DE2559678B2 - Atomstrahlröhre - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Atomstrahlröhre für ein Frequenznormal mit einem vakuumdichten Gehäuse gemäß dem Gattungsbegriff des Anspruchs.

Atomstrahlröhren sind die frequenzbestimmenden Grundelemente in Vorrichtungen, die als extrem stabiles Frequenznormal dienen. Wesentliches Merkmal eines Atomstrahl-Frequenzstandards ist die Aufnahme bzw. der Nachweis einer Resonanz innerhalb eines atomaren Hyperfeinzustandes, der als Frequenznormal dient. Zur praktischen Ausnutzung dieser Resonanz werden atomare Teilchen, beispielsweise Caesiumatome, die zu einem Atomstrahl kollimiert und beschleunigt sind, der Wechselwirkung mit elektromagnetischer Strahlung ausgesetzt. Wenn die Frequenz der äußeren angelegten elektromagnetischen Strahlung gleich der Resonanzfrequenz einer Zustandsänderung im jeweiligen Atom ist, werden die den jeweils ausgewählten Zustand aufweisenden Atome aus dem Strahl ausge blendet und auf einen Detektor geführt. Die Frequenz der aufgeprägten Strahlung wird im Bereich der genauen Atomresonanzfrequenz moduliert, wobei vom Detektor ein Signal erzeugt wird, das der Servosteuerung eines Schwungradioszillators dienen kann. In dieser Weise kann ein Regelkreis zum Verriegeln der Sollfrequenz oder der Mittenfrequenz der aufgeprägten Strahlung auf der Atomresonanzlinie dienen.

Bei der Verwendung von Caesiumatomen für den Atomstrahl in einer Atomstrahlröhre wird die Resonanzfrequenz des Überganges zwischen zwei Hyperfeinniveaus gewählt. Diese Hyperfeinniveaus beruhen auf der Wechselwirkung zwischen dem magnetischen Dipol des Kerns und dem magnetischen Dipol des Valenzelektronenspins. Das Caesiumatom weist nun nur zwei stabile Grundkonfigurationen auf, die zwei erlaubten Quantenzuständen zugeordnet sind Der eine Zustand entspricht der Parallelstellung des atomaren und des Elektronenspins, der andere der AntiparallelstelluTig dieser beiden Spins, In Abwesenheit eines äußeren Magnetfeldes treten also zwei Hyperfeinniveaus auf, von denen jedes in Gegenwart eim.5 äuße- ren Magnetfeldes in eine Reihe von ZEEMAN-Unterniveaus aufspaltbar ist

Der in einer Caesiumstrahlröhre üblicherweise verwendete Hyperfeinresonanzübergang ist derjenige zwischen den Zuständen (F = 4, m_F= 0; und (F = 3, f>f = 0). Dabei bezieht sich die erste Zustandsangabe F auf die Größe des gesamten atomaren Winkelmomentes, also die Summe der Kern- und Elektronenmomente, während sich die zweite Zustandsangabs m/rauf jene Komponente dieses Gesamtwinkelmomentes be zieht, die in der Richtung des aufgeprägten äußeren Magnetfeldes liegt.

Zur Anregung eines Überganges von einem Zustand in den anderen muß dem Atom ein Energiebetrag E zugeführt oder entzogen werden, der der Differenz der Ausrichtungsenergie gleich ist Da alle Caesiumatome untereinander identisch sind, ist auch der Energiebetrag E für alle Atome gleich. Die Frequenz / der elektromagnetischen Energie, die zur Zustandsänderung erforderlich ist, ist durch die Gleichung E= hf

jo gegeben. Dabei ist h das Plancksche Wirkungsquantum. Für Caesium ist näherungsweise /= 9192, 631770MHz.

Eine gebräuchliche Caesiumatomstrahlröhre enthält eine Quelle, aus der das Caesium durch einen Kollimator

'Λ verdampft Der Kollimator überführt den Atomdampf in einen schmalen gebündelten Strahl und richtet ihn durch die Atomstrahlröhre.

