Способ определения электромагнитного излучения субмиллиметрового диапазона

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 4(51) С 01 В 29 08 г, сОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Институт прикладной физикиАН СССР(54) (57)1.СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УРОВНЯЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ СУБМИЛЛИМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНА длин волн,включающий формирование слоя слабосвязанных электронов на поверхностижидкого гелия, помещенного в резонаторе, воздействие на него иссле-,дуемым электромагнитным излучениеми определение по результатам воз" ьдействия уровня электромагнитногоизлучения, о т л и ч а ю щ и .й с ятем, что, с целью расширения диапазона измеряемых уровней электромагнитного излучения в область малых значений, измеряют количество электронов, испускаемых слоем слабосвязанных электронов, а уровень Р электромагнитного излученияопределяют по формулеР:п - Ь дь где и - количество электронов, испускаемых в единицу временипод воздействием электромагнитного излучения;И - добротность резонатора;баев добротность резонатора,определяемая поглощением электромагнитного излучениятолько поверхностными электронами;У 0 - угловая частота электромагнитного излучения;постоянная Планка.2Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что формирование слоя слабосвязанных электронов осуществляют на поверхности сверхтекучей пленки гелия, смачивающей твердое тело.Изобретение относится к техникеизмерений и может быть использованов радиоастрономии, а также представляет интерес в технике освоения субмиллимитрового диапазона.Известен способ определения . 5уровня электромагнитного излучениясигналов субмиллиметрового диапазона длин волн основанный на измерении сопротивления полупроводникаиз и-д Б 1, охлажденного до темпера Отуры жидкого гелия (4,2 К), поддействием падающего излучения 1 .Недостатком данного способа определения уровня электромагнитногоизлучения сигналов субмиллиметровогодиапазона длин волн является узкийдиапазон измеряемых уровней электромагнитного излучения.Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ определения уровня электромагнитного излучения субмиллиметрового диапазона длин волн, включающий формирование слоя слабосвязанных электронов на поверхности жидкого гелия,помещенйого в резонатор, воздействие на него исследуемым электромагнитным излучением и определение порезультатам воздействия уровня электромагнитного излучения 2,.Недостатком известного способаопределения уровня электромагнитного излучения субмиллиметровогодиапазона длин волн такжеявляетсяузкий диапазон измеряемых уровней 35электромагнитного излучения, особенно в области малых значений.Цель изобретения- расширение диапазона измеряемых уровней электромагнитного излучения в область малых значений.Цель достигается тем, что согласно способу определения уровня электромагнитного излучения субмиллиметрового диапазона длин волн, включающему формирование слоя слабосвязанных электронов на поверхности жидкого гелия, помещенного в резонатор,воздействие на него исследуемымэлектромагнитным излучением и опреде-оление по результатам воздействияуровня электромагнитного излучения,измеряют количество электронов,испускаемых слоем слабо связанныхэлектронов, а уровень Р электромагнитного излучения определяют поформуле О Р-в - Ь у С О 60где и - количество электронов, испус-каемых в единицу времени поддействием электромагнитногоизлучения;добротность резонатора; добротность резонатора, определяемая поглощением электромагнитного излучения толькоповерхностными электронами;Ы, - угловая частота электромаг-.нитного излучения;11 - постоянная Планка.При этом формирование слоя слабосвязанных электронов осуществляютна поверхности сверхтекучей пленкигелия, смачивающей твердое тело.На чертеже приведена структурнаяэлектрическая схема устройства, реализующего способ определения уровняэлектромагнитного излучения субмиллимЕтрового диапазона длин волн.Устройство содержит резонатор 1,плотную сетку 2, электрод 3, разрядник 4, поверхность 5 жидкого гелия,электроды б и 7, сетку 8, волновод 9,корпус 10,Устройство для определения уровня электромагнитного излучения субмиллиметровогодиапазона длин волнработает следующим образом.С помощью высоковольтного разряда в разряднике 4 длительностью разряда 10 мс создают свободные электроны над поверхностью 5 жидкого гелия в резонаторе 1, При этом на поверхности 5 жидкого гелия образуется заряженный слой электронов сплотностью заряда 10 электронов/сма суммарное электрическое поле(от слоя электронов и электрода 3)над поверхностью жидкого гелия устанавливается равным нулю. Получившееся состояние является стационарным и может поддерживаться в течение нескольких часов. Затем черезволновод 9 возбуждают принимаемымизлучением резонатор 1, воздействуятем самым на слой слабосвязанныхэлектронов на поверхности 5 жидкогогелия. Часть электронов под действием принимаемого излучения откры.вается от поверхности 5 жидкого гелия, диффундирует к плотной сетке 2и вылетает из резонатора 1. При этомвылетевшие электроны попадают вплоский конденсатор, образованныйэлектродами плотной сетки 2 и сетки8, к которому прикладывают задерживающий потенциал е 9= 5 10 эВ. В результате только электроны с энергиейЯ) 5.10 фэВ достигают верхней пластины сетки 8 указанного конденсатора. Поскольку сетка 8 представляетсобой мелкую металлическую сетку, тоэлектроны, достигнувшие сетки 8,попадают в газоразрядный счетчик,образованный электродами б и 7.Здесь они дают начало электроннойлавине, и в счетчике Гейгера-Мюллера, образованным электродами б и 7,возникает импульс тока.Таким образом, измеряя с помощьюсчетчика Гейгера-Мюллера количествоО/33 ИИПИ Госуд по делам 3035, Моск4 Зака ПодписноР Тираж ственн обрете Жго комитета ий и открыти Раушская на д.4/5 ППП Патент, г.ужгород. ул,Проектная, 4 или электронов, испускаемых слоем слабосвязанных над поверхностью 5 жидкогогелия электронов, осуществляют приемэлектромагнитного излучения субмиллиметрового диапазона в широком диапазоне измеряемых уровней электромагнитного излучения. При плотностизаряда электромагнитного слоя на поверхности 5 жидкого гелия 10 электронов/см, температуре гелия Т=0,83 Кминимальная мощность сигнала, принимаемого данным способом, составляет3.10Вт/Гц 1/2. Следует отметить, что при условии строгой защиты устройства от сотрясений межэлектродные расстояния мо- гут быть уменьшены, а чувствительность повышена. Предельная теоретическая чувствительность устройства может быть доведена до 10Вт/Гц 1/2, т.е. может быть реализована чувствительность вплоть до приема одного кванта излучения, что на современном уровне развитиязтехники другими способами получить невозможно.