Микроволновый спектрометр

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик 1 п 932378Я ф 4"осударственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения А. Ф. Крупнов и К. Ю, Третьяков Институт прикладной физики АН ССР(54) МИКРОВОЛНОВЬИ СПЕКТРОИЕТР Изобретение относится к техникерадиоиэмерений,Известен микроволновый спектрометр, содержащий источник когерейтного сверхвысокочастотного излучения, ячейку для исследуемого газа,разделенную на две камеры перегородкой, перпендикулярной к торцовымстенкам ячейки, и приемник излучения, при этом источник когерентногосверхвысокочастотного излучения размещен напротив первой камеры, априемник излучения - напротив второйкамеры 11. Однако известный микроволновыйспектрометр не обеспечивает высокуючувствительность.Цель изобретения - повышениечувствительности,для достижения цели в устройствеисточник когерентного сверхвысокочастотного излучения и приемник из"лучения установлены перед одной итой же торцовой стенкой ячейки, аперегородка образована пластинамишириной /4, расположенными в плос"кости, параллельной продольной осиячейки, при этом расстояние Мжддупластинами составляет Ц 4, где 7 длина волны когерентного сверхвысокочастотного излучения.На чертеже приведена структурнаясхема микроволнового спектрометра.Микроволновый спектрометр содержит источник 1 когерентного сверхвысокочастотного (СВЧ) излучения, ячейку 2 для исследуемого газа, разделенную на две камеры 3 и 4 перегородкой 5, перпендикулярной к торцовым стенкам ячейки 2, и приемник б излучения, при этом источник 1 когерентного СВЧ излучения размещен напротив камеры 3, а приемник б излучения напротив камеры 4, источник 1 когерентного СВЧ излучения и приемник б излучения установлены перед одной и той же торцовой стенкой ячейки 2, перегородка 5 образована пластинами шириной Л/4, расположенными в плоскости, параллельной продольной оси ячейки 2, а расстояние между пластинами составляет Л/4.Микроволновый спектрометр работает следующим образом.Формируемое источником 1 СВЧ излучение проходит через камеру 3 ячейки 2. В результате взаимодействия с СВЧ излучением молекулы газа воэбуж932378 Формула изобретения 30 ираж 883Подписное ВНИИПИ Заказ 3773/ жгород, ул. Проектн филиал ППП "Патент",даются, что приводит к возникновению спонтанного когерентного излучения молекул., причем в камере 3 по направлению распространения СВЧ излучения от источника 1. При частоте СВЧ излучения источника 1, соответствующей центру исследуемой спектральной линии, возбуждаются молекулы, у которых отсутствует продольная относительно оси ячейки 2 составляющая скорости. За счет теплового движения возбужденные молекулы через перегородку 5 поступают в камеру 4 ячейки 2, при этом в камере 4 формируется пространственная периодическая структура из слоев возбужденных молекул, Сформированные,перегородкой 5 слои из этих возбужденных молекул имеют ширину Я/4 и располагаются параллельно друг другу на расстоянии /4, Такая струк. тура приводит к тому, что суммарное излучение молекул в камере 4 распрост раняется как в направлении распространения излучения источника 1, так и в противоположном ему направлении - в сторону приемника 6 Слои возбужден ных молекул расположены строго перпен дикулярно продольной оси ячейки 2, при этом все молекулы каждого слоя излучают в Фазе в направлении к приемнику б и регистрируемая приемником б интенсивность суммарного излучения всех слоев молекул имеет максимальную величину.Если частота излучения возбуждающего источника 1 отлична от центральной частоты линии, то возбуждаются молекулы, имеющие определенную продольную относительно оси ячейки 2 составляющую скорости. При этом вследствие распределения молекул по поперечным скоростям образовывается бесконечное число косых структур, суммарное излучение от которых имеет меньшую интенсивность, ч м излучение. от молекул, у которых отсутствует продольная относительно оси ячейки 2 составляющая скорости. Это обусловле" но тем, что молекулы из малой области в камере 3 переносятся во всевозможные точки камеры 4, периодической структуры в камере 4 уже ие создается, и в результате усреднения по но 1 перечным скоростям интенсивность резко убывает с увеличением расстройки.Вследствие этого ширина линии получается в А/4 раз уже допплеровской, Ь- длина ячейки 2, В результате приемник б осуществляет регистрацию спектральных линий с высокой разрешающей способностью.В отличие от известного, где приемник принимает излучение, прашед- О шее не т"ько область возбужденныхмолекул, но и всю остальную часть ячейки, заполненную невозбужденными молекулами, и поэтому более или менее поглощенное ими, в предлагаемом микроволновом спектрометре отсутст вует паразитное поглощение газовкогерентного спонтанного излучения молекул перед приемником, что приводит к повышению чувствительности микроволнового спектрометра при сох ранении высокой разрешающей способ.ности, .присущей известному. Микроволновый спектрометр, содержащий источник когерентного сверхвысокочастотного излучения, ячейку для исследуемого газа, разделенную на две камеры перегородкой, перпендикулярной к торцовым стенкам ячейки, и приемник излучения, при этом источник когерентного сверхвысокочастотного излучения размещен напротив первой Я 5 камеры, а приемник излучения - напротив второй камеры, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения чувствительности, источник когерентного сверхвысокочастотного излу чения,иприемник излучения установлены перед одной и той же торцовой стенкой ячейки, а перегородка образована пластинами шириной А/4, расположенными в плоскости, параллельной продольной оси ячейки, при этом рас стояние между пластинами составляет 3/4, где 3.- длина волны когерентного сверхвысокочастотного излучения.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 50 1. Вестник АН СССР, 1978, М 7, с. 27-28 (прототип). Г ст