Auf den so kollimierten Atomstrahl wirkt ein erster Magnet als Zustandsfilter ein. D,<?ser Magnet wird

-to gebräuchlicherweise und auch im Rahmen dieser Beschreibung kurz als »/4-Magnei« bezeichnet Der Α-Magnet erzeugt ein stark inhomogenes Magnetfeld. Die Richtung der auf ein Caesiumatom in einem solchen Feld ausgeübten Kraft hängt vom Zustand des Atoms ab. In diesem Feld des /l-Magneten werden die energetischen Zustände F = 3 und F = 4 in Unterniveaus aufgespalten. Aus dem Atomstrahl werden alle Atome mit dem Zustand F=A mit Ausnahme derjenigen mit m_F = —4 in eine Richtung abgelenkt, während alle anderen Atome in eine andere Richtung angelenkt werden. In der Vorrichtung der Erfindung verbleiben die Atome mit dem Zustand F ■> 3 zusammen mit den Atomen des Unterniveaus (4, —4; im ausgenutzten Strahl, während die anderen ausgeblendet :- 55 werden. Im verwerteten Strahl verbleiben vor allem auch die Atome des Unterniveaus (3,0).

Nach dem Durchlaufen des Magnetfeldes des /!-Magneten, im folgenden kurz »/4-FeId« genannt, treten diese Atome in ein Zentralglied ein, wo sie der

w) Einwirkung eines schwachen gleichmäßigen C-Feldes ausgesetzt sind. Dabei werden die Zustände mit /Hf = 0 energetisch von den benachbarten Zuständen mit UIf= 0 getrennt Dieses schwache Magnetfeld dient auch der räumlichen Ausrichtung der ausgewählten Caesiumatome und damit auch der Festlegung der erforderlichen Richtung des magnetischen Mikrowellenfeldes. Im Einflußbereich dieses gleichmäßigen schwachen

Magnetfeldes sind die Caesramatome gleichzeitig der Einwirkung eines äußeren Wechselfeldes ausgesetzt, dessen Frequenz angenähert der Resonanzfrequenz entspricht, die die Obergänge vom Unterniveau (3, 0) zum Unterniveau (4,0) anregt

Beim Verlassen dieses energetischen Obergangsbereichs wird der Strahl der Einwirkung eines zweiten magnetischen Zustandsfilters ausgesetzt Dieser zweite Magnet erzeugt ein starkes inhomogenes Feld und gleicht dem Λ-Magnet In diesem Filter werden alle Atome des Zustandes F= 3 und auch die Atome mit dem Uaterniveau (4, -4) ausgeblendet Lediglich die Atome mit dlem Unterniveau (4, 0) werden durchgelassen. Atome mit einer diesem Unterniveau entsprechenden Energie existieren an dieser Stelle jedoch nur aufgrund des in der zuvor beschriebenen Weise angeregten Oberganges. Die Atome mit diesem Unterniveau werden anschließend auf einen Detektor gerichtet Der Detektor kann prinzipiell beliebiger Art sein. Vorzugsweise ist der Detektor ein Massenspektrometer mit Glühkathodenionisierung.

Die Detektorstromstärke hängt kritisch von der Genauigkeit ab, mit der die aufgeprägte RF-Frequenz der Resonanzfrequenz entspricht Der Detektorstrom steuert nach Verstärkung ein Servosystem zur Regelung der Frequenz der Oszillator-Vervielfacher-Baugruppe, die den RF-Hohlraum anregt

Die bekannten Caesiumstrahlröhren sind nur unter hohem finanziellem und technischem Aufwand herstellbar. Für die Herstellung von Caesiumstrahlröhren, die der Schaffung von Atomfrequenznormalen dienen, ist insbesondere eine außerordentlich genaue mechanische Justierung der einzelnen Komponenten erforderlich. Bereits kleinste DeJustierungen lassen den Frequenzstandard unbrauchbar werden. Die beschriebenen Baugruppen der Atomstrahlröhre müssen mit einem ungewöhnlich hohen Präzisionsgrad justiert und gehaltert sein. Für einen zufriedenstellenden Betrieb müssen die Baugruppen der Röhre relativ zur Achse des abgelenkten S'rahls mit einer Genauigkeit von angenähert 25 μπι justiert sein. Diese Justierung muß auch mechanischen Schwingungen und Stoßen standhalten. Sie darf auch nicht durch Temperaturveränderungen verändert werden, die beim Einsatz der Röhre unvermeidbar sind. Zu diesem Zweck sehen bekannte Atomstrahlröhren komplizierte Halterungen zwischen den inneren strukturellen Baugruppen und entweder einem inneren oder einem äußeren vakuumdichten Gehäuse vor. Solche Halterungen sollen die einander gegenläufigen Anforderungen hinsichtlich einer Starrheit der Konstruktion zur Unterdrückung der mechanischen Stoß- oder Schwingungsanfälligkeit und hinsichtlich einer Flexibilität der Struktur zum Ausgleich und zur Anpassung an unterschiedliche Ausdehnungskräfte erfüllen, die durch beim Betrieb unvermeidbare thermische Gradienten hervorgerufen werden. Solche thermischen Spannungsgradienten sind auch dadurch unvermeidbar, daß die Röhre beim Herstellen ausgeheizt werden muß, während sie gebräuchlicherweise dann bei Raumtemperatur betrieben wird.

