RU171557U1 - A device for igniting a discharge in an atomic hydrogen source for an atomic maser - Google Patents

A device for igniting a discharge in an atomic hydrogen source for an atomic maser Download PDF

Info

Publication number
RU171557U1
RU171557U1 RU2016138080U RU2016138080U RU171557U1 RU 171557 U1 RU171557 U1 RU 171557U1 RU 2016138080 U RU2016138080 U RU 2016138080U RU 2016138080 U RU2016138080 U RU 2016138080U RU 171557 U1 RU171557 U1 RU 171557U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
discharge
source
atomic
igniting
hydrogen
Prior art date
Application number
RU2016138080U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Константин Юрьевич Павленко
Антон Юрьевич Павленко
Original Assignee
Закрытое Акционерное Общество "Время-Ч"
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое Акционерное Общество "Время-Ч" filed Critical Закрытое Акционерное Общество "Время-Ч"
Priority to RU2016138080U priority Critical patent/RU171557U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU171557U1 publication Critical patent/RU171557U1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S1/00Masers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the microwave range
    • H01S1/06Gaseous, i.e. beam masers

Landscapes

  • Discharge Lamps And Accessories Thereof (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к области оптического приборостроения и касается устройства поджига разряда в источнике атомарного водорода для атомного мазера. Устройство включает в себя расположенные в корпусе ВЧ-генератор для зажигания ВЧ-разряда, разрядную колбу и источник ультрафиолетового излучения. Разрядная колба подключена к системе напуска и откачки атомов водорода. Источник ультрафиолетового излучения установлен так, что создаваемой ВЧ-генератором напряженности ВЧ-поля оказывается достаточно для зажигания разряда в разрядной колбе. Технический результат заключается в повышении надежности поджига ВЧ-разряда. 3 з.п. ф-лы. 1 ил.The utility model relates to the field of optical instrumentation and relates to a device for igniting a discharge in an atomic hydrogen source for an atomic maser. The device includes an RF generator located in the housing for ignition of an RF discharge, a discharge flask, and an ultraviolet radiation source. The discharge flask is connected to the system of admission and evacuation of hydrogen atoms. The source of ultraviolet radiation is installed so that the RF field generated by the RF generator is sufficient to ignite the discharge in the discharge flask. The technical result consists in increasing the reliability of ignition of an RF discharge. 3 s.p. f-ly. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к атомным стандартам частоты и может быть использована в качестве устройства поджига разряда в источнике атомарного водорода при создании активных и пассивных квантовых водородных стандартов частоты (водородных мазеров) для получения высокостабильных колебаний.The utility model relates to atomic frequency standards and can be used as a device for igniting a discharge in an atomic hydrogen source when creating active and passive quantum hydrogen frequency standards (hydrogen masers) to obtain highly stable oscillations.

Одними из основных элементов водородного мазера являются источник атомов водорода с ВЧ-генератором [1] и расположенные последовательно вдоль траектории пучка атомов водорода вакуумный насос с сортирующим магнитом и термостатированный, экранированный от магнитных полей СВЧ-резонатор, внутри которого располагается накопительная разрядная колба, которая подключена к системе напуска и откачки атомов водорода [2].One of the main elements of a hydrogen maser is a source of hydrogen atoms with an RF generator [1] and a vacuum pump with a sorting magnet and a thermostatically controlled, shielded from magnetic fields microwave resonator located inside the path of a beam of hydrogen atoms, inside which there is a storage discharge bulb that is connected to the system of admission and evacuation of hydrogen atoms [2].

В водородном мазере атомарный водород образуется в источнике атомарного водорода путем диссоциации молекулярного водорода в разрядной колбе при возбуждении в ней при низком давлении высокочастотного (ВЧ) электрического разряда источником ВЧ-поля (ВЧ-генератором).In a hydrogen maser, atomic hydrogen is produced in the source of atomic hydrogen by dissociation of molecular hydrogen in a discharge flask when a high-frequency (HF) electric discharge is excited in it at a low pressure (HF generator).

