die thermische Ener- 40 erheblich geringer sein werden als der bei Helium gie im Schwingkreis verursacht sind, und Einflüsse verwendete Druck Trotzdem wird in Betracht geauf Grund magnetischer Feldfluktuationen sind ver- zogen, daß der dominierende Beschränkungsnachlässigt. Eine Verringerung der Resonanzlinien- Speichermechanismus weiterhin der eines Puffergase; breite um eine Größenordnung auf ö · i0~s Hz wird ist und nicht der, der durch einen Praiibockspcidictleicht mit Quer-Relaxationszeiten bis zu 55 Sekunden 45 mechanismus gekennzeichnet ist, bei dem die geerhalten, wenn im wesentlichen gleichartige Vor- speicherten Atome aufeinanderfolgend mit der Gerichtungen wie die in Fig. 1 gezeigten verwendet fäßwand zusammenstoßen, wobei eine wesentlicr werden. kleinere Kollisionswahrscheinlichkeit mit andererfor an observation time of t seconds. Use of hyperfine structure transitions The stability results from fundamental gas pressures in the pump and in the observation area phase fluctuations, which are caused by the thermal energy 40 considerably less than the pressure used in the case of helium in the resonant circuit, and influences Due to magnetic field fluctuations, the dominant restriction neglects. A reduction in the resonance line storage mechanism continues that of a buffer gas; width by an order of magnitude to 10 ~ s Hz and not that which is easily characterized by a praiibock specidic mechanism with transverse relaxation times of up to 55 seconds 45 in which the, if essentially identical, pre-stored atoms are retained one after the other with the Directions such as those shown in Fig. 1 used to collide the vessel wall, being a substantial. smaller likelihood of collision with others
He3 hat die ungewöhnliche Eigenschaft, daß es Gasatomen innerhalb des Beobachningsbereiche! viele Wandkollisionen mit dem Gefäß 3 erleiden 50 vorliegt, d. h., die mittlere freie Weglänge der Atom« kann, ohne daß der strahlende Kernquantenzustand ist größer als die Querabmessung des Beobachtungs merkbar gestört wird. Weiter ergibt sich eine merk- bereiches.He 3 has the unusual property that there are gas atoms within the observation area! suffer many wall collisions with the vessel 3, that is, the mean free path of the atoms can be noticeably disturbed without the radiating nuclear quantum state being larger than the transverse dimension of the observation being noticeably disturbed. There is also a memory range.
liehe Bewegungsverengung der Resonanzlinie dank Es ist zu erwähnen, daß zwar in Fig. 1 nur eitborrowed narrowing of the movement of the resonance line thanks It should be mentioned that although in Fig. 1 only eit
der relativ schnellen Diffusion von Helium durch das Pumpbereich 2 mit zugehöriger Lichtquelle, Lina Magnetfeld- Diese Bewegungsverengung gewähr- 55 und Polarisatoren 7, 8, 9 und 11 vorgesehen sind leistet eine kleine Linienbreite und sorgt auch für die tatsächlich aber eine oder mehrere zusätzliche ahn symmetrische Linienform, selbst wenn die magne- liehe Pumpbereiche und zugehörige Lichtquelle tische Feldinhomogenitätsverteilung über der Probe durch entsprechende Diffusionsröhren gewünschten im Bereich 3 asymmetrisch ist. Die Ausgangsfrequenz falls mit dem Beobachtungsbereich 3 gekoppelt wer des He^Masers ist damit eindeutig mit dem mittle- 60 den können. Ein solches Vorgehen würde die Polari ren Magnetfeld über der Probe und den Wert des sierung verbessern und eine größere Ausgangsleistung (abgeschirmten) He8-Kernmagnetmomentes ver- ermöglichen. Gleiche Betrachtungen gelten auch fü knüpft. folgende Ausführungsformen der Erfindung.the relatively fast diffusion of helium through the pumping area 2 with the associated light source, Lina magnetic field- This movement restriction ensures 55 and polarizers 7, 8, 9 and 11 are provided provides a small line width and also ensures the one or more additional, symmetrical ones Line shape, even if the magnetic pumping area and associated light source table field inhomogeneity distribution over the sample is desired asymmetrical in area 3 due to appropriate diffusion tubes. The output frequency, if coupled with the observation area 3, is clearly with the mean. Such a procedure would improve the polar magnetic field over the sample and the value of the sizing and enable a higher output power (shielded) He 8 nuclear magnetic moment. The same considerations also apply to links. the following embodiments of the invention.
Atommaterialien bei einem solchen optisch gepump- 65 des erfindungsgemäßen Masers dargestellt, die fü ten Diffusionsmaser verwendet werden. Speziell sind besseren Betrieb in schwachen Feldern, wie der solche anderen Materialien Hg199·*11, Rb"5-87 und Erdfeld, geeignet ist. Es wird insbesondere ein vei andere Alkali-Hlemcntc. Auch Wasserstoff ist ein besserter Fullfaktnr dadurch erreicht, daß ein zylfaAtomic materials shown in such an optically pumped maser according to the invention, which are used for diffusion maser. In particular, better operation in weak fields, such as the other materials such as Hg 199 * 11 , Rb " 5 - 87 and earth field, are suitable. In particular, a number of other alkali substances are used a zylfa
1010
drischer Pumpbereich 18, beispielsweise aus Pyrex, gen Schaltung dienen dazu, den Gütefaktor der Maserverwendet wird, um den herum ein ringförmiger Be- ausgangsschaltung 14 zu vervielfachen. Die Maserobachtungsbereich 19 angeordnet ist. Der Ringbe- ausgangsschwingungen stehen dann an den Ausreich ist mit dem zentralen Pumpbereich 18 über eine gangsklemmen 43. Der Vorteil der Verwendung der Anzahl speicherartiger Diffusionsröhren 21 mit oft*- 5 Gütefaktormultiplizierschaltung nach F i g. 5 liegt nungen 5 verbunden, wie sie oben in Verbindung mit darin, daß es damit möglich ist, Maserschwingungen Fig. 1 beschrieben sind, um die geometrische der Atomgasresonanz zu beobachten, wenn ohne die Lebensdauer der strahlenden Atome im Beobach- Gütevervielfacherschaltung Maser-Grenzbedingungen tungsbereich 19 festzulegen. Wie im vorangegange- vorlagen.The third pump area 18, for example made of Pyrex, serves to multiply the quality factor of the maser around which a ring-shaped output circuit 14 is used. The maser observation area 19 is arranged. The ring output oscillations are then available to the central pump area 18 via an input terminal 43. The advantage of using the Number of memory-like diffusion tubes 21 with often * -5 quality factor multiplier circuit according to FIG. 5 lies Connections 5 connected, as described above in connection with the fact that it is possible with it, marshal vibrations Fig. 1 are described to observe the geometric of the atomic gas resonance when without the Lifetime of the radiating atoms in the observation Q-multiplier circuit Maser boundary conditions area 19 to be determined. As in the previous templates.