Durch die bekannten aufwendigen Halterungsmechanismen, mit denen diese Bedingungen hergestellt werden sollen, werden die bekannten Atomstrahlröhren relativ groß und schwer. Diese Eigenschaften sind jedoch für eine Reihe wichtiger Anwendungsgebiete von Atomstrahlröhren höchst unerwünscht, insbesondere bei der Verwendung solcher Röhren in Flugzeugen oder Raumstationen.

Weiterhin ist eine Caesiumstrahlröhre bekannt, die in zwei voneinander getrennten Gehäusen eingeschlossen ist Das erste Gehäuse ist ein innenliegender Kanal zur Halterung der funktioneilen Baugruppen. Dieses innere Gehäuse dient gleichzeitig der mechanischen Stabilisierung und der Wärmeisolation. Das innere Gehäuse ist in einem äußeren Vakuumgehäuse aufgehängt Zwischen beiden Gehäusen muß die Möglichkeit einer Relativbewegung geschaffen werden. Dadurch werden die

ίο Kompliziertheit des Herstellungsverfahrens weiter erhöht Außerdem führt dieser Röhrenaufbau zu einer relativ anfälligen mechanischen Struktur.

Aus Proceedings of the IEEE, Band 55 (1967), Nr. 6, Seiten 792 bis 805 sind Molekular- bzw. Atomstrahlröh ren bekannt bei denen unter anderem auch auf kurze Röhren, eine hohe Zuverlässigkeit und auf geringe Abmessungen sowie ein geringes Gevncht Wert gelegt wird. Angaben darüber, wie diese Forderungen technisch erreicht werden, sind jedoch nicht gemacht

Aus der OE-AS 12 60 049 ist eine Momstrahlröhre gemäß dem Gattungsbegriff des Paititanspruchs mit einem vakuumdichten Gehäuse bekannt in dem eine Vielzahl von Baugruppen getrennt voneinander angeordnet sind. Die Justierung und Ausrichtung der vielen Baugruppen zueinander ist jedoch kompliziert und gewahrleistet keine sichere, zuverlässige Betriebsweise.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Atomstrahlröhre zu schaffen, die außer einem einfacher

jo konstruktiven und kostengünstigen Aufbau und einen geringen mechanischen und thermischen Anfälligkeit insbesondere eine einfache und sichere Justierbarkeit und damit eine hohe Zuverlässigkeit beim Betrieb gewährleistet

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs gelöst

Auf Grund der Tatsache, daß die einzelnen Funktionselemente nur zu drei Baugruppen zusammengefaßt sind, ist eine Justierung wesentlich leichter durchzufüh-

•40 ren, und eine sichere Betriebsweise gewährleistet

Di» erfindungsgemäße Atomstrahlröhre besitzt nur ein einziges, hermetisch verschlossenes Gehäuse, das sowohl als Vakuumgehäuse als auch als Halterungselement dient, wobei an der Basis dieses Gehäuses die

Baugruppen befestigt sind.

Die einzelnen funktioneilen Bauglieder sind getrennt voneinander zu voneinander unabhängigen Baugruppen zusammengefaßt, die ihrerseits mit der geringstmöglichen Anzahl von Fixierungspunkten am Rahmen

V) befestigt sind. Diese Art der Halterung schafft eine Fixierte Justage und eine thermische Isolierung der

funktiondien Bauglieder und ermöglicht ihre einfache

Austauschbarkeit Die tit findung vereinigt also den Innenaufbau und das

'■■■> Vakuumgehäuse zu einer einzigen Struktur- bzw. Baueinheit Dadurch werden die bei bekannten Atomstrahlröhren erforderlichen Trägerelemente zwischen beide» Strukturelementen überflüssig. Außerdem schafft die Erfindung eine in Modulbauweise aufgebaute

M) Atomstrahlröhre, in der drei Baugruppen mit insgesamt nur zehn Maschinenschrauben an einem Hauptkonstruktionselement befestigt sind, das gleichzeitig ein Teil des Vakuumgehäuses der Röhre ist Insgesamt wird eine Atomstrahlröhre geschaffen, die den in der Praxis herrschenden Einsat/bedingungen besser Rechnung trägt als Röhren nach dem Stand der Technik, insbesondere wesentlich leichter als diese ist Die Atomstrahlröhre der Erfindung wiegt rd. 4 kg gegen-

über rd. 7 kg für gebräuchliche Atomstrahlröhren vergleichbarer Leistung.