Как показали исследования, напряжение зажигания ВЧ-разряда в разрядной колбе увеличивается со временем из-за старения стенок колбы, накапливания посторонних примесей в объеме и на внутренней поверхности разрядной колбы, а также иных слабо изученных факторов, что является общим недостатком (технической проблемой) известных конструкций водородных мазеров. В связи с этим напряжение ВЧ-поля, создаваемого ВЧ-генератором, в некоторые моменты времени оказывается ниже напряжения зажигания разряда (но выше напряжения горения), поэтому разряд в колбе не зажигается и диссоциация молекулярного водорода не происходит, что и является технической проблемой известных аналогов, решение которой осуществляется заявляемой конструкцией предлагаемого устройства.Studies have shown that the ignition voltage of an RF discharge in a discharge flask increases with time due to aging of the flask walls, the accumulation of impurities in the volume and on the inner surface of the discharge flask, as well as other poorly studied factors, which is a common drawback (technical problem) of known designs of hydrogen masers. In this regard, the voltage of the RF field created by the RF generator, at some points in time, is lower than the ignition voltage of the discharge (but higher than the burning voltage), therefore, the discharge in the bulb does not ignite and the dissociation of molecular hydrogen does not occur, which is a technical problem of known analogues , the solution of which is carried out by the claimed design of the proposed device.

Наиболее близким к заявляемому устройству является конструкция устройства поджига ВЧ-разряда в источнике атомов водорода водородного мазера, описанная в [1], с помощью ВЧ разряда, создаваемого ВЧ генератором.Closest to the claimed device is the design of the device for igniting an RF discharge in a source of hydrogen atoms of a hydrogen maser, described in [1], using an RF discharge created by an RF generator.

Техническим результатом, обеспечиваемым полезной моделью, является повышение надежности поджига ВЧ-разряда в разрядной колбе источника атомарного водорода мазера и, соответственно, эффективности эксплуатации квантовых водородных стандартов частоты, созданных на их основе.The technical result provided by the utility model is to increase the reliability of ignition of an RF discharge in a discharge flask of an atomic hydrogen source of a maser and, accordingly, the operational efficiency of quantum hydrogen frequency standards created on their basis.

Решение указанной задачи достигается тем, что в устройство поджига разряда в источнике атомарного водорода для атомного мазера, включающее расположенный в корпусе ВЧ-генератор (основной) для поджига ВЧ-разряда в разрядной колбе, подключаемой к системе напуска и откачки атомов водорода, введен источник ультрафиолетового излучения (УФИ), установленный так, что его излучение понижает напряжение зажигания ВЧ-разряда в водороде, в результате напряженности ВЧ-поля, создаваемой основным ВЧ-генератором, оказывается достаточно для зажигания разряда в разрядной колбе.The solution to this problem is achieved by the fact that an ultraviolet source is introduced into the device for igniting a discharge in an atomic hydrogen source for an atomic maser, including an RF generator (main) located in the housing for igniting an RF discharge in a discharge flask connected to a system for introducing and pumping out hydrogen atoms radiation (UVI), set so that its radiation lowers the ignition voltage of the RF discharge in hydrogen, as a result of the intensity of the RF field created by the main RF generator, it is enough to ignite row in the discharge flask.

Источник УФИ выполнен в виде безэлектродной ртутной лампы с отключаемым источником ее горения, установленной перед и соосно с отверстием, выполненным в основании корпуса под ВЧ-генератором и соосно с разрядной колбой.The UVI source is made in the form of an electrodeless mercury lamp with a switch-off source of its combustion installed in front of and coaxially with a hole made in the base of the housing under the RF generator and coaxially with the discharge bulb.

Для осуществления экранирования внешних приборов от излучения источника УФИ область расположения ртутной лампы с источником ее горения закрыто экранирующей крышкой.To carry out the shielding of external devices from radiation from the UVI source, the area of the mercury lamp with its burning source is closed by a shielding cover.

