Физика 20 века: ключевые эксперименты - Тригг Дж.
Скачать (прямая ссылка):
держивался анодный ток 0,3 мА. Вообще говоря, выбранные рабочие условия
представляли собой определенный компромисс между нестабильностью и
достаточной интенсивностью сигнала.
Метастабильные атомы подвергались действию радиочастотного и постоянного
йолей в области волновода J, в которую атомы входят (или выходят) через
щель /... Провода, образующие линию передачи К, устанавливались задолго
до того, как накладывалось радиочастотное поле. Они оказались очень важны
для идентификации метастабильных атомов с помощью штарков-ского
высвечивания в постоянном поле, приводящего к ослаблению сигнала на
детекторе.
Ввиду затруднений, связанных с поддержанием достаточного потока
метастабильных атомов, эта деталь установки оказалась не временной мерой,
как это первоначально предполагалось, а существенным и необходимым ее
элементом. Более того, переходы на уровень 22Ру2 происходят при частотах
от 1500 до 6000 МГц, лежащих ниже граничной частоты волновода *. Для
частот, лежащих в этой области, провода К использовались как
двухпроводная линия...
Излучение с частотами в диапазоне 3000-10 000 МГц генерировалось
клистронами, а с частотой около 12000 МГц - путем удвоения частоты
клистрона с использованием кристаллического умножителя. РЧ-поля с
частотами 1500-2600 МГц получались с помощью маячковой электронной лампы.
Стабильность частоты, достигаемая при питании от генератора обычного
регулируемого источника, оказалась достаточной. Частота, точнее, длина
волны излучения измерялась при помощи коаксиального волновода или
резонатора.
Магнитное поле создавалось небольшим электромагнитом и достигало
напряженности 3000 Гс и выше.
Калибровка поля осуществлялась пробной катушкой, которая при убранных
электродах вводилась со стороны детектора через щель / в центр области,
где действовало РЧ-поле. Обычная стандартная процедура размагничивания и
снятия кривой намагничивания использова-
1 По прямоугольному волноводу не могут распространяться волны с частотами
ниже той, для которой длина волны вдвое превосходит наибольшую из сторон
волновода. В использованном здесь волноводе с сечением 0,4 X 0,9 дюйма
граничная частота 6550 МГ г.
147
лась при получении калибровочной кривой зависимости напряженности
магнитного поля Я от тока в обмотках магнита; та же процедура
осуществлялась в процессе измерений. Точность калибровки поля составляла
порядка 0,5%, что оказалось более чем достаточно, так как было
установлено, что неоднородность магнитного поля в области его
взаимодействия с РЧ-полем достигает 33 Гс при полной индукции 1000 Гс.
Ток детектора складывался из тока сигнала, т. е. электронов, выбитых
метастабильными атомами, и фонового тока фотоэлектронов, возникающих
прежде всего вследствие возбуждения молекул водорода, а частично-¦
возбуждения других атомных состояний, кроме состояния 22Si/2. При
используемых энергиях электронов фоновый ток в три и более раза
превосходил ток сигнала.
Сигнал наблюдался по отклонению гальванометра, возникавшему в случае
приложения к проводам К постоянного электрического поля, достаточного для
высвечивания практически всех метастабильных атомов". Использовался и
другой способ, который заключался в прерывании РЧ-поля. "Указанное
отклонение обычно соответствовало токам от 0,3-0,75-10~13 А, но иногда
достигало 1,2 -10-13 А. Эти значения оказались меньше того, что
предполагалось, согласно оценкам, примерно в 40 раз. По-видимому,
частично это расхождение обусловлено высвечиванием за счет случайных
электрических полей". В остальном расхождение, вероятно, связано со
значительной переоценкой эффективности детектора.
Изложенное выше описание эксперимента авторы привели в первой из серии
подробных статей. Первоначальное сообщение было значительно более сжатым:
"Мы наблюдали ток электрометра порядка 10~14 А, который следует объяснять
появлением метастабильных атомов водорода. Наблюдалось также сильное
высвечивающее действие постоянных электрических полей, причем необходимый
для этого градиент напряжения зависел от магнитного поля в разумных
пределах.
Мы наблюдали также уменьшение интенсивности пучка метастабильных атомов,
вызванное микроволновым излучением в диапазоне длин волн 2,4-18,5 см,
возникающим в различных магнитных полях. В процессе измерений
фиксировалась частота РЧ-поля и определи-
148
лась зависимость тока гальванометра (при прерывании действия РЧ-поля) от
интенсивности магнитного поля. Типичная кривая зависимости высвечивания
атомов от величины магнитного поля показана на рис. [7.6]. На рис. [7.7]
отложены резонансные значения магнитных полей для различных частот вблизи
10 000 МГц". (Как
Магнитное поле, Гс
Рис. 7.6. Типичная резонансная кривая.
Левый пик обусловлен переходом ас, правый -переходом ab [Phys, Rev,, 72
(1947),
стр. 242, рис. 1]
указано в подробной статье, "резонансные магнитные поля находились либо
по максимуму видимого пика при наличии резких пиков, либо как усредненное
