КАВИТАЦИЯ – КЮРИ НҮКТЕСІ
468
469
к
178
∑
генераторды жасау үшін
оң кері байланысты бөліктері бар микробөлшектер
(жұмыстық зат) тобын біріктіру және жұмыстық энергетикалық деңгейлер
тобын толымдылық инверсиясымен қамтамасыз етудің қажет екенін көрсеткен.
Физиктер іс жүзінде бір мезгілде жұмыстық заты ретінде NH
3
-тің молекула
шоғы, кері байланыстың бөлігі – кеңістіктік резонатор болатын, ол толымдылық
инверсиясы молекулаларды энергиялары бойынша сұрыптау арқылы жүзеге
асырылған құрылысы бірдей кванттық генератор (молекулалық генератор) жасаған.
Радиодиапазонды кванттық генератор (м а з е р) осы диапазонда ең жоғары
тұралықты генератор болған, сондықтан жиіліктің стандарты ретінде қолданылған.
1960 жылы рубин кристалымен [американдық физиктер Теодор
Майман (1927–
2007) және неон (Ne) атомдарының газ қоспалы төмен қысымды Али
Джаван
(1926 ж.т.)] жұмыс істейтін оптикалық диапазонды кванттық генератор жасалған.
Осы екі жағдайда да
кері байланыс – ашық резонатор арқылы, ал бөлшектердің
толымдылық инверсиясы жүйенің деңгейлері рубин жағдайындағыдай
оптикалық
толтырумен және Ne+He жағдайында – электрлік разрядпен қамтамасыз етілген.
Кванттық генератор тарататын толқындар диапазоны ұзын радиотолқын
жағында ұзын радиотолқын диапазонымен және қысқа толқынды
жұмсақ
рентгендік сәуле диапазонымен шектелген. Едәуір қысқатолқынды когерентті
сәуле шығару үшін оптикалық диапазондағы кванттық генератор
жиіліктерді
көбейткіштермен қамтамасыздалған. Микробөлшектер жіңішке энергетикалық
деңгейлермен анықталатын тұрақты жиілік таратушы кванттық генератормен
қатар сәуле шығаруы жиілік бойынша қайта түзілетін кванттық генератор
жасалған. Әртүрлі типті еріксіз шашыратылуға негізделген лазерлер кванттық
генераторлардың ерекше тобы болып табылады (мысалы, комбинациялы лазер,
т.б.). Кванттық генератор – алғашқы реттік кванттық генератордың тығыздығы
жоғары кезінде пайда болатын әрқилы сызықтық емес эффектілерді пайдаланатын
түрлендіргіш болып табылады.
КВАНТТЫҚ ДИФФУЗИЯ (латынша «диффузио – таралу») – атомдардың
тепе-тең қалпынан өзге қалыпқа қозғалуы кезіндегі негізгі ықпалды әдеттегі
тосқауыл үсті ауысу емес,
туннельдік ауысу тарапынан жүзеге асырылатын
диффузия.
КВАНТТЫҚ ЖҮЙЕ – тәртібі классикалық физика заңдарымен сипаттала
алмайтын, кванттық механика заңдарына бағынатын бірнеше немесе көптеген
микробөлшектердің жүйесі. Мысалы, атомдар мен молекулалар кванттық жүйе
болып табылады. Қатты денелердегі (металдардағы, жартылай өткізгіштердегі)
электрондар да өте көп бөлшектерден құралған кванттық жүйе түзеді.
к
178
∑
КАВИТАЦИЯ – КЮРИ НҮКТЕСІ
470
471
Микробөлшектердің кванттық тәртібі бірқатар микроскопиялық қасиеттердің,
ферромагнетизмнің, асқынөткізгіштіктің, Джозефсон эффектісінің себепшісі
болады.
КВАНТТЫҚ КҮШЕЙТКІШ – қоздырылған атомдардың, молекулалардың,
иондардың еріксіз сәуле шығаруына негізделген радиодиапазондағы электрмагниттік
толқындарды күшейтуге арналған құрылғы. Кванттық күшейткіштердің күшейту
құбылысы қозғалысы кванттық механика заңдарына бағынышты атомішілік
электрондар энергиясын өзгертуге байланысты. Сондықтан еркін электрондардың
ағыны пайдаланылатын, классикалық
механиканың заңдарына бағынышты
әдеттегі күшейткіштен айырмашылығының
болуы себепті, бұл күшейткіш
кванттық
күшейткіш деп аталған. Бастапқы ω
жиілікті сәуле азғана қоздырылған күйдегі
(негізгі) ω
0
жиілікті бөлшектері болатын
ортада тарала отырып ω жиілікті сәулемен
үйлесіп, осы ауысуларға жағдай жасайтын
болады. Ауысудың әрбір қадамы (актісі)
ℏω электрмагниттік квантты шығарумен (таратумен) қосақталып өтетін болады.
Осының нәтижесінде бастапқы сәуле күшейтіледі.
Термодинамикалық тепе-
теңдік күйдегі бөлшектердің энергия деңгейлері бойынша таралуы температура-
мен (Т) анықталады, сонымен қатар аз энергиялы (
1
) деңгейдің көп энергиялы
(
2
) деңгейден гөрі толымдылығы едәуір артық болады. Осындай зат әрқашан
электрмагниттік толқындарды жұтатын болады. Зат толқынды күшейтеді, тепе-
теңдік бұзылған кезде активті болады және қоздырылған атомдар қозбаған
атомдардан артық бола (толымдылық инверсиясы) бастайды. Энергия деңгейінің
тодымдылық инверсиясын іске асырудың әртүрлі әдістері бар. Кванттық күшейткіш
үшін
үш деңгейлі энергияны пайдалануға негізделген әдіс барынша ыңғайлы
болды (Кванттық электроника мақаласын қараңыз).
Күшейту эффективтілігіне жеткілікті толымдылық инверсиясының айырымын
тудыру үшін заттарды тек гелийлік температураға [яғни гелийдің қайнау
температурасына (~4,2 К)] дейін салқындату қажет.
Кванттық күшейткіштің активті заты болып екі деңгей үшін толымдылық
инверсия жүзеге асырылған үш (немесе одан да артық) энергетикалық деңгейлі
жүйедегі аздаған изоморфты қоспалы парамагниттік иондары болатын ди-
электрлік кристалдар пайдаланылған. Бұл жүйелер арасындағы ауысулар бе-
Бір резонаторлы шағылыстырғыш квант-
тық қондырғының сұлбасы