В вариантах выполнения устройства для экранирования ВЧ-излучения и исключения наводок одного (основного) генератора ВЧ на источник УФИ отверстие закрыто металлической сеткой, а для фокусирования УФИ за его источником (ртутной лампой) установлен рефлектор.In embodiments of the device for shielding RF radiation and eliminating interference from one (main) RF generator to the UV radiation source, the hole is closed with a metal grid, and a reflector is installed behind the UV radiation source to focus it.

На рисунке схематично изображен общий вид (продольный разрез) заявляемого устройства.The figure schematically shows a General view (longitudinal section) of the claimed device.

Устройство поджига разряда в источнике атомарного водорода содержит расположенные в корпусе 1 ВЧ-генератор 2 (источник ВЧ-излучения) для зажигания ВЧ-разряда в разрядной колбе 3, подключаемой к системе напуска и откачки атомов водорода (на рисунке не показано), ультрафиолетовый источник излучения в виде ртутной лампы 4 с переключаемым источником ее горения 5 (дополнительным ВЧ-генератором). Для гашения ртутной лампы используется реле времени (на рисунке не показано), отключающее источник ВЧ-поля 5, поддерживающий горение ртутной лампы 4, автоматически через некоторое время. Ртутная лампа 4 установлена перед и соосно с отверстием 6, выполненным в основании 7 корпуса 1 под ВЧ-генератором 2 (который соосно установлен разрядной колбе 3). Само отверстие 6 закрыто металлической сеткой 8.A device for igniting a discharge in an atomic hydrogen source contains an RF generator 2 located in the housing 1 (an RF radiation source) for igniting an RF discharge in a discharge flask 3 connected to a system for introducing and pumping out hydrogen atoms (not shown in the figure), an ultraviolet radiation source in the form of a mercury lamp 4 with a switchable source of combustion 5 (additional RF generator). To extinguish the mercury lamp, a time relay is used (not shown in the figure), which disables the source of the RF field 5, which supports the combustion of the mercury lamp 4, automatically after a while. A mercury lamp 4 is installed in front and coaxially with a hole 6 made in the base 7 of the housing 1 under the RF generator 2 (which is coaxially mounted to the discharge bulb 3). The hole 6 itself is closed with a metal mesh 8.

Область расположения ртутной лампы 4 с источником ее горения 5 закрыта экранирующей крышкой 9.The area of the mercury lamp 4 with its burning source 5 is closed by a shielding cover 9.

В варианте выполнения устройства поджига за ртутной лампой может быть установлен рефлектор (на чертеже не показано).In an embodiment of the ignition device behind the mercury lamp, a reflector (not shown) can be installed.

Работа водородного мазера напрямую зависит от начального процесса диссоциации молекулярного водорода при возбуждении в разрядной колбе ВЧ-разряда. Введение источника ультрафиолетового излучения в виде ртутной лампы 4 в область ВЧ-генератора 2, снижая напряжение зажигания разряда и образования плазмы, позволяет повысить устойчивость начального процесса диссоциации молекулярного водорода. Это обусловлено тем, что у ртути широкий (линейный) спектр излучения и одна из его линий излучения совпадает по частоте с линией излучения водорода. На этой спектральной линии и происходит передача дополнительной энергии от ртутной лампы к молекулам водорода, что приводит к понижению напряжения зажигания плазменного разряда и диссоциации молекул.The operation of a hydrogen maser directly depends on the initial process of dissociation of molecular hydrogen upon excitation in a discharge flask of an RF discharge. The introduction of a source of ultraviolet radiation in the form of a mercury lamp 4 into the region of the RF generator 2, reducing the voltage of the discharge ignition and the formation of plasma, improves the stability of the initial process of molecular hydrogen dissociation. This is due to the fact that mercury has a wide (linear) emission spectrum and one of its emission lines coincides in frequency with the hydrogen emission line. It is on this spectral line that additional energy is transferred from the mercury lamp to hydrogen molecules, which leads to a decrease in the ignition voltage of the plasma discharge and the dissociation of molecules.