nen Ausführungsbeispiel sind zwei Elektroden 22 an io In F i g. 6 ist ein typisches Magnetometer mit den beiden Enden des zylindrischen Pumpbereichs einem erfindungsgemäßen Maser dargestellt. Die angeordnet und werden mit HF-Energie von einer Ausgangsschaltung des Masers enthält die Spule 15, HF-Quelle 23 erregt, so daß eine schwache elek- die mit Reihenkondensatoren 45 bzw. 46 in Paralleltrische Glimmentladung innerhalb des Pumpbereichs resonanz liegt. Die Kondensatoren 45 und 46 dienen erzeugt wird. Eine der Elektroden ist mit einer öff- 15 als Spannungsteiler zur Impedanzanpassung an einen nung versehen, um zirkulär polarisierter Resonanz- geeigneten Spannungserhöhungstransformator47. Die strahlung von Quelle 20 den Zutritt zu ermöglichen. Hochspannungs-Sekundärwicklung des Transfonnadamit die Atome im Pumpbereich in höhere Energie- tors 47 ist an den Eingang eines Verstärkers 48 anzustände gepumpt werden. Wie im obigen Ausfüh- geschlossen, wo die Maserschwingungen bei der Rerungsbeispiel ist die Fortpflanzungsrichtung der zir- 20 sonanzfrequenz verstärkt werden. Im Falle einer kular polarisierten optischen Strahlung parallel zur Kernresonanz haben die Maserschwingungen typi-Richtung des Magnetfeldes gerichtet Um den ring- scherweise eine relativ niedrige Frequenz. Die Freförmigen Beobachrungsbereich 19 herum ist eine In- quenz hängt von der Größe des zu messenden Maduktion-sspule 24 gewickelt, die in Parallelresonanz gnetfeldes H0 ab. Im magnetischen Erdfeld liegt die mit einem Kondensator 25 stehen kann, um die Aus- 35 Maserschwingung bei etwa 2 kHz, entsprechend einer gangsschaltung 14 des Masers zu bilden. Größe des Erdfeldes von etwa 0,5 Gauß. Wenn In Fig. 5 ist ein anderer erfindungsgemäßer ver- andererseits ein Elektronen-Spin-System als aktives besserter Maser dargestellt, bei dem die Ausgangs- Medium verwendet wird, beispielsweise das von schaltung 14 eine Q-Multiplizierschaltung ZUr Ver- Wasserstoff oder Rubidium, ist die Resonanz eine besserung des Empfanges der Maserschwingungen 30 Hyperfeinstrukturresonanz oder Elektronenresonanz, in dem Beobachtungsbereich 3 enthält. und die Resonanzfrequenz liegt in der Größenord-Kurz gesagt enthält die Ö-Multiplizierschaltung nung von 1400 MHz bei Wasserstoff und 6800 MHz zwei Elektronenröhren 26, 27 in Kathodenfolger- bei Rubidium.In an exemplary embodiment, two electrodes 22 are attached to FIG. 6 shows a typical magnetometer with the two ends of the cylindrical pumping area of a maser according to the invention. The arranged and are excited with RF energy from an output circuit of the maser contains the coil 15, RF source 23, so that a weak elec- the resonance with series capacitors 45 and 46 in parallel glow discharge within the pumping area. The capacitors 45 and 46 are used to generate. One of the electrodes is provided with an opening as a voltage divider for impedance matching to a voltage, around a circularly polarized resonance-suitable voltage increasing transformer47. The radiation from source 20 to allow entry. High-voltage secondary winding of the transformer, so that the atoms in the pumping area can be pumped into higher energy states at the input of an amplifier 48. As in the above example, where the maser vibrations are amplified in the example, the direction of propagation of the zirconia frequency is amplified. In the case of circularly polarized optical radiation parallel to nuclear resonance, the maser vibrations are typically directed in the direction of the magnetic field. Around the ring, a relatively low frequency. The free-form observation area 19 around it depends on the size of the induction coil 24 to be measured, the magnetic field H 0 in parallel resonance. In the earth's magnetic field, which can stand with a capacitor 25, in order to form the maser oscillation at about 2 kHz, corresponding to an output circuit 14 of the maser. Size of the earth's field of about 0.5 Gauss. If in Fig. 5 another inventive, on the other hand, an electron spin system is shown as an active improved maser, in which the output medium is used, for example that of circuit 14 a Q multiplier circuit ZU r Ver hydrogen or rubidium, If the resonance is an improvement in the reception of the maser vibrations 30, it contains hyperfine structure resonance or electron resonance in the observation area 3. and the resonance frequency is in the order of magnitude. In short, the multiplier circuit contains two electron tubes 26, 27 in cathode follower with rubidium of 1400 MHz for hydrogen and 6800 MHz.
schaltung. Die Ausgangsschwingungen des Maser- Wenn die Niederfrequenzresonanz verwendet wird, kreises 14 werden über einen Koppelkondensator 28 35 beispielsweise bei Kernresonanz von He5, ist vor- und einer. Gittervorspannungswiderstand 29 an das zuziehen, daß ein Frequenzvervielfacher 49 an den Gitter der ersten Röhre 26 gekoppelt, wo die Maser- Ausgang des Verstärkers 48 angeschlossen wird, um schwingungen verstärkt werden und an der Anode das Resonanzsignal auf eine höhere Frequenz zu der ersten Röhre 26 auftreten. Eine Parallelschaltung multiplizieren, die den erforderlichen Genauigkeitsaus Kondensator 31 und Widerstand 32 liegt in 40 grad ergibt, wenn sie in einem geeigneten Zähler 51 Reihe an der Kathode der ersten Röhre 26, um die gemessen wird. Der Zähler wirft die Frequenz, die nötige Gittervorspannung zu erzeugen. vom Ausgang des Frequenzvervielfachers 49 gslie-Die verstärkten Signale der ersten Röhre 26 wer- fert wird, aus, gewünschtenfalls kann diese aufgeden der zweiten Röhre 27 über Kathode zugeführt zeichnet werden. Bei bekanntem Muitipiikationstak- und werden dort verstärkt. Die verstärkten Signale 45 tor des Vervielfachers 49 ist die Resonanzfrequenz stehen über dem abgestimmten Schwingkreis 33 der der Kerne leicht zu bestimmen, und diese Resonanzzweiten Röhre 27. Der Schwingkreis 33 ist leicht ge- frequenz ist ein direktes Maß der Magnetfeldstärke genüber der erwarteten A.omresonanz verstimmt, um H9. Gewünschtenfalls kann der Zähler speziell so eine Phasenverschiebung der Maserfrequenz um 90° ausgebildet werden, daß die Ablesung direkt in Mazu erhalten. Ein Teil der verstärkten und in der Phase 50 gnetfeldstärkeeinhehen erfolgt verschobenen Ausgangsspannung von der zweiten Die extreme spektrale Reinheit des Resonanzsi-Röhre 27 wird an den Eingang der ersten Röhre 26 gnals, das vom Maser nach F i g. 6 erhalten werden über einen 90°-Phasenschieber aus einem Koppel- kann, erlaubt eine bisher nicht mögliche Messung kondensator 34 und einem Reihenwiderstand 35 oder Regelung eines Magnetfeldes. Die Maserausrückgekoppelt. Diese kombinierte Phasenverschie- 55' gangsfrequenz folgt auch getreu praktisch trägheitsbung des Rückkopplungsweges und im verstimmten los den Änderungen im Feld. Das trifft trotz des Schwingkreis 33 sorgt für eine leicht positive Rück- hohen Gütefaktors des Kern-Zeeman-Übergangs zu. kopplung, gerade unterhalb der Selbsterregung, so In Fig. 6 ist der Maser zwar mit einem hantelförmidaß mit einem schwachen Masersignal bereits Maser- gen Gefäß dargestellt, wenn das Magnetometer aber schwingungen erhalten werden. Eine automatische 60 zur Messung schwacher Felder verwendet werden RC-Vorspannungsschaltung liegt zwischen Erde und soll, beispielsweise des Erdfeldes, ist vorzuziehen, Gitter der zweiten Röhre 27, um einen stabilen Be- die Form nach Fig. 3 zu verwenden; weil in diesem trieb zu gewährleisten, sie besteht aus einem Wider- Fall der Füllfaktor für das Magnetometer verbessert stand 36 und einer dazu parallelen Kapazität 37, die wird, wie bereits beschrieben, zwischen Gitter der Röhre 27 und Erde liegen. Eine 63 In Fig. 7 ist ein Gradiometer mit Merkmalen der feste Gittervorspannung wird fiber einen Vorspan- Erfindung dargestellt Ein gemeinsamer Pumpbereich nungswiderstand 41 von B+ bei 42 erhalten. 54 enthält die aktiven Gasatome. Der Pumpbereich ,; Die Röhren 26 und 27 zusammen mit der zugehöri- ist an zwei Beobachtungsbereiche 55 angeschlossen.circuit. The output oscillations of the maser If the low frequency resonance is used, circuit 14 are via a coupling capacitor 28 35, for example at nuclear resonance of He 5 , is before and one. Grid bias resistor 29 to draw that a frequency multiplier 49 is coupled to the grid of the first tube 26, where the maser output of the amplifier 48 is connected to vibrations are amplified and the resonance signal at a higher frequency to the first tube 26 occur at the anode . Multiply a parallel circuit that gives the required accuracy of capacitor 31 and resistor 32 is 40 degrees, if they are in a suitable counter 51 series at the cathode of the first tube 26, around which is measured. The counter raises the frequency to generate the necessary grid bias. The amplified signals of the first tube 26 are output from the output of the frequency multiplier 49; if desired, these can be drawn to the second tube 27 via the cathode. If the Muitipiikationstak- and are reinforced there. The amplified signals 45 tor of the multiplier 49 is the resonance frequency above the tuned oscillating circuit 33 that of the cores can easily be determined, and this resonance second tube 27. The oscillating circuit 33 is slightly frequency is a direct measure of the magnetic field strength compared to the expected magnetic resonance out of tune at B 9 . If desired, the counter can be specially designed to phase shift the grain frequency by 90 ° so that the reading is obtained directly in Mazu. Part of the amplified output voltage, which is shifted in phase 50, occurs from the second output voltage. 6 can be obtained via a 90 ° phase shifter from a coupling, a previously impossible measurement allows capacitor 34 and a series resistor 35 or control of a magnetic field. The burl disengaged. This combined phase shift frequency also follows practically the inertia exercise of the feedback path and in the detuned los the changes in the field. This applies in spite of the resonant circuit 33 ensures a slightly positive reverse high quality factor of the core-Zeeman transition. coupling, just below self-excitation, so. In Fig. 6 the burl is already shown with a dumbbell-shaped gauge with a weak burl signal, but when the magnetometer vibrates. An automatic 60 RC bias circuit is used to measure weak fields and is located between earth and should, for example, the earth field, is preferable, grid of the second tube 27, in order to use a stable load the shape of FIG. 3; because in this drive to ensure it consists of a drawback, the fill factor for the magnetometer improved stand 36 and a parallel capacitance 37, which, as already described, will lie between the grid of the tube 27 and earth. In Fig. 7, a gradiometer with fixed grid bias features is shown via a bias invention. A common pumping area voltage resistance 41 is obtained from B + at 42. 54 contains the active gas atoms. The pumping area,; The tubes 26 and 27 together with the associated one is connected to two observation areas 55.
