RU87836U1

RU87836U1 - QUANTUM HYDROGEN DISCRIMINATOR

Info

Publication number: RU87836U1
Application number: RU2009122026/22U
Authority: RU
Inventors: Владимир Адольфович Федоров; Юрий Константинович Павленко; Владимир Юрьевич Рунов
Original assignee: Закрытое Акционерное Общество "Время-Ч"
Priority date: 2009-06-08
Filing date: 2009-06-08
Publication date: 2009-10-20

Abstract

1. Квантовый водородный дискриминатор, включающий термостатированный, экранированный от магнитных полей и окруженный соленоидом подмагничивания цилиндрический резонатор, отличающийся тем, что витки соленоида расположены на внешней поверхности резонатора и намотаны секционно. ! 2. Квантовый водородный дискриминатор по п.1, отличающийся тем, что витки соленоида расположены в канавках, выполненных на внешней поверхности цилиндрического резонатора.1. A quantum hydrogen discriminator comprising a thermostated, shielded from magnetic fields and surrounded by a magnetizing solenoid cylindrical resonator, characterized in that the turns of the solenoid are located on the outer surface of the resonator and are wound in sections. ! 2. The quantum hydrogen discriminator according to claim 1, characterized in that the turns of the solenoid are located in grooves made on the outer surface of the cylindrical resonator.

Description

Полезная модель относится к устройствам со стимулированным излучением в СВЧ диапазоне, а именно к квантовым водородным дискриминаторам, и может быть использована в квантовых стандартах частоты пассивного типа в качестве источника высокостабильных колебаний.The utility model relates to devices with stimulated emission in the microwave range, namely, quantum hydrogen discriminators, and can be used in passive-type quantum frequency standards as a source of highly stable oscillations.

Известны квантовые водородные дискриминаторы (авторские свидетельства SU на изобретения №№1336881, 1459568, свидетельства RU на полезные модели №№18118, 18119), содержащие термостатированный, экранированный от магнитных полей и окруженный соленоидом подмагничивания цилиндрический СВЧ резонатор. Внутри резонатора располагается накопительная колба, которая подключена к системе напуска и откачки атомов водорода.Quantum hydrogen discriminators are known (SU copyright certificates for inventions No. 1333881, 1459568, RU certificates for utility models No. 18118, 18119) containing a cylindrical microwave resonator that is thermostated, shielded from magnetic fields and surrounded by a magnetization solenoid. Inside the resonator there is a storage flask, which is connected to the system of letting and pumping out hydrogen atoms.

Такая конструкция квантового водородного дискриминатора использована в стандартах частоты и времени типа Ч1-76, VCH-1006.This design of a quantum hydrogen discriminator is used in frequency and time standards such as Ch1-76, VCH-1006.

В качестве ближайшей конструкции выбран квантовый водородный дискриминатор по свидетельству RU на полезную модель №18119.As the closest design, a quantum hydrogen discriminator was chosen according to RU certificate for utility model No. 18119.

Особенностью квантового водородного дискриминатора является наличие накопительной колбы, представляющей собой сосуд из кварцевого стекла, покрытый внутри материалом, молекулы которого слабо взаимодействуют с атомами водорода. Для получения высокой стабильности частоты накопительную колбу тщательно экранируют от внешних магнитных Квантовый водородный дискриминатор содержит (фиг.1) вакуумированный колпак 1, в котором расположен цилиндрический резонатор 2, в центре которого вдоль его оси расположена, подключенная вакуумпроводом 3 к вакуумному насосу 4, накопительная колба 5, секционный соленоид подмагничивания 6, термостат 7, магнитные экраны 8. На внешней поверхности цилиндрического резонатора 2 выполнены канавки в виде концентрических окружностей, в которых расположены витки секций соленоида 6 (фиг.2).A feature of a quantum hydrogen discriminator is the presence of a storage flask, which is a vessel of quartz glass coated inside with a material whose molecules interact weakly with hydrogen atoms. To obtain high frequency stability, the storage flask is carefully shielded from external magnetic. The quantum hydrogen discriminator contains (Fig. 1) a vacuum cap 1, in which there is a cylindrical resonator 2, in the center of which is located, along the axis, connected by a vacuum pipe 3 to a vacuum pump 4, a storage flask 5, sectional bias solenoid 6, thermostat 7, magnetic screens 8. On the outer surface of the cylindrical resonator 2 grooves are made in the form of concentric circles in which put the turns of the sections of the solenoid 6 (figure 2).

Число секций и количество витков в секциях выбирается из условия обеспечения однородности статического магнитного поля и конструктивных особенностей внешней поверхности резонатора (наличие свободного пространства и т.п.).The number of sections and the number of turns in the sections is selected from the condition of ensuring the uniformity of the static magnetic field and the design features of the outer surface of the resonator (the presence of free space, etc.).

