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 PDFInfo
- 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
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S1/00—Masers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the microwave range
- H01S1/06—Gaseous, 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
Область расположения ртутной лампы 4 с источником ее горения 5 закрыта экранирующей крышкой 9.The area of the
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
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)
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)
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 |
-
2016
- 2016-09-23 RU RU2016138080U patent/RU171557U1/en active
Patent Citations (3)
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)
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 |