1111th
I 12I 12
die in einigem Abstand vom Pumpbereich 54 ange- sionsröhre 56 in einen ersten Beobachtungsbereich ordnet sind und voneinander den Abstand D haben, 55 über Öffnung 57. Ein bestimmter Bruchteil der der in der Größenordnung von einigen Metern liegen Atompartikeln im Beobachtungsbereich 55 kann vom kann. Die Beobachtungsbereiche 55 sind mit läng- Bereich 55 entweichen und diffundieren in einer liehen Diffusionsröhren 56 mit dem Pumpbereich 54 5 zweiten Diffusionsröhre 62 in einen Beobachtungsbeverbunden; die Röhren 56 enthalten Öffnungen 57 reich 63. Die Diffusionsröhre 62, die den Bereich 55 zur Festlegung der geometrischen Lebensdauer der und den zweiten Bereich 63 verbindet, ist so bemesstrahlenden Atome in den Beobachtungsbereichen sen, daß die Diffusionszeit durch die Röhre 62 rela-55. Wie in den vorangegangenen Beispielen ist das tiv kurz ist, verglichen mit der Strahlungszeit der Gerät mit einem geeigneten Gas, etwa Hes, gefüllt, io Atompartikeln. Auf diese Weise ist die Resonanzfreund die Pumpkammer 54 wird mit zirkulär polari- quenz der Partikeln im ersten Beobachtungsbereich siertem Licht von einer geeigneten Quelle 20 be- 55 bestimmend für die mittlere Magnetfeldstärke in strahlt; die Richtung des Lichtes ist parallel zur den Bereichen 55 und 63. Das mittlere Magnetfeld Richtung des Magnetfeldes, das gemessen werden im Bereich 63 kann also effektiv durch die Masersoll. Zusätzlich enthält die Pumpkammer eine 15 ausgangsschaltung 14 überwacht werden, ohne daß schwache elektrische Entladung, so daß die Hes- unmittelbar an dem Bereich 63 eine Ausgangsschal-Kerne polarisiert werden, wie oben in Verbindung tung verwendet wird. Das Maserresonanzsignal wird mit F i g. 1 beschrieben. also in der Maserausgangsschaltung 14 festgestellt,which are arranged at some distance from the pumping area 54 into a first observation area and are at a distance D , 55 from each other via opening 57. A certain fraction of the atomic particles in the observation area 55 are of the order of a few meters. The observation areas 55 escape with a longitudinal area 55 and diffuse in a borrowed diffusion tube 56 with the pump area 54 5 second diffusion tube 62 in an observation area; the tubes 56 contain openings 57 rich 63. The diffusion tube 62, which connects the area 55 for determining the geometric life span of the and the second area 63, is so dimensioned radiating atoms in the observation areas that the diffusion time through the tube 62 rela-55. As in the previous examples, the tiv is short compared to the radiation time of the device filled with a suitable gas, such as He s , io atomic particles. In this way the resonance friend is the pumping chamber 54 is radiated with circularly polar frequency of the particles in the first observation area from a suitable source 20 determining 55 the mean magnetic field strength in; the direction of the light is parallel to the areas 55 and 63. The mean magnetic field direction of the magnetic field, which can be measured in the area 63, can therefore be effectively determined by the measles target. In addition, the pumping chamber contains an output circuit 14 which can be monitored without a weak electrical discharge, so that the He s - are polarized directly at the region 63 of an output switching core, as is used in connection with the above. The maser resonance signal is given by F i g. 1 described. thus determined in the Maser output circuit 14,
Zwei elektromagnetische oder HF-Schirme 58, dann im Verstärker 64 verstärkt und dem Zähler und
beispielsweise aus Kupfer, sind zwischen dem Pum- ao Anzeigegerät 66 zugeführt, wie oben beschrieben.
penbereich54 und den Beobachtungsbereichen55 In Fig. 9 ist ein abstimmbares Schmalbandfilter
angeordnet, um eine Störung zwischen den Maser- oder ein abstimmbarer Verstärker nach der Erfinschwingungen
in den voneinander entfernten Beob- dung dargestellt Dieser besteht aus einem Maser
achtungsbereichen 55 zu verhindern. Die Maser- nach Fig. 1, bei dem die Ausgangsschaltung 14 geschaltungen
14, die an die voneinander entfernten as ringfügig abgeändert wurde, indem eine getrennte
Beobachtungsbereiche 55 angeschlossen sind, liefern Eingagnsschleife 71 eingeführt wird, die mit dem Be-Ausgangssignale,
deren Frequenzen den Magnetfeld- obachtungsbereich gekoppelt ist An den Beobachstärken
in den betreffenden Beobachtungsbereichen tungsbereich ist auch eine Ausgangsschleife 72 angeentsprechen.
Wenn ein Gradient im Magnetfeld vor- koppelt, in der Ausgangssignale erhalten werden,
handen ist, unterscheidet sich die Maserschwingungs- 30 Wenn die Vorrichtung als schmalbandiger abstimmfrequenz
von einem Bereich 55 leicht von der des barer Filter oder Verstärker betrieben wird, werden
anderen Beobachtungsbereichs, und die Frequenz- die Maserparameter, der Füllfaktor η, der Gütefaktor
differenz ist ein direktes Maß des Magnetfeldgradien- der abgestimmten Ausgangsschaltung und die PoIaten.
Die beiden Masersignale können leicht in einem risation M0 der Atomresonanzpartikeln um Eins oder
geeigneten Frequenzmischer oder einem Verrastungs- 35 mehr unter den Schwellwert ununterbrochener Maserdetektor
verglichen werden, so daß sich ein direktes schwingung herabgesetzt In diesem Fall ergibt sich
Ausgangssignal ergibt, das ein Maß für den Gradien- keine kohärente angeregte Strahlungsemission der
ten ist. Partikeln im Beobachtungsbereich, so daß sich keinTwo electromagnetic or HF screens 58, then amplified in the amplifier 64 and made of copper for example, are fed between the pump ao display device 66, as described above.