Durch den Aufbau der Atomstrahlröhre der Erfindung werden die teuren und komplizierten inneren Halterungsstrukturen überflüssig. Die Röhre der Erfindung weist eine einfache Modulslruktur auf. Vor allem die Modulstruktur führt zu einer unerwartet hohen Stabilität der Justierung gegenüber äußeren mechanischen Störungen, insbesondere gegenüber Stoß und Schwingung. Außerdem gewährleistet der Aufbau der Röhre der Erfindung eine hervorragende Wärmeisolation der thermisch empfindlichen Bauelemente.

Die Atomstrahlröhre der Erfindung schafft ein einziges Konstruktionselement, das sowohl die Funktion eines Vakuumgehäuses als auch die Funktion eines Trägers für die Funktionskomponenten erfüllt. Dieses, im folgenden kurz als Gehäuse gezeichnete Konstruktionselement besteht aus einer formstabilen starren Basis und einer relativ dünnen und flexiblen Haube, die dichtend mit dem Rahmen verbunden ist. Die Funktionselemente der Röhre sind am Rahmen befestigt. Dadurch wird eine fixierte Justierung dieser Elemente ermöglicht. Die flexible Haube nimmt von außen einwirkende mechanische Störungen schadlos auf, ohne sie auf die Basis oder die Funktionselemente zu übertragen. Die dichtend verschlossene Einheit wirkt als Vakuumgehäuse. Die Funktionselemente der Röhre sind mit der kleinstmöglichen Zahl von Befestigungsstellen an der schweren Basis gesichert. Die Verbindungspunkte sind so ausgelegt, daß sie eine nur sehr geringe Wärmeleitfähigkeit besitzen. Dadurch wird eine wirksame thermische Isolation der Funktionselemente von der Umgebung erreicht. So ist beispielsweise der Verdampfer der Quelle über eine Verbindungsstruktur an der Basis gehaltert, die so ausgelegt ist, daß sie zur Umgebung einen relativ langen Wärmeleitungspfad aufweist.

Die Betriebsdauer der Caesiumatomstrahlröhren ist in der Praxis durch die Erschöpfung des Caesiumgetters begrenzt. Es ist in der industriellen Praxis gebräuchlich, die Atomstrahlröhre bei Sättigung des Caesiumgetters zu öffnen und abzubauen, um die weiterverwendbaren Komponenten der Röhre auszubauen. Diese Praxis erfordert einen relativ hohen Aufwand an Gerät und Arbeitszeit, ist also teuer. Die Röhre der Erfindung ist dagegen aus nur drei Modulgruppen der funktionellen Teile aufgebaut, die mit insgesamt nur zehn Schrauben am Rahmen befestigt sind. Die funktionellen Baugruppen sind also rasch und einfach aufbaubar, abbaubar und austauschbar.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 die wesentlichen Bauglieder der Atomstrahlröhre in schematischer Darstellung,

F i g. 2 eine perspektivische Wiedergabe der in F i g. 1 gezeigten Bauglieder,

Fig.3 das Außengehäuse, die Anschlüsse und die Modulbaugruppen in einer auseinandergezogenen Darstellung sowie

Fig.4 die in Fig.3 gezeigten Elemente in zusammengesetzter Form von der Seite sowie teilweise im Längsschnitt

In den F i g. 1 und 2 sind die wichtigsten Grundelemente der Caesiumstrahlröhre der Erfindung dargestellt. Die Grundelemente sind jene der Strahierzeugung und der Registrierung. Die Quelle für die atomaren Teilchen enthält einen Verdampfer 10, der flüssiges Caesium verdampft und über einen Kollimator einen Strahl neutraler Caesiumatome aussendet, die statistisch auf die beiden zuvor beschriebenen stabilen Energiezustände verteilt sind. In einem ersten Zustandsfilter oder /4-Magnet 12 werden diese Energiezustände in Unterniveaus aufgespalten und die Atome im Zustand F= 3 sowie mit dem Unterniveau (4, -4) durchgelassen, während alle anderen Atome aus dem Caesiumstrahl ausgeblendet werden. Der gefilterte Strahl wird dann durch das RF-Wechselwirkungsbauglied 14 geführt. In

ίο diesem Bauglied wird durch eine Spule 22 ein schwaches homogenes Magnetfeld, das C-FeId, erzeugt. Außerdem wirkt auf den Atomstrahl mit Resonanzfrequenz eine Mikrowellenenergie ein, die in einigen der Atome des Strahls die Übergänge (3,0) + (4,0) induziert.

