Мазер

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Водородный мазер

Ма́зер (англ. maser) — квантовый генератор, излучающий когерентные электромагнитные волны сантиметрового диапазона (микроволны). Его название — сокращение фразы «Усиление микроволн с помощью вынужденного излучения» (microwave amplification by stimulated emission of radiation) — было предложено в 1954 году американцем Ч. Таунсом, одним из его создателей. Кроме Таунса к открытию непосредственного принципа работы квантового генератора причастны советские учёные А. М. Прохоров, Н. Г. Басов, а также американцы Дж. Вебер, Д. Гордон и Г. Цейгер. В 1964 году Прохорову, Басову и Таунсу была присуждена Нобелевская премия по физике «за фундаментальные работы в области квантовой электроники, которые привели к созданию осцилляторов и усилителей, основанных на принципе лазера — мазера».

Изначально, после изобретения, считалось, что мазер — чисто человеческое творение, однако позже астрономы обнаружили, что некоторые астрономические объекты работают как мазеры. В огромных газовых облаках, размером в миллиарды километров, возникают условия для генерации, а источником накачки служит космическое излучение.

Мазеры используются в технике (в частности, в космической связи), в физических исследованиях, а также как квантовые генераторы стандартной частоты.

История[править | править вики-текст]

Теоретические принципы, описывающие работу мазера впервые описал Джозеф Вебер из Университета штата Мэриленда на Electron Tube Research Conference в 1952 году в Оттаве, с последующем опубликованным исследованием в июне 1953 года Transaction of the Institute of Radio Engineers Professional Group on Electron Devices[1]. В тоже время теоретические принципы описали Николай Басов и Александр Прохоров из ФИАНа на Всесоюзной конференции по радиоспектроскопии, проведенной АН СССР в мае 1952 года.

Самостоятельно, Чарльз Таунс ХардДжеймс П. Гордон и H. J. Zeiger построили первый мазер,работающий на аммиаке, в Колумбийском университете в 1953 году. Данное устройство использует вынужденное излучение в потоке возбужденных молекул аммиака , чтобы произвести усиление микроволн на частоте около 24 гигагерц

Таунс позже работал с Артуром Л. Шавловым, описывая принцип оптического квантового генератора, или лазера. В результате исследований Теодор H Майман создал первую рабочую модель в 1960 году.

Технология[править | править вики-текст]

Мазер основан на принципе вынужденного излучения, предложенным Альбертом Эйнштейном в 1917 году. Когда атомы возбуждены, они могут усиливать излучение на частоте, определенной для элемента или молекулы, которые используются в качестве среды (по аналогии с тем, что происходит в среде генерации в лазере).

Поставив такую усиливающую среду в резонансной полости, создается обратная связь, которая может производить когерентное излучение.

Наиболее распространенные типы[править | править вики-текст]

  • Атомные мазеры
    • Аммиачный мазер
    • Мазер на свободных электронах
    • Водородный мазер
  • Газовые мазеры
    • Рубидиевый мазер
  • Твердотельные мазеры
  • Мазер на двойном благородном газе

Мазер в двадцать первом веке[править | править вики-текст]

В 2012 году группа исследователей из Национальной физической лаборатории и Имперского колледжа в Лондоне разработала твердотельный мазер с использованием пентацена, легированного ионами р-терфенила в среде усилителя, который работает при комнатной температуре.

Использование[править | править вики-текст]

Мазеры служат «атомными стандартами частоты» и являются одной из многих форм атомных часов[2]. Они часто используются как микроволновые усилители с низким уровнем шума в радиотелескопах[3].

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

Ссылки[править | править вики-текст]

  • Мазер в Энциклопедическом словаре юного физика.
  • Мазер. Физика от А… до Я…. Проверено 22 апреля 2014.

Литература[править | править вики-текст]

  • Сигмен А. Мазеры. — М: Мир, 1966. — 520 с.