pen area54 and the observation areas55. In FIG. The Maser- according to Fig. 1, in which the output circuit 14, which has been slightly modified to the mutually distant ASs by connecting a separate observation area 55, supply input loop 71 is introduced which is connected to the Be output signals, the frequencies of which are the Magnetic field observation area is coupled An output loop 72 is also corresponding to the observation strengths in the observation area concerned. If there is a gradient in the magnetic field, in which output signals are obtained, the mase oscillation frequency differs slightly from that of the filter or amplifier, other observation areas, and the frequency, the grain parameters, the fill factor η, the quality factor difference is a direct measure of the magnetic field gradient of the matched output circuit and the potential. The two maser signals can easily be compared in a risation M 0 of the atomic resonance particles by one or a suitable frequency mixer or a latching 35 more below the threshold value uninterrupted maser detector, so that a direct oscillation is reduced. In this case, the output signal results which is a measure for the gradients are no coherent excited radiation emission of the th. Particles in the observation area, so that no
Die Maserausgangssignale von den beiden Beob- Ausgangssignal ergibt In Gegenwart eines Eingangsachtungsbereichen
55 werden vorzugsweise zunächst 40 signals, das an den Beobachtungsbereich und den
getrennten Vorverstärkern 53 zugeführt, um eine Maserschwingkreis über die Eingangsschleife 71 anKopplung
und ein Ziehen des einen Maseroszillators gelegt wird, ergibt das Eingangssignal, wenn es die
durch den anderen zu verhindern. Die Ausgänge der Resonanzfrequenz der Atome im Beobachtungsbe-Vorverstärker
53 werden dann einem Mischer 59 zu- reich hat, eine Anregung der Strahlungsemission der
geführt, in dem sie gemischt werden, so daß eine 45 Atomansammlung, diese Emission ist kohärent und
Differenzfrequenz entsteht, die einem Frequenzzähler dient dazu, das über die Eingangsschleife 71 eingezugeführt
wird, mit dem eine geeignete Gradienten- führte Signal zu verstärken. Die angeregte Strahdarstellungseinrichtung
60 verbunden ist, so daß eine lungsemission wild dann im Maserschwingkreis aufdirekte
Anzeige des Gradienten erhalten wird. Ge- genommen und durch die Ausgangsschleife 72 an
wünschtenfalls kann eine größere Präzision erhalten 50 eine nicht dargestellte Last ausgekoppelt
werden, indem der Ausgang des Mischers 59 vor Das Durchlaßband der Einrichtung als Filter oder
dem Zählen und der Darstellung im Frequenzzähler Verstärker wird durch Veränderung der Größe des
und Auswertegerät 60 multipliziert wird, so daß eine magnetischen Polarisationsfeldes H9 verändert, indem
größere Präzision bei der Messung der Differenzfre- der Strom im Solenoid 6 geändert wird oder eine gequenz
erhalten wird, wie in anderem Zusammenhang 55 eignete Kompensationsspule vorgesehen wird, mit
oben bereits erläutert der das gesamte Polarisationsfeld im Beobachtungs- The maser output signals from the two observing output signal results In the presence of an input observation area 55, preferably 40 signals are first fed to the observation area and the separate preamplifiers 53, to a maser oscillating circuit via the input loop 71 and pulling the one maser oscillator results in this Input signal if it is to prevent the through the other. The outputs of the resonance frequency of the atoms in the observation preamplifier 53 are then fed to a mixer 59, a stimulation of the radiation emission in which they are mixed, so that a 45 atom collection, this emission is coherent and a difference frequency arises The purpose of the frequency counter is that which is introduced via the input loop 71, with which a suitable gradient-led signal is amplified. The excited beam display device 60 is connected so that a lung emission is then obtained in the maser oscillation circuit upon direct display of the gradient. Taken and, if desired, through the output loop 72, a greater precision can be obtained 50 decoupling a load (not shown)
The passband of the device as a filter or the counting and display in the frequency counter amplifier is multiplied by changing the size of the and evaluation device 60, so that a magnetic polarization field H 9 is changed by greater precision in the Measurement of the differential frequency of the current in the solenoid 6 is changed or a sequence is obtained, as in another context 55 suitable compensation coil is provided, with the above already explained that the entire polarization field in the observation
Die spezielle Form gemäß Fig. 7 ist besonders bereich geändert werden kann. Als Schmsiband-The special shape shown in FIG. 7 is particularly area can be changed. As Schmsiband-
zweckmäßig, weil zwei Beobachtungsbereiche von Filter oder -Verstärker hat das Gerät die extrem Useful because the device has two observation areas for filters or amplifiers
einem gemeinsamen Pumpbereich gespeist werden kleine Bandbreite der Zeeman-Resonanzünienbreite A common pumping area is supplied with a small bandwidth of the Zeeman resonance line width
können. 60 in der Größenordnung von 10~3 Hz. Wie erwähnt.be able. 60 on the order of 10 ~ 3 Hz. As mentioned.
In Fig. 8 ist eine andere Ausführungsform eines wird die Mittenfrequenz durch die Stärke des ma- In Fig. 8 is another embodiment of a , the center frequency is determined by the strength of the ma
erfindungsgemäßen Masers dargestellt Dieser Maser gnetischen Polarisationsfeldes eingestellt, und einMasers according to the invention shown This Maser set magnetic polarization field, and a
ist ähnlich dem in Fig. 7 dargestellten, es wird je- Durchdrehen dieser Feldstärke ändert die Mhten- is similar to that shown in Fig. 7, it is every turning of this field strength changes the Mhten-
doch nur ein einziger Maserkreis zusammen mit frequenz des Filters und/oder Verstärkers. Das Ge- but only a single Maserkreis together with the frequency of the filter and / or amplifier. The GE-
einem einzigen Vorverstärker verwendet In diesem «3 rät kann extrem schnellen Fluktuationen im Feld A single preamplifier is used in this «3 advises can cause extremely rapid fluctuations in the field
reich54, wie oben in Verbindung mit Fig. 7 be- grammierte Mittenfrequenz erhältlich, die für sichere reich54, as shown above in connection with FIG. 7 sawn-programmed center frequency for secure
schrieben, gepumpt werden, durch eine erste Diffu- Kommunikationen od. dgl. verwendet werden kann. Written, pumped, od through a first Diffu- communications. The like. Can be used.
stärkers kann geändert werden, indem die Beobach- In Fig. 11 ist eine andere Ausgangsschaltung mitThe strength can be changed by using the observer
tungsbereichsöffnung 5 entsprechend bemessen wird, geringem'Gütefaktor für einen Maser-Oszillator und/ um die gepmetrische Lebensdauer der strahlenden 5 oder Verstärker mit Merkmalen .der Erfindung dar-area opening 5 is dimensioned accordingly, low 'quality factor for a Maser oscillator and / around the pmetric service life of the radiating 5 or amplifiers with features of the invention.
obachtungsbereich das Durchlaßband des Masers Spule ist direkt mit einer geeigneten Last 75 überObserve the pass band of the measles coil is directly with a suitable load 75 across
vergrößert Zusätzlich kann das Durchlaßband durch Leitungen 76 verbunden. In diesem Fall ist die Reak-Vergrößerung der Inhomogenität des magnetischen io tanz der Spule 15 bei der Maserfrequenz vorzugs-Additionally, the passband can be connected by lines 76. In this case, the reac-enlargement of the inhomogeneity of the magnetic io dance of the coil 15 at the maser frequency is preferred.