После поджига и образования плазмы излучение ртутной лампа гасится. Поскольку в это время необходимость в ее излучении отпадает, так как напряжение горения ВЧ-разряда ниже, чем напряжение зажигания и напряженности поля, создаваемой генератором ВЧ, которой было недостаточно для первичного зажигания разряда, оказывается достаточно для поддержания горения.After ignition and plasma formation, the radiation of the mercury lamp is extinguished. Since at this time the need for its emission disappears, since the burning voltage of the RF discharge is lower than the ignition voltage and the field strength created by the RF generator, which was insufficient for the primary ignition of the discharge, is sufficient to maintain combustion.

Таким образом, появляется возможность повысить надежность поджига ВЧ-разряда в разрядной колбе источника атомарного водорода мазера и, соответственно, надежности работы источника атомарного водорода, а в конечном итоге, водородного стандарта частоты, в состав которого он входит. Особенно это важно в условиях работы стандартов частоты в составе аппаратуры космической системы навигации ГЛОНАСС.Thus, it becomes possible to increase the reliability of ignition of the RF discharge in the discharge flask of the maser atomic hydrogen source and, accordingly, the reliability of the atomic hydrogen source, and, ultimately, the hydrogen frequency standard that it is part of. This is especially important in the conditions of operation of frequency standards in the equipment of the GLONASS space navigation system.

ЛитератураLiterature

1. «Стандарты частоты и времени на основе квантовых генераторов и дискриминаторов» под редакцией Б.П. Фатеева, М., «Сов. радио», 1978 г. с. 59, рис. 2.10.1. “Standards of frequency and time based on quantum generators and discriminators” edited by B.P. Fateeva, M., “Sov. Radio, 1978 p. 59, fig. 2.10.

2 Полезная модель RU патент №87836.2 Utility model RU patent No. 87836.

Claims (4)

1. Устройство поджига разряда в источнике атомарного водорода для атомного мазера, включающее расположенные в корпусе ВЧ-генератор для зажигания ВЧ-разряда в разрядной колбе, подключаемой к системе напуска и откачки атомов водорода, отличающееся тем, что в него введен источник ультрафиолетового излучения, установленный так, что напряженности ВЧ-поля, создаваемой ВЧ-генератором оказывается достаточно для зажигания разряда в разрядной колбе.1. A device for igniting a discharge in an atomic hydrogen source for an atomic maser, including an RF generator located in the housing for igniting an RF discharge in a discharge flask connected to a system for introducing and pumping out hydrogen atoms, characterized in that an ultraviolet radiation source installed therein is installed so that the RF field strength generated by the RF generator is sufficient to ignite the discharge in the discharge flask. 2. Устройство поджига разряда в источнике атомарного водорода для атомного мазера по п. 1, отличающееся тем, что источник ультрафиолетового излучения выполнен в виде ртутной лампы с переключаемым источником ее горения, установленной перед и соосно с отверстием, выполненным в основании корпуса под ВЧ-генератором.2. The device for igniting a discharge in a source of atomic hydrogen for an atomic maser according to claim 1, characterized in that the source of ultraviolet radiation is made in the form of a mercury lamp with a switchable source of its combustion, installed in front of and aligned with the hole made in the base of the housing under the RF generator . 3. Устройство поджига разряда в источнике атомарного водорода для атомного мазера по п. 2, отличающееся тем, что отверстие закрыто металлической сеткой.3. The device for igniting a discharge in a source of atomic hydrogen for an atomic maser according to claim 2, characterized in that the hole is closed by a metal mesh. 4. Устройство поджига разряда в источнике атомарного водорода для атомного мазера по п. 2, отличающееся тем, что за источником ультрафиолетового излучения установлен рефлектор.4. The device for igniting a discharge in an atomic hydrogen source for an atomic maser according to claim 2, characterized in that a reflector is installed behind the ultraviolet radiation source.
RU2016138080U 2016-09-23 2016-09-23 A device for igniting a discharge in an atomic hydrogen source for an atomic maser RU171557U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016138080U RU171557U1 (en) 2016-09-23 2016-09-23 A device for igniting a discharge in an atomic hydrogen source for an atomic maser

