Квантовые парамагнитные кристаллы

Парамагнитные кристаллы для квантовых уси.чи-телей и генераторов 2—361 [c.513]

Парамагнитные свойства рубина были впервые исследованы в 1955 г. [167], после чего этот кристалл нашел широкое применение в качестве активного элемента для квантовых парамагнитных усилителей [148—150, 154, 168]. Спектр парамагнитного поглощения подтверждает трехвалентное состояние хрома в корунде [167, 169—172], а ход энергетических уровней хрома в рубине в магнитном поле позволяет использовать рубин в широком диапазоне радиочастот [148, 149, 173—176]. В настоящее время рубин нашел широкое использование в пауке и технике как лазерный материал, позволяющий создать мощные лазеры на твердом теле [83, 155-159, 177-181]. [c.205]

Прежде чем переходить к анализу системы уравнений (2.3), приведем один менее известный пример системы связанных осцилляторов. Этот пример связан с задачей, часто встречающейся в вакуумной и квантовой СВЧ-электронике возбуждение резонансной колебательной системы заданными источниками, характер которых определяется свойствами активной среды (электронный поток, газовая смесь, парамагнитный кристалл и т.п.). Если резонатор пустой ( холодный ) и потерями можно пренебречь, то он ведет себя как совокупность несвязанных осцилляторов — нормальных мод. Возмущение комплексной диэлектрической проницаемости среды, которой заполнен резонатор, [c.39]

При сопоставлении спектров кристаллов с возбужденными состояниями парамагнитных ионов приходится учитывать, что такие возбуждения соответствуют квантовым переходам между состояниями одинаковой четности Зй-оболочки. Часто эти переходы сопровождаются изменением спина. Например, все переходы в Зй-оболочке иона Мп + возможны только при изменении спина электрона. Переходы под действием света между состояниями разной мультипольности- запрещены в нулевом приближении теории, т. е. без учета спин-орбитального взаимодействия. Переходы между состояниями одинаковой четности запрещены в электрическом дипольном приближении. [c.539]

Рис., 3. Схема квантового усилителя богугцей волны 1 —входрган коаксиальная линия г — гребенчатая чамедляющая структура . 3 — парамагнитный кристалл 4 — ферритовый вентиль 5 — волновод накачки.

В а-А120з — корунд — могут входить изоморфно различные ионы группы железа. Из восьми ионов этой группы (Ее, Сг, №, Со, V, Мп, Т и Си) легче всего входят в решетку корунда хром ( рубин ) и ванадий ( александрит ). Рубины уже давно используются в точном приборостроении и наряду с корундами различных окрасок, содержащими другие иоиы группы железа, применяются в производстве ювелирных изделий. Интерес к кристаллам корунда с различными изоморфными примесями (хром и др.) особенно возрос в последние годы в связи с использованием рубина как активного материала в квантовых парамагнитных усилителях радиодиапазопа и квантовых оптических генераторах, а также в связи с возможным использованием корунда с другими ионами в радиоэлектронике [83, 148—159]. [c.204]

Корунд, содержащий железо. Корунд с примесью железа был рекомендован в качестве парамагнитного кристалла для использования в квантовом парамагнитном усилителе [187]. Корунд с железом, синтезированный методом Вернейля, бесцветен вплоть до содержания железа в кристалле — 0,05%. [c.208]

Гц, распространяясь в кристаллах парамагнетиков, помещённых в магнитное поле напряжённостью —1000 Э, может вызвать переход атома с одного магнитного уровня на другой, сообщая ему определённую энергию. При этом происходит избирательное поглощение Г. на частотах, к-рые соответствуют возможным переходам. Это явление называется акустическим парамагнитным резонансом (АПР), оно аналогично электронному парамагнитному резонансу (ЭПР). При помощи АПР оказывается возможным изучать переходы между такими уровнями атомов в парамагнетиках, к-рые являются запрещёнными для ЭПР. Используя взаимодействие когерентных фононов со спин-орби-тальной системой, можно в парамагнитных кристаллах при низких температурах усиливать и генерировать гиперзвуковые волны, пользуясь тем же принципом, на к-ром работают квантовые генераторы. [c.89]