oder durch Erhöhung der Temperatur im Beobach- In Fig. 12 ist eine weitere Ausführungsform deror by increasing the temperature in the observer. In Fig. 12, a further embodiment is the
tungsbereich. Anordnung nach Fig. 11 dargestellt, wobei die Spulearea. Arrangement according to Fig. 11 shown, the coil
r; Maser-Oszillators oder Verstärkers kann wesentlich 15 Leitungen 76 an die Last 75 angekoppelt ist Hierr; Maser oscillator or amplifier can essentially have 15 lines 76 coupled to the load 75 here
f verwendet wird, deren Gütefaktor in der Größen- in der Größenordnung von Eins liegen oder kleinerf is used, the figure of merit of which is of the order of magnitude of one or less
• gerung des Gütefaktors der Ausgangsschaltung muß Reaktanz der Ausgangsschaltung bei der Maserfre-• To improve the quality factor of the output circuit, the reactance of the output circuit must be
jedoch der Füllfaktor η und/oder die magnetische 20 quenz kleiner ist als der Widerstand der Last 75. DerHowever, the fill factor η and / or the magnetic 20 frequency is smaller than the resistance of the load 75. The
; Polarisation M1, der in Resonanzbefindlichen Atom- variable Kondensator /7 ist vorgesehen, um die Re-; Polarization M 1 , the atomic variable capacitor / 7, which is in resonance, is provided in order to
•: ansammlung vergrößert werden, um die Maserbedin- aktanz der Spule 15 nachzustimmen. In diesen Aus- •: be enlarged collection to the Maserbedin- the coil reactance retune 15th In this
; gungen beizubehalten. Der Füllfaktor kann, wie oben gangsschaltungen ist der Gütefaktor durch das Ver-; conditions to be maintained. The fill factor can, as above gear shifts, is the quality factor through the
■ bereits gezeigt, optimal gestaltet werden, indem ein hältnis ω LjR definiert■ already shown, can be optimally designed by defining a ratio ω LjR
■ ringförmiger Beobachtungsbereich verwendet wird. as In Fig. 13 ist ein Wasserstoffatomdiffusionsmaser Die Magnetisierung M0 der strahlenden Atome kann mit erfindungsgemäßen Pump- und Beobachtungsebenfalls auf verschiedene Weise vergrößert werden, bereichen dargestellt. Der dargestellte Maser enthält beispielsweise Vergrößerung des Pumplichtstroms, einen Pumpbereich 81, der Wasserstoff gas unter Vergrößerung des Druckes der aktiven Gasatome niedrigem Druck enthält. Der Pumpbereich ist an bei Beibehaltung einer gegebenen Polarisation oder 30 einen Beobachtungsbereich 82 über ein Diffusionsdurch Verringerung der Temperatur im Beobach- röhrchen 83 und eine Öffnung 84 angeschlossen, mit tungsbereich gegenüber der Temperatur im Pump- der die geometrische Lebensdauer der Partikeln im bereich. Dieser letztere Temperatureffekt ermöglicht Beobachtungsbereich 82 festgelegt wird, wie oben eine Erhöhung der Dichte der strahlenden Atome um beschrieben. Das hanteiförmige Gefäß besteht aus das Verhältnis der absoluten Temperaturen der bei- 35 einem geeigneten Material, wie beispielsweise Quarz,■ ring-shaped observation area is used. a s FIG. 13 shows a hydrogen atom diffusion maser. The magnetization M 0 of the radiating atoms can also be enlarged in various ways with the pump and observation according to the invention. The maser shown contains, for example, an increase in the pumping luminous flux, a pump region 81 which contains hydrogen gas with an increase in the pressure of the active gas atoms at low pressure. While maintaining a given polarization or 30, the pump area is connected to an observation area 82 via a diffusion by reducing the temperature in the observation tube 83 and an opening 84, with the area of the geometrical life span of the particles in the area compared to the temperature in the pump. This latter temperature effect enables observation area 82 to be established, as described above, by increasing the density of the radiating atoms. The dumbbell-shaped vessel consists of the ratio of the absolute temperatures of the two to a suitable material, such as quartz,
den Bereiche. Beispielsweise verringert eine Kühlung und ist vorzugsweise aus der ganzen Innenseite mit ] des Beobachtungsbereiches auf 77° Kelvin von 300° einem inerten Material ausgekleidet, das erregte Kelvin aus den zur Schwingung erforderlichen Güte- Wasserstoffatome nicht zum Entspannen oder zu faktor um einen Faktor von etwa 4. Die Ausgangs- Rekombinationen anregt. Solche Materialien sind leistung wird etwa um einen Faktor von 16 ver- 40 beispielsweise »Teflon« (Handelsname) oder Paraffin, größen. Das hanteiförmige Gerät wird dann in ein sehr ■] Wenn es erwünscht oder notwendig ist, jede Mög- schwaches magnetisches Polarisationsfeld H0 von j lichkeit einer direkten Kopplung zwischen der Ein- beispielsweise lOOGauß getaucht und gegen äußere gangsschaltung 11 und der Ausgangsschaltung 72 zu Magnetfelder in üblicher, nicht dargestellter Weise j eliminieren, können diese Schaltungen körperlich für 45 abgeschirmt. j Entkopplungszwecke beispielsweise rechtwinklig zu- Die Vorrichtung nach Fig. 13 ist so ausgelegt, ' einander angeordnet werden, öSer andere Abschirm- daß sie auf einem feldunabhängigen Hyperfeinstrukeinrichtungen können verwendet werden, w!' sie in turübergang ΔM = 0, F = 1 arbeitet, wie in dem der Technik bekannt sind. Termschema bei Fig. 13 angedeutet. In einem solin Fig. 10 ist ein Maser-Oszillator mit Merkma- 50 chen Fall scheint Pumplicht in den Pumpbereich 81 len der Erfindung dargestellt, bei dem der Beobach- von einer polarisierten Lichtquelle 80 durch ein getungsbereich 3 mit flüssigem Stickstoff oder einem eignetes Fenster 85, beispielsweise LiF, in der Seitenanderen Kühlmittel 73 gekühlt wird, das in einem ge- wand des Pumpbereichs 81. Das Pumplicht ist voreigneten Dewargefäß 74 enthalten ist. Die Kühlung zugsweise Lyman-alpha-Strahlung, die mit üblichen erfolgt auf eine so niedrige Temperatur, daß die Aus- 55 Polarisationstechniken polarisiert ist. Wie oben ist gangsschaltung einen kleineren Gütefaktor haben eine geeignete Einrichtung vorgesehen, mit der eine kann, und holzdem Maserschwingungen betbehalten schwache elektrische Glimmentladung in der Pumpwerden. In einer solchen Einrichtung kann der Güte- kammer 81 aufrechterhalten wird, um Wasserstofffaktor leicht auf einen Wert in der Größenordnung atome zu erzeugen.the areas. For example, cooling reduces and is preferably lined with an inert material from the entire inside with] the observation area to 77 ° Kelvin from 300 °, the excited Kelvin from the quality hydrogen atoms required for oscillation not to relax or factor by a factor of about 4 The output stimulates recombinations. Such materials are performance is reduced by a factor of around 16, 40 for example “Teflon” (trade name) or paraffin. The dumbbell-shaped device is then immersed in a very if it is desired or necessary, any possible weak magnetic polarization field H 0 of the possibility of a direct coupling between the input, for example 100, and the external input circuit 11 and the output circuit 72 to magnetic fields in In the usual way, not shown, j can be physically shielded for these circuits. j decoupling purposes, for example, at right angles to- The device according to FIG. 13 is designed to 'be arranged against each other, öSer other shielding- that they can be used on a field-independent hyperfine structure, w ! 'It works in turübergang ΔM = 0, F = 1, as is known in the art. Term scheme indicated in FIG. 13. 10 shows a maser oscillator with features. Pump light shines into the pump area 81 according to the invention, in which the observation is made by a polarized light source 80 through a generation area 3 with liquid nitrogen or a suitable window 85 , for example LiF, is cooled in the side of the other coolant 73, which is contained in a wall of the pump area 81. The cooling is preferably done with Lyman-alpha radiation, which is done with the usual at such a low temperature that the polarization techniques are polarized. As above, gear shifting is a smaller figure of merit having suitable means by which one can, and wood vibrations, keep a weak electrical glow discharge in the pump. In such a facility, the quality chamber 81 can be maintained to easily generate hydrogen factor to a value on the order of atoms.
von Eins oder kleiner herabgesetzt werden, so daß 60 Der Beobachtungbereich 82 ist in einem gesich ein Gerät ergibt, das in einem breiten Frequenz- eigneten Hohlraum-Resonator 86 angeordnet, beiband arbeiten kann. Die Rcsonanzlinienbreite ist spielsweise einem Zylinder-Resonator, der so beimmer noch sehr schmal, die Ansprechbedingungen messen ist, daß er im dominanten TE01,-Modus sind jedoch nicht so kritisch von der Abstimmung bei der Wasserstoff atom-Hyperfeinstruktur-Rcsonanz- <ler Ausgangsschaltung abhängig. Durch Vcrändc- 65 frequenz arbeitet, die etwa 1420MHz beträgt. Eine rung der Stärke des m; ^netisclicn Polarisationsfcldcs geeignete Koppelschleife 87, die in der Zeichnung kann das iierät also in einem extrem breiten dyna- um 90" verdreht dargestellt isl, ist an die Magnet-' mischen Bereich magnetischer Feldstärke und Maser- feldcr des Resonators 86 für den kreisförmigen elck-can be reduced by one or less, so that the observation area 82 is, in a total sense, a device which, arranged in a broad frequency-suitable cavity resonator 86, can operate. The resonance line width is, for example, a cylinder resonator, which is still very narrow, the response conditions measure that it is in the dominant TE 01 , mode, however, are not so critical of the tuning in the hydrogen atom-hyperfine-structure resonance output circuit dependent. Operates through a 65 frequency, which is around 1420MHz. A tion of the strength of the m; A suitable coupling loop 87, which in the drawing can be shown rotated by 90 "in an extremely wide dynamic range, is attached to the magnetic field of magnetic field strength and maser field of the resonator 86 for the circular angle.