Anschließend werden dann die Atome im Zustand (4, 0) durch den zweiten Zustandsfüter oder ß-Magneten 16 aus dem Strahl ausgefiltert. Alle Atome mit anderen Zuständen werden aus dem Strahl ausgeblendet. Die auf diese Weise durch den ß-Magneten ausgewählten Caesiumatome treffen auf den zum Ionisieren verwendeten heißen Draht 20. Dabei wird jeweils ein Elektron vom Caesiumatom abgestreift. Dies führt zu einer Reemission von Caesiumionen, die durch ein Massenspektrometer 207 in den Elektronenvervielfacher 18

2) gerichtet werden. Der Elektronenvervielfacher erzeugt einen ^sgangsstrom, der der Anzahl der auf den heißen Draht 20 treffenden Caesiumatome proportional ist, also proportional der Anzahl VDn Atomen ist, die im Mikrowellenhohlraum in den zweiten energetischen

in Zustand angehoben worden sind.

Die vorliegend verwendete Caesiumstrahlröhre ist jedoch aus drei Baugruppenmodulen und einem Außengehäuse für die gesamte Röhre aufgebaut.
Die drei Modulen sind:

(1) eine Caesiumampulle und ein erster magnetischer Zustandsfilter in Kombination mit einer Ionenpumpe.

(2) ein zweiter magnetischer Zustandsfilter in Kombination mit einem Massenspektrometer und

(3) eine C-Feldspule mit Mikrowellenstruktur.

Um die zuvor beschriebenen Vorteile der Modulbauweise der Erfindung erzielen zu können, sind der Verdampfer 10 mit der Caesiumampulle und dem Kollimator und der A-Magnet 12 mit der Ionenpumpe, die in den schematischen F i g. 1 und 2 getrennt voneinander dargestellt sind, zu einem Verdampfer-/4-Magnet-Modul 240 (F i g. 3) zusammengefaßt Das RF-Wechselwirkungsglied 14 und das C-FeId, die in den schematischen F i g. 1 und 2 offen gezeigt sind, sind in

so einer magnetischen Abschirmung 179 (Fig.?· als zweites Modul zusammengefaßt Der ß-Magnet 16, der der Ionisierung dienende heiße Draht 20, das Massenspektrometer 207 und der Elektronenvervielfacher 18 sind zu einem Detektormodul 244 (Fig.3) zusammengefaßt Die in den F i g. 3 und 4 gezeigten Moduln 240 und 244 und die magnetische Feldabschirmung 179 sind im wesentlichen unabhängig voneinander und stellen Unterbaugnippen innerhalb des äußeren Gehäuses der Atomstrahlröhre dar. Sie sind, wie weiter unten im einzelnen beschrieben ist, mit insgesamt nur 10 Schrauben am Gehäuse gehaltert

Das äußere Gehäuse der Atomstrahlröhre gemäß F i g. 1 und 2 ist in den F i g. 3 und 4 dargestellt Es besteht aus einem einzigen vakuumdichten Gehäuse,

δ5 das aus einer starrer. Basis 210 (F i g. 3) und einer relativ dünnen und flexiblen Haube 212 besteht Die Basis besteht aus einem 3,2 mm dicken rostfreiem Stahlblech. Die Haube besteht ebenfalls aus einem rostfreien

Stahlblech, das jedoch nur I mm dick ist. Die Basis 210 enthält die erforderlichen vakuumdichten Durchführungen für die elektrischen Zuleitungen und die RF-Quellen. Diese Durchführungen sind an sich bekannt und hier deshalb nicht näher beschrieben. Außerdem sind auf der Basis 210 die drei zuvor beschriebenen Moduln 179,240 und 244 befestigt.