Используются различные способы получения инверсной заселенности рабочих уровней. Наиболее широкое применение получили парамагнитные квантовые усилители, основанные на явлении парамагнитного резонанса в твердых телах, описанном в 11.7. В качестве рабочего вещества в этих усилителях используются диамагнитные кристаллы, содержащие небольшие количества парамагнитной примеси. К таким веществам относится, в частности, рубин представляющий собой окись алюминия (AI2O3), содержащий при- [c.336]

ЭПР основан на резонансном поглощении радиочастотного поля веществом, содерлсащим парамагнитные частицы (молекулы, атомы, ионы, слабо связанные с атомом электроны, обладающие постоянным магнитным моментом), при наложении статического поля Н . Квантовое, число спина электронов принимает значения т — 1/2. Переходы между этими уровнями возбуждаются переменным полем с частотой v согласно резонансному условию hv — ХвЯ , где g определяет вклады орбитального момента и спина Б магнитный момент. Для свободного электрона, не имеющего орбитального момента, g = 2,002322, а для свободного парамагнитного атома его величина определяется фактором Ланде. В общем случае g зависит от ориентации иона (или молекулы), содержащего неспаренный электрон, относительно Яц. Однако в случае идеал >ной кубической структуры (например, о. ц. к.) g не зависит от ориентации кристалла. [c.187]

Некоторые растворы и кристаллы редких земель, солей железа и других веществ вращают плоскость поляризации в магнитном поле в направлении, противоположном вращению тока, возбуждающего электромагнит. К этой группе относится много парамагнитных тел, почему и самое вращение иногда называют парамагнитным в отличие от обычного магнитного. По Дорфману и Ладенбургу эффект Фарадея определяется, вообще говоря, двумя причинами. Одна из них, на основе к-рой и построена изложенная теория, сводится к тому, что электронная орбита совершает прецессионное вращение в магнитном поле. Другая состоит в том, что магнитное поле ориентирует атомы благодаря ранее существовавшему в них магнитному моменту. Ориентированные т. о. атомы будут различно реагировать на свет, поляризованный по кругу вправо и влево, и следовательно число электронов, отвечающих на одну и другую волну, будет несколько различным к этому сводится объяснение парамагнитного вращения. В общей квантовой теории (Френкель) разделение двух факторов, диамагнитного и парамагнитного, строго говоря, является недопустимым теория в конце концов должна целиком основываться на характере явления Зеемана для данного вещества. Однако для слабых магнитных полей такое разделение целесообразно и в квантовой теории. Кроме перечисленных вращательных эффектов, вызываемых связанными электронами, Кек наблюдал вращение плоскости поляризации коротких электромагнитных волн при их распространении в ионизованном газе, содержащем свободные электроны и находящемся в магнитном поле. Этот эффект, как показал Эпльтон, может играть большую роль при распространении радиоволн в верхних ионизованных слоях атмосферы (благодаря действию земного магнитного поля). [c.199]

В связи с созданием оптических квантовых генераторов, в которых используются кристаллы с парамагнитными примесямп, большое значение приобретает развитие теории, имеюще целью расчет энергетического спектра примесного иона в кристалле. [c.5]

Исследования энергетического спектра примесного парамагнитного иона в кристалле в настоящий период являются одной из важных задач физики твердого тела. Важность этих исследований определяется как практическим использованием примесных кристаллов в квантовых усилителях, так и развитием теоретических представлений о характере электростатических взаимодействий в твердом теле. Знание энергетического спектра иона в кристалле позволяет определить многие физические свойства иримесного кристалла, обусловленные ионами примеси. К этим свойствам следует отнести 1) локальную симметрию в месте нахождения примеси и дефектность 2) валентное состояние самого примесного иона [c.56]

В свободном пространстве основное состояние тре.хкратно вырождено и ему отвечают магнитные квантовые числа пи — 1, О, —1. В магнитном поле этот трехкратно вырожденный уровень расщепляется на три уровня, причем энергетические интервалы между образовавшимися уровнями будут пропорциональны величине поля В. Это пропорциональное полю расщепление яв-ляется причиной обычной парамагнитной восприимчивости свободного иона. В кристалле картина может быть шюй. Для описания основного нсвозму-щенного состояния нона возьмем три волновые функции [c.764]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...