15 16 15 16
irischen Modus angekoppelt, um Maserschwingungen Genauer gesagt, es wird der Übergang /IAi=I, i*==0 Irish mode coupled to marsher more precisely, there will be the transition / IAi = I, i * == 0
vom Hohlraum 86 an einen geeigneten, nicht darge- verwendet. Das Terschema ist dargestellt, und diefrom the cavity 86 to a suitable one, not shown. The terschema is shown, and the
stellten Verstärker mit Belastung auszukoppeln. Der Ausgangsresonanzfrequenz der Ausgangsschaltung 14put amplifier with load to decouple. The output resonance frequency of the output circuit 14
Hohlraum 86 für den kreisförmigen elektrischen ist auf Resonanz auf einen der beiden Zeeman-Fre-Cavity 86 for the circular electrical is at resonance to one of the two Zeeman fre-
Modus ist bezüglich der Richtung des magnetischen 5 quenz-Übergänge A oder B abgestimmt Diese Über-Mode is matched to the direction of the magnetic 5 frequency transition A or B This transition
Polarisationsfeldes H0 so angeordnet, daß die magne- gänge sind von der Stärke des Magnetfeldes ab-The polarization field H 0 is arranged in such a way that the magne-
tische Wechselfeldkomponente H1 des Schwingungs- hängig, und damit ist die dargestellte Vorrichtung alstable alternating field component H 1 of the vibration dependent, and thus the device shown is as
modus TE011 parallel zur Richtung des magneti- Magnetometer oder Magnetfeldstärkefühler brauch-mode TE 011 parallel to the direction of the magnetometer or magnetic field strength sensor
schen Polansationsfeldes H0 liegt, und weiter im Be- bar.between the polarization field H 0 , and further in the range.
reich des Beobachtungsbereiches 82 relativ gleich- io In Fig. VJ ist eine weitere Ausführungsform einesarea of the observation region 82 at the same relative io In Fig. VJ is a further embodiment of a
förmig ist. Wie oben wird das Pumplicht dem Pump- erfindungsgemäßeh Wasserstoffmasers dargestellt,is shaped. As above, the pumping light is shown in the pumping hydrogen masers according to the invention,
bereich 81 in einer Richtung zugeführt, die parallel Der Aufbau dieser Vorrichtung ist im wesentlichenarea 81 fed in a direction that is parallel The structure of this device is essentially
zur Richtung des magnetischen PolansationsfeldesH0 gleich dem in Fig. 13 und 15 dargestellten Maser,to the direction of the magnetic polarization field H 0 is the same as the grain shown in FIGS. 13 and 15,
liegt. nur daß ein dritter Bereich 88 in Verbindung mitlocated. only that a third area 88 in connection with
Der Wasserstoffatom-Difiusionsmaser nach Fig. 13 15 dem Pumpbereich vorgesehen ist, um die schwacheThe hydrogen atom Difiusionsmaser of Fig. 13 15 is provided to the pumping area to the weak
verwendet einen feldunabhängigen HyperfeinStruktur- elektrische Entladung aufrechtzuerhalten. Auf dieseuses a field-independent hyperfine structure to maintain electrical discharge. To this
übergang, so daß die Maserresonanzschwingungen, Weise kann der getrennte Entladungsbereich 88 mittransition, so that the maser resonance vibrations, way can separate the discharge area 88 with
die von der Ausgangsschleife 87 erhalten werden, als unbeschichteten Wänden vorgesehen werden, so daßobtained from the output loop 87 can be provided as uncoated walls so that
Frequenznormal oder als Atomuhrsignal in der üb- die Wandbeschichtung nicht den richtigen BetriebFrequency normal or as an atomic clock signal in the wall coating does not operate properly
liehen Weise verwendet werden können. «0 der elektrischen Entladung stört, durch die atomi-borrowed way can be used. «0 of the electrical discharge interferes, through the atomic
Das Vorhandensein von Hj-Gas in den beiden Be- scher Wasserstoff erzeugt wird.The presence of Hj gas in the two beers creates hydrogen.
reichen 81 und 82 verhindert den Betrieb des Wasser- In F i g. 18 ist ein Magnetfeldstabilisator mit einem stoffmasers nicht, weil das Wasserstoffgas als ausge- Maser nach der Erfindung dargestellt. Genauer ist zeichnetes Puffergas für die Wasserstoffatome wirkt. ein magnetfeldabhängiger Maser, wie der in Fig. 1 Bei der bevorzugten Ausführungsform ist der Be- «5 dargestellte, in einem Magnetfeld H0 angeordnet, das triebsdruck in dem hanteiförmigen Gefäß so niedrig stabilisiert werden soll. Die magnetfeldabhängige wie möglich, weil mit dem niedrigstmöglichen Be- Maserausgangsfrequenz wird einem Verstärker 92 triebsdruck die beste magnetische Feldinhomogenität- zugeführt, wo sie verstärkt wird und von wo aus sie Ausmittlung erhalten wird, dank der höheren Diffu- einer Klemme eines Verrastungsdetektors 93 zugesionsgeschwindigkeit der atomischen Wasserstoff- 30 führt wird. Ein Frequenzsynthesekreis 94 dient dazu, partikeln. Zusätzlich ist ein viel geringerer Druck des eine Bezugsfrequenz zu liefern, mit der die Magnetatomischen Wasserstoffs und Wasserstoffgases zu- feldstärke festgelegt wird, auf die das Magnetfeld H0 lässig, verglichen mit dem Gasdruck von He3 in stabilisiert werden soll. Der Ausgang des Frequenzdem oben beschriebenen Hes-Maser, weil der Dreh- synthesekreises 94 wird dem anderen Eingang des impuls des Elektrons des Hyperfeinstrukturübergangs 35 Verrasterungsdetektors 9? zugeführt, indem er mit Deim atomischen Wasserstoff etwa tausendmal größer der Maserfrequenz verglichen wird, um eine Fehlerist als der Kerndrehimpuls des Hes-Atoms. gleichspannung zu erhalten, deren Phasenlage undrange 81 and 82 prevents the operation of the water- In F i g. 18 is a magnetic field stabilizer with a stoffmasers not, because the hydrogen gas is shown as a maser according to the invention. More precisely is drawn buffer gas for the hydrogen atoms acts. a magnetic field-dependent maser, such as that in FIG. 1. In the preferred embodiment, the load 5 shown is arranged in a magnetic field H 0 , which is intended to stabilize the operating pressure in the dumbbell-shaped vessel at a low level. The magnetic field-dependent as possible, because with the lowest possible input frequency, the best magnetic field inhomogeneity is fed to an amplifier 92, where it is amplified and from where it is obtained, thanks to the higher diffusion speed of a latching detector 93 of the atomic feed rate Hydrogen-30 will lead. A frequency synthesis circuit 94 is used to particles. In addition, a much lower pressure of a reference frequency is to be supplied with which the magnetic-atomic hydrogen and hydrogen gas field strength is determined, at which the magnetic field H 0 is to be stabilized compared to the gas pressure of He 3 in. The output of the frequency of the He s -Maser described above, because the rotation synthesis circuit 94 is the other input of the pulse of the electron of the hyperfine structure transition 35 rasterization detector 9? by comparing it to Deim atomic hydrogen about a thousand times greater than the maser frequency to be an error than the nuclear angular momentum of the He s atom. DC voltage to get its phase position and
In Fig. 14 ist eine andere Ausführungsform des Größe der Abweichung des Magnetfeldes von der Masergefäßes nach der Erfindung dargestellt. Bei gewünschten Bezugsgröße entspricht, die durch die diesem Aufbau ist die Länge der Diffusionsröhre 83 40 Frequenz des Frequenzsynthesekreises festgelegt ist. auf Null herabgesetzt, so daß der Beobachtungs- und Die Fehlergleichspannung wird dann einem Verstärder Pumpbereich im wesentlichen aneinandergrenzen ker 95 zugeführt, in dem sie verstärkt wird und von und nur durch die öffnung 84 getrennt sind. Dadurch wo sie über einen Phasenschieber 96 über eine Leiergibt sich auch eine größere Festigkeit und ein klei- tung 97 ein?r Feldkorrekturspule 91 zugeführt wird, neres Volumen für den Maser. 45 deren Feld H0 dem zu stabilisierenden Feld H0 über-In Fig. 14 another embodiment of the size of the deviation of the magnetic field from the burl vessel according to the invention is shown. With the desired reference value, which is determined by this structure, the length of the diffusion tube 83 40 frequency of the frequency synthesis circuit. is reduced to zero, so that the observation and error DC voltage is then fed to an amplifier pumping region essentially adjacent to one another ker 95, in which it is amplified and is separated from and only by the opening 84. As a result, where it is supplied via a phase shifter 96 via a lyre, there is also greater strength and a clothing 97 is supplied to a field correction coil 91, a smaller volume for the burl. 45 whose field H 0 exceeds the field H 0 to be stabilized.