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016138080U RU171557U1 (en) 2016-09-23 2016-09-23 A device for igniting a discharge in an atomic hydrogen source for an atomic maser

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU171557U1 true RU171557U1 (en) 2017-06-06

Family

ID=59032706

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016138080U RU171557U1 (en) 2016-09-23 2016-09-23 A device for igniting a discharge in an atomic hydrogen source for an atomic maser

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU171557U1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU396747A1 (en) * 1972-03-10 1973-08-29 SOURCE OF ATOMARY HYDROGEN
US4734622A (en) * 1986-05-14 1988-03-29 Ball Corporation Dissociator for atomic masers
RU87836U1 (en) * 2009-06-08 2009-10-20 Закрытое Акционерное Общество "Время-Ч" QUANTUM HYDROGEN DISCRIMINATOR

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU396747A1 (en) * 1972-03-10 1973-08-29 SOURCE OF ATOMARY HYDROGEN
US4734622A (en) * 1986-05-14 1988-03-29 Ball Corporation Dissociator for atomic masers
RU87836U1 (en) * 2009-06-08 2009-10-20 Закрытое Акционерное Общество "Время-Ч" QUANTUM HYDROGEN DISCRIMINATOR

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Стандарты частоты и времени на основе квантовых генераторов и дискриминаторов" под редакцией Б.П. Фатеева, М., СОВЕТСКОЕ РАДИО, 1978 г. с. 59-60. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20070273262A1 (en) Light Source with Electron Cyclotron Resonance
RU2010126150A (en) HIGH FREQUENCY LAMP AND METHOD OF ITS OPERATION
US8063564B2 (en) Starting aid for HID lamp
JP4872224B2 (en) Luminaire equipped with the same electrodeless discharge lamp
RU2011130435A (en) HIGH-CURRENT SOURCE OF MULTI-CHARGED IONS BASED ON THE PLASMA OF ELECTRON-CYCLOTRON RESONANCE DISCHARGE, RETAINED IN AN OPEN MAGNETIC TRAP
RU171557U1 (en) A device for igniting a discharge in an atomic hydrogen source for an atomic maser
KR20110089849A (en) Low-power gaseous plasma source
JP2007080705A (en) Microwave discharge lamp and microwave discharge light source device equipped with the microwave discharge lamp
US20100026200A1 (en) Electrodeless discharge lamp and lighting apparatus using the same
EP2747125A2 (en) Electrodeless lighting device and method for manufacturing the same
US6803724B2 (en) Electrodeless lamp and lamp bulb therefor
Treshchalov et al. Spectroscopic diagnostics of a pulsed discharge in high-pressure argon
TWI635781B (en) A method for stabilizing a plasma and an improved ionization chamber
Panchenko et al. Barrier-discharge-excited coaxial excilamps with the enhanced pulse energy
Malinina et al. Mechanism enhancing the emission power of gas-discharge lamps based on mixtures of neon, nitrogen, and mercury dichloride vapor in the blue-green spectral interval
Schenkel et al. Plasma ignition schemes for the Spallation Neutron Source radio-frequency driven H− source
JP2005519437A (en) Discharge light source with electron beam excitation
JP2020506526A (en) Plasma source
JP7255952B2 (en) ion beam source
CA2460204A1 (en) Apparatus and method for elemental mass spectrometry
Schenkel et al. Plasma ignition schemes for the SNS radio-frequency driven H-source
Guivan et al. Spectroscopic diagnostics of barrier discharge plasmas in mixtures of zinc diiodide with inert gases
Shuaibov et al. Optical characteristics of an electric-discharge source of ultraviolet radiation based on a mixture of argon with heavy water (D 2 O) vapor
Malinina et al. Optical characteristics and plasma parameters of the gas-discharge radiator based on a mixture of cadmium diiodide vapor and helium
Bel'skaya et al. Electron beam generation in open hollow-cathode discharge and the characteristics of He—Xe laser on the Xe line at λ= 2.026 μm