Молекулярный генератор-усилитель

Жо 145284 Класс 21 д 1317 ссс ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУЗаявлено 25 июня 1960 г, за М 671338/26 - 9 в Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССРОпубликовано в Бюллетене изобретений М 5 за 1962 г. В настоящее время источником наиболее стабильных колебаний яв. ляется молекулярный генератор, использующий переходы между уровнями инверсионного спектра аммиака. Однако широкое практическое использование молекулярного генератора затрудняется в силу ряда конструктивных его особенностей.Основными недостатками известных конструкций молекулярного генератора являются: необходимость в форвакуумном насосе, имеющем значительные габариты, вес и потребление энергии, и выброс рабочего вещества в атмосферу, что особенно нежелательно в случае работь 1 на таких ценных веществах, как изотоп аммиака МзНз или на таких ядовитых веществах как, например, синильная кислота,В предлагаемом молекулярном генераторе этих недостатков нет, поскольку в нем отсутствует форвакуумный насос и осуществлена замкнутая циркуляция аммиака. При этом, наряду с упрощением конструкции генератора, обеспечивается увеличение длительности его непрерывного действия.В соответствии с изобретением предусматривается также возможность уменьшения производительности вакуумного насоса, поддерживающего циркуляцию газа, для чего рабочая камера генератора разбивается на отсеки, откачиваемые отдельными насосами,На фиг. 1 и 2 представлены принципиальные схемы двух вариантов выполнения предлагаемого молекулярного генератора,Как и в известных молекулярных генераторах, рабочее вещество в виде газа из камеры источника 1 поступает через ряд мелких отверстий или каналов 2, формирующих молекулярный пучок, в устройство 3, сортирующую молекулы по энергетическим уровням, Молекулярный пучок, выходящий из сортирующего устройства 3, состоит в основном из молекул, находящихся на верхнем инверсионном уровне. Эти молекулы, по)45284ступая затем в резонатор 4, настроенный на частоту молекулярного перехода, переходят на нижний уровень, отдавая при этом энергию резонатору 4, в котором возникают незатухающие колебания с высокой стабильностью частоты. Энергия этих колебаний отводится наружу при помощи волновода 5. Для того, чтобы молекулярный пучок не разрушился на пути от источника 1 к резонатору 4, источник 1, сортирующее устройство 3 и резонатор 4 помещены в вакуумный кожух 6, в котором с помощью высоковакуумного насоса 7 поддерживается вакуум 10- 10 - " млс рт. ст.В отличие от известных молекулярных генераторов, в которых вслед за высоковакуумным насосом 7 установлен форвакуумный насос, выбрасыванщий рабочее вещество в атмосферу, в предлагаемом генераторе выходной патрубок 8 высоковакуумного насоса соединен с источником 1 молекулярного пучка, чем достигается непрерывная циркуляция рабочего газа в системе. Возможность такой циркуляции обеспечивается тем, что выпускное давление обычных высоковакуумных насосов имеет такую же величину, как и рабочее давление газа в источнике, а именно: от 1 О -зл рт. ст, до 1 ля рт. ст.В предварительно обезгаженную и откаченную до высокого вакуума систему напускается чистый рабочий газ прн давлении 1 10 -и,и рт. ст. Это давление соответствует исходному вакууму, с которого начинает работать высоковакуумный насос, После включения последнего при соотношении объемов Р,ТЕ=100, где Г - рабочий объем молекулярного генератора, а Р - объем, включающий в себя участок выходной патрубок 8 - источник 1 пучка, практически весь газ переводится в объем 1. Давление газа в объеме Р, т, е. в источнике 1 пучка оказывается соответственно в 100 раз больше, т. е. - 1; 10 -лм рт. ст. Давление в рабочем объеме молекулярного генератора устанавливается в соответствии с формулой:Г5= 2,8 1 О - " -- ,огде Ро - давление в рабочем объемеЛ - число молекул газа, вылетающих в секунду из источника 1, 5 - производительность высоковакуумного насоса 7 (л/сек), Таким образом, при соответствующем выборе размеров системы, количества газа и производительности высоковакуумного насоса могут быть выполнены все условия работы высоковакуумного насоса и молекулярного генератора в такой конструкции, а именно: начальное давление в системе - 10лл рт. ст., выпускное давление - 10 ви,и рт. ст давление в источнике пучка - 10 вмм рт. ст давление в рабочем объеме 10 - 5 ям рт, ст.С целью уменьшения необходимой производительности высоко- вакуумного насоса в такой конструкции желательно в соответствии с формулой (1) уменьшать число молекул У газа, вылетающих из источника, путем применения высоконаправленных источников пучка, увеличения угла захвата сортирующей системы и уменьшения мощности генер атор а.На фиг. 2 представлена схема молекулярного генератора, который может быть использован в случае отсутствия источников пучка с достаточной направленностью. Как видно из фиг, 2, рабочая камера генератора разделена на два отсека, отделенные один от другого диафрагмой 9 и откачиваемые отдельными насосами 7 и 7". В одном отсеке с промежуточным вакуумом находится источник 1, во втором - рабочем отсеке расположены сортирующее устройствои резонатор 4.145284Диафрагма 9 обеспечивает пропускание в рабочий отсек молекул газа, летящих внутри угла захвата сортирующего устройства 3. Это зна молчит, что в рабочий отсек входит примерно -10" -и для созданиясекв нем разрежения 10 - 5,им рт. ст, достаточно насоса с производительностью около 30 л/сек.Основное количество молекул газа откачивается непосредственно пз отсека источника 1. В этом отсеке пучок проходит путь менее 1 с,я и поэтому для обеспечения необходимой длины свободного пробега молекул здесь достаточно поддерживать давления - 10 вл я рт, ст., для чего даже в случае применения ненаправленных источников пучка нужна производительность насоса - 50 - 100 л/сек.Для длительной работы такого генератора желательно применять в качестве высоковакуумных насосов молекулярные насосы или диффузионные насосы с рабочей жидкостью, имеющей высокую термостой. кость.Эффективность предлагаемой конструкции молекулярного генерато. ра с замкнутой циркуляцией аммиака подтверждается Институтом радиотехники и электроники ЛН СССР.Предмет из о бр етенпя1. Молекулярный генератор-усилитель с молекулярным пучком, отл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения конструкции и эксплуатации генератора, а также увеличения длительности его непрерывного действия, выходной патрубок высоковакуумного насоса для обеспечения непрерывной циркуляции рабочего газа без применения вымораживания его соединен с источником молекуляриого пучка,2. Видоизменение конструкции генератора (усилитель) по п. 1, отл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения необходимой производительности вакуумного насоса, поддерживающего циркуляцию газа, рабочая камера генератора разбита на отсеки, откачиваемые отдельными насосами, выходные патрубки которых соединены с источником (источниками) пучка, причем сортирующие системы и резонатор находятся в отсеке с высоким вакуумом, а источники пучка - в отсеках с промежуточным вакуумом.145284 оставитель Л. О. Сол актор 3, А. Москвина Техред Т. П. Курилко Корректор И. А Шпыиев д. 2/6. ентр, М. Черкасскии п пография ЦБТ при Совете о делам изобретений и открытиСС Р, Моске а, Петровка, 14. омитет нистро Формат бум 70)(108/в Тираж 1000 ете по делам изобретений Совете Министров СССРПодп. к печ, 10,111-62 г. ак. 2342 ЦБТИ при Ком пр Москва, Ц