In Fig. 15 ist ein anderer Wasserstoffdiffusions- lagert wird. Der Phasenschieber 96 wird so einge-In Fig. 15 there is another hydrogen diffusion layer. The phase shifter 96 is set in this way
maser mit Merkmalen der Erfindung dargestellt. stellt, daß eine Eigenschwingung des geschlossenenmaser shown with features of the invention. represents that a natural oscillation of the closed
Dieser Maser enthält die gleichen Einrichtungen wie Kreises verhindert wird.This burl contains the same facilities as circle prevents.
der nach Fig. 13, und zur Bezeichnung gleicher Das HauptfeldH0, das geregelt werden soll, kann Teile sind gleiche Bezugszeichen verwendet worden. 5° durch Einstellung des Frequenzsynthesekreises 94 Es ist jedoch darauf aufmerksam zu machen, daß auf die gewünschte Frequenz programmiert werden. dieser Maser für den Betrieb in einem feldabhängi- Wieder folgt die Maserausgangsfrequenz getreu den gen Hyperfeinstrukturübergang von AM= 1, F= 1 schnellen Änderungen in der Stärke des Magnetausgelegt ist. In diesem Fall ist ersichtlich, daß das feldes, in das der Maser eingetaucht ist. Die Grenzen Pumplicht immer noch parallel zum magnetischen 55 des Durchlaßbandes des Systems sind durch die Polarisationsfeld H0 eingestrahlt wird, daß im Beob- Durchlaßeigenschaften des geschlossenen Servoachtungsbereich aber das magnetische Wechsel- systems gegeben. In gewissen Fällen kann es erfeld H1 des Resonanzmodus des Resonators senk- wünscht sein, einen oder mehrere zusätzliche parrecht zur Richtung des magnetischen Polarisations- allele Rückkoppelungswege mit Verstärkern 95 und feldes H0 liegt. Bei Verwendung des feldabhängigen 60 Phasenschiebern 96 sowie Korrekturspulen 91 mit Hyperfeinstrukturübergangs ist der Maser nach geringer Induktivität zu verbinden, die breitere Fi<g. 15 als Magnetometer oder Magnetfeldmeß- Durchlaßbänder haben, um Feldfluktuationen auf oder -fühleinrichtung geeignet. einen annehmbaren Wert herabzusetzen, so daß diethat of Fig. 13, and to designate like The HauptfeldH 0, which is to be controlled, can parts have been used the same reference numerals. 5 ° by setting the frequency synthesis circuit 94. However, attention should be drawn to the fact that programming is carried out on the desired frequency. This maser is designed for operation in a field-dependent Again, the maser output frequency faithfully follows the hyperfine structure transition from AM = 1, F = 1 to rapid changes in the strength of the magnet. In this case it can be seen that the field in which the burl is immersed. The limits of the pumping light still parallel to the magnetic 55 of the system's pass band are radiated in by the polarization field H 0 , but the magnetic alternating system is given in the observation transmission properties of the closed servo-attention area. In certain cases, the field H 1 of the resonance mode of the resonator may be desired, one or more additional feedback paths with amplifiers 95 and field H 0 lying parallel to the direction of the magnetic polarization allele. When using the field-dependent 60 phase shifter 96 and correction coils 91 with a hyperfine structure transition, the maser is to be connected after low inductance, the wider figure. 15 have as a magnetometer or Magnetfeldmeß- pass bands to field fluctuations on or -sensitive device. reduce an acceptable value so that the
In V i g. 16 ist ein ärgerer Wasserstoffdiffusions- endgültige schmalbandige Schleife die VeresterungIn V i g. 16 is a nastier hydrogen diffusion final narrow band loop the esterification
maser dargestellt, bei dem der Aufbau im wesent- 65 aufrcchterhaiien kann.maser, in which the structure can essentially 65 look-up sharks.
liehen gleich dem in Fig. 1 dargestellten ist, und der In Fig. 19 ist eine Stromregeleinrichtung mit Maser ist für Betrieb bei einem Elektronen-Zeeman- Merkmalen der Erfindung dargestellt. Ein Atomgas-Übergang von atomischem Wasserstoff ausgelegt. diffusionsmaser mit getrennten Pump- und Beobach-borrowed is the same as that shown in Fig. 1, and the In Fig. 19 is a current control device with Maser is shown operating with an electron Zeeman feature of the invention. An atomic gas transition designed by atomic hydrogen. diffusion mason with separate pump and observation
tungsbereichen, wie in Fig. 1 dargestellt, ist in dem Magnetfeld angeordnet, das von einer Zylinderspule 101 erzeugt wird, die aus dem Leiter für einen Strom besteht, der geregelt werden soll. Ein gegebener Strom durch die Zylinderspule 101 erzeugt eine bestimmte Magnetfeldstärke H0, die eine bestimmte Maserschwingungsfrequenz ergibt. Die Masersignale werden vom Maser in den Verstärker 102 gekoppelt, wo diese Signale verstärkt und dann an eine Eingangsklemme eines Verrasterungsdetektors 103 ge- ίο führt werden. Wie im FaUe des Magnetfeldstabilisators oder -regulators nach F i g. 18 liefert ein Bezugsoszillator 104 eine Bezugsfrequenz, die einer bestimmten erwünschten Stromgröße entspricht, die in dem zu regelnden Kreis fließt, der die Spule 101 ent- »5processing areas, as shown in Fig. 1, is arranged in the magnetic field generated by a solenoid 101, which consists of the conductor for a current to be regulated. A given current through the solenoid 101 generates a specific magnetic field strength H 0 , which results in a specific mass oscillation frequency. The maser signals are coupled from the maser into the amplifier 102, where these signals are amplified and then fed to an input terminal of a rasterization detector 103. As in the case of the magnetic field stabilizer or regulator according to FIG. 18, a reference oscillator 104 supplies a reference frequency which corresponds to a specific desired current quantity which flows in the circuit to be controlled from which the coil 101 derives
ι nc ic» ebenfalls mU ihrer Achse rechtwinklig spule i*»?"* PoiarisatioBsfeld H0 angeordnet, zum "W—SSreauenz die Resonanzfrequenz derι nc ic »also must be arranged at right angles to its axis coil i *»? "* Po iarisatioBsfeld H 0 , to the" W-SSreauenz the resonance frequency of the
Wenn me ^^-"Λττχτ in der zu untersuchenden gyromagnettscben^Norpc ^^ gtoaa^_ If me ^^ - "Λττχτ in the gyromagnettscben to be examined ^ Norpc ^^ gtoaa ^ _
MatenapioDen«, ^ & Präzession ^n da& tische K^^^sationsfeld H. induziert ein Signal ?afu^a>Bf^^Lät 115 Das Resonanzsignal, das in to ^PjWgJ^^ aufgenommen wird, MatenapioDen «, ^ & Precision i on ^ n da & tische K ^^^ sationsfeld H. induces a signal ? a f u ^ a> B f ^^ L ät 115 The resonance signal in to ^ PjWgJ ^^ o f gen ommen,
von der EW^te 116 zugeführt, vorzugswird einem ^aserversuu ^ ^ oben m from the EW ^ te 116, preferably a ^ aserversuu ^ ^ above m
weise einem "J*J"f"^n d ^ ,^^ Die wise a "J * J" f "^ n d ^, ^^ the
Χ^100"0^ *'*£ 115 aufgenommenen Resoin der Empfimgerspu£* ^-^ -m einem Χ ^ 100 " 0 ^ * '* £ 115 absorbed resoin of the recipient spu £ * ^ - ^ - m a
verstärkt, ohne daß die H6 speriell abgestimmtamplified without the H6 being sperially tuned
Bezugsfrequenz vom Bezugsoszillator 104 wird dem anderen Eingang des Verrasterungsdetektors 103 zugeführt, wo sie mit der Maserschwingungsfrequenz vergüchen wird, um eine Fehlergleichspannung zu liefern. Diese wird dem Eingang eines Verstärkers 105 zugeführt, in dem sie verstärkt und dem Regeleingang einer geeigneten Stromregelschaltung 106 zugeführt wird, die in Reihe mit dem Kreis liegt, dessen Strom geregelt werden soll. Em geeigneterThe reference frequency from the reference oscillator 104 is the other input of the latching detector 103, where it is compared with the maser oscillation frequency in order to provide a DC error voltage. This is fed to the input of an amplifier 105, in which it is amplified and the Control input is fed to a suitable current control circuit 106 in series with the circuit, whose electricity is to be regulated. Em more suitable werdenwill
einen ^a ^
m Verbindung nm^ec „^ ^ m connection nm ^ ec "^ ^
»<> nach Fι* 9 *£™™°: ω den gemeinsamen»<> After Fι * 9 * £ ™haben °: ω the common
2 c ^S 2 über eineΓ Diffusionsröhre 118 und Pumpbereich * u*r *'"* "'„2 c ^ S 2 via a diffusion tube 118 and pump area * u * r * '"*"'"
^fX^S die im'Maserverstärker 116^ fX ^ S the im'Maser Amplifier 116
Ä^S aufgenom-Ä ^ S recorded
Sdient dazu, den Strom im geregelten Kreis zu erhöhen oder zu verringern, damit difser Strom mit einer Stromgröße übereinstimmt, die durch die Bezugsfrequenz des Bezugsoszillators 104 festgelegt ist Eine Anzahl magnetisch permeabier Schinne 107 umschließt die Spule 101 und den Maser, um eine Störung der gewünschten Stromregelung durch äußere Magnetfeldeinflüsse ζα vertundem. Geeignete magnetische Abschirmungen sind Weicheisen und Permaloy.S is used to increase or decrease the current in the controlled circuit, with it difser current corresponds to a current quantity determined by the reference frequency of the reference oscillator 104 is set. A number of magnetically permeable channels 107 surround the coil 101 and the Maser, to avoid a disturbance of the desired current regulation by external magnetic field influences ζα. Suitable magnetic shields are Soft iron and permaloy.