Витки секций соленоида электроизолируются слоем 9 из полиамидной пленки (фиг.2).The turns of the sections of the solenoid are electrically insulated by a layer 9 of a polyamide film (figure 2).

При работе поток «активных» атомов водорода формируется в квантовом водородном дискриминаторе системой напуска и откачки, с которой вакуумно-плотно соединена накопительная колба 5. Атомы в «возбужденном» состоянии попадают в накопительную колбу, которая служит для увеличения времени взаимодействия атомов водорода с СВЧ полем резонатора 2.During operation, a flux of “active” hydrogen atoms is formed in the quantum hydrogen discriminator by an inlet and pumping system with which the storage flask 5 is vacuum-tightly connected. Atoms in the “excited” state enter the storage flask, which serves to increase the interaction time of hydrogen atoms with the microwave field resonator 2.

Благодаря расположению витков соленоида непосредственно на поверхности цилиндрического резонатора 2 отпадает необходимость в наличии обечайки катушки соленоида и элементов крепления обечайки к полей, а в ней создают малое однородное статическое магнитное поле с помощью соленоида (обмотки) подмагничивания.Due to the location of the turns of the solenoid directly on the surface of the cylindrical resonator 2, there is no need for a shell of the solenoid coil and elements for attaching the shell to the fields, and a small uniform static magnetic field is created in it using a magnetization solenoid (winding).

В прототипе для создания однородного магнитного поля надевают на резонатор магнитный экран с расположенным внутри его тонкостенным соленоидом (цилиндрической катушкой со сплошной намоткой незначительной толщины). При этом обечайка катушки соленоида крепится к магнитному экрану с помощью крепежных деталей и элементов, усложняя и удорожая конструкцию квантового водородного дискриминатора.In the prototype, to create a uniform magnetic field, a magnetic screen is put on the resonator with a thin-walled solenoid located inside it (a cylindrical coil with continuous winding of small thickness). At the same time, the shell of the solenoid coil is attached to the magnetic screen using fasteners and elements, complicating and increasing the cost of the construction of a quantum hydrogen discriminator.

Технической задачей полезной модели является создание простого в конструктивном и технологическом отношении квантового водородного дискриминатора, снижение стоимости его изготовления и повышения надежности эксплуатации при сохранении высокой однородности магнитного поля, создаваемого соленоидом.The technical task of the utility model is to create a constructively and technologically simple quantum hydrogen discriminator, reduce the cost of its manufacture and increase the reliability of operation while maintaining a high uniformity of the magnetic field created by the solenoid.

Решение указанной задачи достигается тем, что в квантовом водородном дискриминаторе, включающем термостатированный, экранированный от магнитных полей и окруженный соленоидом подмагничивания цилиндрический резонатор, витки соленоида расположены на внешней поверхности резонатора и намотаны секционно.The solution to this problem is achieved by the fact that in a quantum hydrogen discriminator, which includes a thermostated, shielded from magnetic fields and surrounded by a magnetizing solenoid cylindrical resonator, the coils of the solenoid are located on the outer surface of the resonator and are wound in sections.

Для надежности фиксации витков соленоида на внешней поверхности резонатора они расположены в канавках, выполненных на поверхности резонатора.For reliable fixation of the coils of the solenoid on the outer surface of the resonator, they are located in grooves made on the surface of the resonator.

На фиг.1 изображен общий вид дискриминатора (продольный разрез), на фиг.2 - секционное расположение витков соленоида вокруг резонатора.Figure 1 shows a General view of the discriminator (longitudinal section), figure 2 is a sectional arrangement of the turns of the solenoid around the resonator.

магнитному экрану, что упрощает конструкцию и делает ее более жесткой (механически стабильной). При этом появляется возможность в заданных габаритах квантового водородного дискриминатора использовать резонатор большего рабочего размера, что увеличивает добротность резонатора и, в конечном итоге, улучшает физические характеристики квантового стандарта частоты, такие как стабильность частоты.magnetic screen, which simplifies the design and makes it more rigid (mechanically stable). In this case, it becomes possible to use a resonator of a larger working size in the given dimensions of the quantum hydrogen discriminator, which increases the quality factor of the resonator and, ultimately, improves the physical characteristics of the quantum frequency standard, such as frequency stability.

Claims

1. A quantum hydrogen discriminator comprising a thermostated, shielded from magnetic fields and surrounded by a magnetizing solenoid cylindrical resonator, characterized in that the turns of the solenoid are located on the outer surface of the resonator and are wound in sections.

2. The quantum hydrogen discriminator according to claim 1, characterized in that the turns of the solenoid are located in grooves made on the outer surface of the cylindrical resonator.