КВАНТОВЫЙ ВОДОРОДНЫЙ ДИСКРИМИНАТОР

Полезная модель относится к устройствам со стимулированным излучением в СВЧ диапазоне, а именно к квантовым водородным дискриминаторам, и может быть использована в квантовых стандартах частоты пассивного типа в качестве источника высокостабильных колебаний.
Известны квантовые водородные дискриминаторы (авторские свидетельства SU на изобретения №№1336881, 1459568, свидетельства RU на полезные модели №№18118, 18119), содержащие термостатированный, экранированный от магнитных полей и окруженный соленоидом подмагничивания цилиндрический СВЧ резонатор. Внутри резонатора располагается накопительная колба, которая подключена к системе напуска и откачки атомов водорода.
Такая конструкция квантового водородного дискриминатора использована в стандартах частоты и времени типа Ч1-76, VCH-1006.
В качестве ближайшей конструкции выбран квантовый водородный дискриминатор по свидетельству RU на полезную модель №18119.
Особенностью квантового водородного дискриминатора является наличие накопительной колбы, представляющей собой сосуд из кварцевого стекла, покрытый внутри материалом, молекулы которого слабо взаимодействуют с атомами водорода. Для получения высокой стабильности частоты накопительную колбу тщательно экранируют от внешних магнитных Квантовый водородный дискриминатор содержит (фиг.1) вакуумированный колпак 1, в котором расположен цилиндрический резонатор 2, в центре которого вдоль его оси расположена, подключенная вакуумпроводом 3 к вакуумному насосу 4, накопительная колба 5, секционный соленоид подмагничивания 6, термостат 7, магнитные экраны 8. На внешней поверхности цилиндрического резонатора 2 выполнены канавки в виде концентрических окружностей, в которых расположены витки секций соленоида 6 (фиг.2).
Число секций и количество витков в секциях выбирается из условия обеспечения однородности статического магнитного поля и конструктивных особенностей внешней поверхности резонатора (наличие свободного пространства и т.п.).
Витки секций соленоида электроизолируются слоем 9 из полиамидной пленки (фиг.2).
При работе поток «активных» атомов водорода формируется в квантовом водородном дискриминаторе системой напуска и откачки, с которой вакуумно-плотно соединена накопительная колба 5. Атомы в «возбужденном» состоянии попадают в накопительную колбу, которая служит для увеличения времени взаимодействия атомов водорода с СВЧ полем резонатора 2.
Благодаря расположению витков соленоида непосредственно на поверхности цилиндрического резонатора 2 отпадает необходимость в наличии обечайки катушки соленоида и элементов крепления обечайки к полей, а в ней создают малое однородное статическое магнитное поле с помощью соленоида (обмотки) подмагничивания.
В прототипе для создания однородного магнитного поля надевают на резонатор магнитный экран с расположенным внутри его тонкостенным соленоидом (цилиндрической катушкой со сплошной намоткой незначительной толщины). При этом обечайка катушки соленоида крепится к магнитному экрану с помощью крепежных деталей и элементов, усложняя и удорожая конструкцию квантового водородного дискриминатора.
Технической задачей полезной модели является создание простого в конструктивном и технологическом отношении квантового водородного дискриминатора, снижение стоимости его изготовления и повышения надежности эксплуатации при сохранении высокой однородности магнитного поля, создаваемого соленоидом.
Решение указанной задачи достигается тем, что в квантовом водородном дискриминаторе, включающем термостатированный, экранированный от магнитных полей и окруженный соленоидом подмагничивания цилиндрический резонатор, витки соленоида расположены на внешней поверхности резонатора и намотаны секционно.
Для надежности фиксации витков соленоида на внешней поверхности резонатора они расположены в канавках, выполненных на поверхности резонатора.
На фиг.1 изображен общий вид дискриминатора (продольный разрез), на фиг.2 - секционное расположение витков соленоида вокруг резонатора.
магнитному экрану, что упрощает конструкцию и делает ее более жесткой (механически стабильной). При этом появляется возможность в заданных габаритах квантового водородного дискриминатора использовать резонатор большего рабочего размера, что увеличивает добротность резонатора и, в конечном итоге, улучшает физические характеристики квантового стандарта частоты, такие как стабильность частоты.