ta^rlrffSita««"!« «ir gyromagnetische Resonanz mit Merkmalen der Erfindung dargestellt. Eine Stoffprobe, die untersucht werden soll, ist in einem Probenröhrchen 111 angeordnet und liegt in einem magnetischen Polarisationsfeld H0, wie es beispielsweise Init einer supraleitenden ZyUnderspule 112 erzeugt wird. Eine geeignete Dewaranordnung ist bei 113 vorgesehen, um die supraleitende Zylmderspulell2 auf die Supraleitfähigkeitstemperatur zu kühlen, beispielsweise^ die Temperatur von flüssigem Helium. Eine Senderspule 114 ist beim Problnröhrchen 111 angeordnet, um eine magnetische Wechselfeldkomponente rechtwinklig zum magnetischen Polarisationsfeld H0 zu erzeugen. Das Sendersignal wird von einem Verstärker 120 vom Ausganges eines geeigneten Masers abgeleitet, beispielsweise einem Heliummaser, wie er in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben ist, wo gleiche Bezugszeichen zur Bezeichnung gleicher Teile verwendet woidensind ta ^ rlrffSita «« "!« «ir gyromagnetic resonance with features of the invention. A material sample that is to be examined is arranged in a sample tube 111 and lies in a magnetic polarization field H 0 , as is the case, for example, in a superconducting cylinder coil 112 A suitable dewar arrangement is provided at 113 in order to cool the superconducting cylinder coil 2 to the superconducting temperature, for example the temperature of liquid helium. A transmitter coil 114 is arranged at the probing tube 111 in order to generate an alternating magnetic field component perpendicular to the magnetic polarization field H 0 The transmitter signal is derived by an amplifier 120 from the output of a suitable maser, such as a helium maser as described in connection with Figure 1, where like reference numerals are used to denote like parts
Eine Empfängerspule 115 ist mit ihrer Achse um 90° gegen die Senderspule versetzt angeordnet, um eine direkte Kopplung von der Senderspule zur Empfängerspule zu verhindern. Die EmpfängerA receiver coil 115 is arranged with its axis offset by 90 ° with respect to the transmitter coil to prevent a direct coupling from the transmitter coil to the receiver coil. The recipients von einerfrom one
mefundton dort- "
Auswertgerates geführt werden, mefundton there- "
Evaluation device are performed,
3» OszUlographen oder ^f in Abhängigkeit von einem Ablenkschaltung 123 ^ lenkung dient auch zwei Ab.enkspulen 1243 »OszUlographen or ^ f depending on a deflection circuit 123 ^ steering is also used by two deflection coils 124
die Feldstärke des magne^cthe field strength of the magne ^ c
über der zu untersuchenden Probe m,toι Proberöhrchen JIl durchzusteuern. Em dekbomagnett-over the sample to be examined m to control through toι sample tube JIl. Em dekbomagnett-
scher Sddim US. ^^^ΣλΆίχ^ sehen den beiden Beobachmngsbereichen 117 und 3 scher Sddim US. ^^^ ΣλΆίχ ^ see the two observation areas 117 and 3
4« des Maserverstarkers und 0""""52JJEfJ^ eine direkte elektromagnetische Kopplung zwischen diesen beiden zu verhindern. 4 «of the maser amplifier and 0""""52JJEfJ ^ to prevent a direct electromagnetic coupling between these two.
Der Vorteil der Verwendung dai Verstärkers in Kombination mit d sehen Materialprobe, die ^.unte The advantage of using dai amplifier in combination with d see material sample that ^. below
darin, daß ein extrem präzises und selbststabüisie rendes Spektrometer gebildet wird. Genauer, das Sendesignal hat eine extrem geringe Linienbrate in der Größenordnung von 6-10"» Hz, und g^cherso weise hat der Maserverstarker e«ne.Mme"*"r"e al^ der gleichen Größenordnung, so daß ein maximaler Rauschabstand erhalten wird. Außerdem, indemι der Maseroszillator-Verstärker ηαύI die zu untersuchende Probe in das gleiche magnetische Polansationsfeld H0 getaucht werden, reagieren die Sender- und Empfängerkreise auf momentane geringfügige Fluktuationen des magnetischen Polansationsfeldes in der Weise, daß die Fluktuationen in dem magnetisehen Polarisationsfeld kompensiert werden und ein «o präzises, stabiles Ausgangsresonanzsignal erhalten wird.in that an extremely precise and self-stabilizing spectrometer is formed. Specifically, the transmission signal has an extremely small Linienbrate on the order of 6-10 "" Hz, and g ^ cherso example, the Maserverstarker e "ne .M me" * "r" e ^ al the same order, so that a maximum Signal to noise ratio is obtained. In addition, by the Maseroszillator-amplifier ηαύ I immersed the sample to be examined in the same magnetic polarization field H 0 , the transmitter and receiver circuits react to momentary slight fluctuations in the magnetic polarization field in such a way that the fluctuations in the magnetic polarization field are compensated and a precise, stable output resonance signal is obtained.
Claims (11)
Family
ID=
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Sleator et al. | Nuclear-spin noise | |
DE1206083B (en) | Measuring device for the investigation of spin precessions in a selectively fluorescent optical medium excited by radiation | |
DE1423462B2 (en) | PROCEDURE AND ARRANGEMENT FOR DETERMINING A MAGNETIC FIELD AND ITS APPLICATION AS A FREQUENCY STANDARD | |
Heiman et al. | Exchange energy, magnetization, and Raman scattering of (Cd, Mn) Se | |
DE1095326B (en) | Device for amplifying, generating or frequency converting a microwave signal | |
DE1491532B2 (en) | ATOMIC RESONANCE DEVICE FOR REGENERATIVELY EXCITED RADIATION EMISSION | |
CH387711A (en) | Frequency selective arrangement | |
DE2061018B2 (en) | Process for recording spin resonance spectra and a suitable spin resonance spectrometer | |
DE3834984C2 (en) | ||
DE1170019B (en) | Arrangement for amplifying or generating high-frequency vibrations using free gyromagnetic resonances | |
DE1516927B1 (en) | Device for measuring the intensity of a magnetic field | |
DE2238814A1 (en) | PROCEDURE AND CIRCUIT ARRANGEMENT FOR TUNING THE CAVITY RESONATOR OF A MASER OSCILLATOR | |
DE102020208336A1 (en) | Spin-based gyroscope and method of operating the spin-based gyroscope | |
DE1491532C (en) | Atomic resonance device for regeneratively excited radiation emission | |
DE1233058B (en) | Method and device for measuring the field strength of a magnetic field | |
EP3380856B1 (en) | Device for generating and detecting a magnetic resonance of a sample | |
DE1289134B (en) | Vibration generator controlled by optical quantum transitions | |
Audoin et al. | Physics of the hydrogen maser | |
DE102014107365A1 (en) | Method and device for the measurement and control of magnetic fields with highest accuracy based on the free precession frequency of hyperpolarized nuclear spins | |
DE102016204733B4 (en) | CW maser with electromagnetic resonant circuit | |
DE3919808A1 (en) | Quadruple amplifying ring laser gyroscope with independent amplification areas | |
DE102016102025A1 (en) | Device for generating and detecting a magnetic resonance of a sample | |
DE2347149C3 (en) | Arrangement for measuring the speed of rotation of a body rotating about an axis | |
AT208402B (en) | Device for amplifying, generating or frequency converting a microwave signal | |
DE102022202228A1 (en) | Gyroscope sensor with vapor cell |