Способ измерения сдвига частоты стандарта на атомно-лучевой трубке

Способ измерения сдвига частоты стандарта на атомно-лучевой трубке

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Соцмалмстмческ их

Республмм (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (51)М. Кл.

G 01 R 23/00 (22) Заявлено 290378 (21) 2600588/18-21 с присоединением заявки Ио

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 23,11,81 Бюллетень Н9 43

Датаопубликованияописания 23 11.81 (53) УДК 621. 317..361(088.8) (72) Авторы изобретения

Н.И.Филатов,А.Н.Беседина и A.À.Kîëo (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СДВИГА ЧАСТОТЫ СТАНДАРТА

НА АТОМНΠ— ЛУЧЕВОЙ ТРУБКЕ

Изобретение относится к квантовой физике-радиоспектроскопии атомов в основном состоянии.и может быть использовано для измерения сдвига частоты стандарта на атомно-лучевой труб-5 ке, обусловленного расфаэировкой СВЧ резонатора.

Известен способ измерения сдвига частоты стандарта на атомно-луче- вой трубке с двумя раздельными осциллирующими СВЧ полями и моноскоростйым пучком атомов, обусловленного расфазировкой СВЧ резонатора, основанный на методе встречных пучков и включающий изменение частоты 15

СВЧ поля до совпадения с резонансной частотой атомного перехода моноскоростного пучка атомов, измерение разности частот стандарта и опорного генератора (ь 4 p, ) при оптималь- 20 ном режиме работы стандарта, изменение параметров атомного перехода, повторное измерение разности частот стандарта и опорного генератора и )1 и расчет (1). 25

Недостатком этого способа является ограниченная точность, связанная с невозможностью создания идентичных условий для распространения атомного пучка при инверсии направления 30 движения атомов пучка, а также большое время измерения.

Цель изобретения — повышение точности и сокращение времени измерения.

Цель достигается тем, что изменяют амплитуду магнитной составляющей возбуждающего СВЧ поля и измеряют разность частот стандарта и опорного генератора (а1„), а расчет сдвига частот стандарта (а4 ) производят по формуле.,е Т вЂ” время пролета атома между областями осциллирующих

СВЧ полей; время пролета атома области Осциллирующего СВЧ поля;

Н вЂ” амплитуда магнитной сос1 тавляющей возбуждающего

СВЧ поля;

Н вЂ” амплитуда магнитной coc- .

0 \т тавляющей возбуждающего поля СВЧ в оптимальном режиме.

883766

Способ измерения основан на уста- новленной зависимости сцвига д 4 резонансной частоты атомного перехода от расфаэировки резонатора д Ч и амплитуды Н магнитной составляющей

СВЧ сигнала дМ = — — (-к)а (ц дY

Л

I / 1 где W= — — полуширина резонансной

L лийии;

V скорость атомов рабочего вещества; длина пролетного простран.ства между областями осци,ллирующих СВЧ полей; расфазировка резонатора. Н йт % где Т и — время пролета атомам расстояния между областями СВЧ полей Щ и области осциллирующего СВЧ поля соответственно, с постоянным коэффициентом;

Н вЂ” величина амплитуды магнитной составляюцей СВЧ поля. 25

Измерение по этому способу осуществляют следующим образом.

Устанавливают величину амплитуды магнитной составляющей СВЧ сигнала возбуждения Н „ по максимуму 1-ой гармоники выходного сигнала атомнолучевой трубки на частоте модуляции. При этом частота СВЧ сигнала возбуждения должна быть установлена на полуширине резонансной линии атомного перехода W. Данное значение амплитуды Н - удовлетворяет соотношению НР =--„ — . При этом значении

-J

1"-Т амплитуды магнитной составляющей

СВЧ сигнала Ho измеряют разность 49

b,4, выходной частоты стандарта и частоты опорного генератора. Далее изменяют, например, увеличивают амплитуду магнитной составляющей Н

СВЧ сигнала возбуждения до некоторого д5 значения Н ) Н д,„ и измеряют указанную разность частот д 4„, отвечающую новому значению амплитуды магнитной составляющей Н

По результатам измерения величин д о и д при двух значениях Н

1 и H

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2 — схема атомно-лучевой трубки.

Устройство содержит стандарт 1 60 частоты, состоящий иэ атомно-лучевой трубки 2 (АЛТ), соединенной с системой 3 автоподстройки частоты (АПЧ), подключенной ко входу кварцевого генератора (КГ) 4, один из выходов 65 которого подключен к с.семе 5 формирования СВЧ сигнала, выход которой через аттенюатор 6 соединен со входом атомно-лучевой трубки 2, а второй выход КГ 4 соединен с блоком 7 сравнения, к которому также подключен выход опорного генератора 8.

Атомно-лучевая трубка (фиг. 2) состоит иэ источника 9 моноскоростного пучка атомов, поступающего на детектор 10 и проходящего между магнитами 11 и 12. через область осциллирующих полей 13 и 14 СВЧ резонатора.

Устройство работает следующим ,образом

Сигнал кварцевого генератора 4 частотой 5 мГц поступает на схему 5 формирования СВЧ сигнала, с выхода которой модулированный СВЧ сигнал со средней частотой ling< —— р МКАД (р- коэффициент преобразования) через аттенюатор б поступает íà AJIT 2, сигнал с выхода которой, принимающий максимальное значение при совпадении частоты ))с ч с МРез. атомного перехода, подается на систему

АПЧ 3, на которую также поступает сигнал со схемы. 5 с частотой модуляции.

Система 3 АПЧ корректирует часто- I

РРЗ ту КГ 4 на значение = †соотКГРЕЬ Р ветствующее совпадению частоты СВЧ сигнала возбуждения с4Р атомного

/ перехода. Сигнал со второго выхода

КГ 4, частотой 4 t-, являющейся выходным сигналом стандарта и сигнал с опорного генератора 8 поступают на блок 7 сравнения

Применение способа позволяет повысить точность определения сдвига частоты в промышленных условиях не менее, чем в 3 — б раз, в пределах погрешности 15 — 30 % при уменьшении времени и упрощении процесса измерения.

Формула изобретения.

Способ измерения сдвига частоты стандарта на атомно-лучевой трубке, при расфазировке СВЧ резонатора, основанный на изменении частоты возбуждающего СВЧ поля до совпадЕния с резонансной частотой атомного перехода моноскоростногo пучка атомов, измерении .разности часто стандарта и опорного генератора (<

Н „ - амплитуда магнитной составляющей, возбуждающего

СВЧ поля в оптимальном режиме.

Составитель Т.Перова

Редактор Г. Волкова Техред И.Асталош Корректор М. Коста

Заказ 10217/67 Тираж 735 Подпис ное

ВНИИПИ Государственного комите-.а СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ИПП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 1 чет сдвига частоты стандарта (д ) производят по формуле

У т

1 / где Т - время пролета атома между областями осциллирующих

СВЧ полеФИТ - время пролета атома области осциллирующего СВЧ поля1 )Q

Н вЂ” амплитуда магнитной составляющей возбуждающего

СВЧ поля;

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Горлова И.П. и др. Метод встречных пучков и его использование для определения фазовых сдвигов в СВЧ резонаторах атомнс-лучевых спектроскопов . - Вопросы радиоэлектроники, сер. ОТ, вып. 7,1975, с. 98-106.