Dp¹» Verdampfer-/4-Magnet-Modul 240 ist auf zwei Tragkonsolen 222 und 224, die an der Basis 210 befestigt sind, mit zwei Maschinenschrauben 400 befestigt. Der Wärmeleilungspfad vom Verdampfer 10 zur Außenseite des Gehäuses der Caesiumröhre verläuft also über die offenen Klammcrlaschcn 134 und 136 und über die Konsolen 222 und 224 auf den Rahmen 210. Dadurch wird der Wiirniepfad so hing, daß er der thermischen Isolation des Verdampfers 10 von der Umgebung der Röhre dient.

Das C-Fcld-Mikrowcllcnsiruktur-Modul 179 ist auf vier senkrechten Zapfen 226 gehaltert, auf denen v. durch vier Maschinenschrauben 228 verschraubt ist. Das ß-Magnet-Dctektor-Modul 242 ist über U-I'rofilc 234 und 236, an denen es durch ebenfalls vier Schrauben 237 befestigt ist, auf der Basis 210 gehaltert. Der Detektortisch 196 und die U-Profile 2.34 und 236 bilden gemeinsam einen relativ langen Wärmepfad /wischen dem heißen Drahl 20 der lonisationsvorrichtung und der äußeren Umgehung der Röhre.

Die Haube 212 isi nach Herstellung der Anschlüsse zu den Durchführungen mit der Basis 210 verschweißt. Die Röhre wird dann unter Hochvakuum und hohen Temperaturen evakuiert.

Diese Modulbauweise der Atomstrahlröhre, bei der jede Baugruppe oder jedes Modul mit einem Minimum von Befestigungspunkten auf einem starren Rahmendes einzigen Gehäuses der Röhre gehaltert und befestigt

und justiert sind, ermöglicht in der beschriebenen Weise nicht nur die justierung und die Halterung der Moduln, sondern gleichzeitig auch ihre Wärmeisolation und den Schutz der funktioncllcn Komponenten in den Moduln vor mechanischen .Störeinflüssen aus der Umgebung.

Dabei nimmt gleichzeitig die relativ flexible Haube die thermischen und mechanischen Spannungen auf. die insbesondere beim Verschweißen der Röhre unvermeidbar sind. Kin aus einem gleichmäßig dicken Material aufgebaut!»« nuHorpü Crhnu^n rW A.iiimcirahj.

röhre weist dirse Möglichkeit und diese Flexibilität der Anpassung und der Aufnahme mechanischer Spannungen und thermischer Verspannungen nicht auf. In einem aus gleichmäßig starkem Material hergestellten Außengehäuse wäre die erforderliche Präzisionsjustierung der

Komponenten praktisch nicht möglich.

Hierzu 3 Blatt Zeichnuncen

Claims (1)

1. Patentanspruch;

   Atomstrahlröhre für ein Frequenznormal mit einem vakuumdichten Gehäuse, einer Quelle zur Erzeugung eines gerichteten Atomsirahls, mit einem ersten Zustandsfilter zum Ausfiltem bestimmter Teilchen aus dem Strahl, mit einem HF-Anregungsglied in Strahlrichtung hinter dem ersten Zustandsfilter zum Anregen von Resonanzübergängen in einigen der Teilchen des Strahls, mit Mitteln zur Erzeugung eines schwachen homogenen Magnetfeldes im FIF-Anregungsglied, mit einem zweiten Zustandsfilter in Strahlrichtung hinter dem HF-Anregungsglied zur Auswahl jener Teilchen aus dem Teilchenstrahl, in denen der Resonanzübergang stattgefunden hat, und mit einem Detektor zur Registrierung der ausgefilterten Teilchen, wobei im Gehäuse getrennt voneinander angeordnete und einzeln abnehm- und austauschbare Baugruppen vorliegen, «ladurch gekennzeichnet, daß die Quelle (iO) und der erste Zustandsfilter {!2} zusammen eine erste Baugruppe (240) bilden, daß das HF-Anregungsglied (14) und die Mittel (22) zur Erzeugung des schwachen Magnetfeldes zusammen eine zweite Baugruppe (179) bilden und der zweite Zustandsfilter (16) zusammen mit dem Detektor (207) eine dritte Baugruppe (244) bilden, daß das Gehäuse (210, 121) eine formstabile starre Basis (210) und eine flexible Haube (212) aufweist, die dichtend miteinander unter Bildung eines Vakuumgehäuses verbunden sind, und daß die drei Baugruppen (240, 179, 244) an der Basis (210) des Gehäuses (250,212) belustigt sind.