Способ определения электромагнитного излучения субмиллиметрового диапазона

 

1СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УРОВНЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ СУБМИЛЛИМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНА длин волн, включающий формирование слоя слабосвязанных электронов на поверхности жидкого гелия, помещенного в резонаторе , воздействие на него исслет дуемым электромагнитным излучением и определение по результатам возь действия уровня электромагнитного излучения, о т л ич ающи.й с я тем, что, с целью расширения диапазона измеряемых уровней электромагIнитного излучения в область малых значений, измеряют количество электронов , испускаемых слоем слабосвязанных электронов, а уровень Р электромагнитного излучения определяют по формуле .СО,, где И - количество электронов,испускаемых в единицу времени под воздействием электромагнитного излучения; Q - добротность резонатора; QH- добротность резонатора,определяемая поглощением элек- , тромагнитного излучения только поверхностными электронами; Wp- угловая частота электромагнитного излучения; h постоянная Планка. 2. Способ по П.1, от л и ч а ющ и и с я тем, что формирование слоя слабоарязанных электронов осуществляют на поверхности сверхтекучей пленки гелия, смачивающей твердое тело.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СО}.}ИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4(5}) G 01 R 29 08 г с..

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ABTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3521363/24-09 (22) 10.12.82 (46) 23.02.85. Бюл.9 7 (72) В.М.Генкин и В.A.Ëonûðåâ (71) Институт прикладной физики

AH СССР (53) 621.3}7(088.8) (56) 1.Приемники субмиллиметрового диапазона ПДС-5, ПДС-б †Приборы и техника эксперимента, 1966, Р 4 (июль-август ), с.228.

2.Авторское свидетельство СССР

Р 777600, кл. G 01 R 29/08p .1976 (прототип). (54)(57)}.СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УРОВНЯ

ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ СУБМИЛЛИМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНА длин волн, включающий формирование слоя слабосвязанных электронов на поверхности жидкого гелия, помещенного в резонаторе, воздействие на него иссле-, дуемым электромагнитным излучением и определение по результатам воз- ь действия уровня электромагнитного излучения, о т л и ч а ю щ и .й с я тем, что, с целью расширения диапазона измеряемых уровней электромагнитного излучения в область малых значений, измеряют количество электронов, испускаемых слоем слабосвязанных электронов, а уровень Р электромагнитного излучения определяют по формуле Р=п — 4.р () 0 ь где rl — количество электронов, испускаемых в единицу времени под воздействием электромагнитного излучения;

Q — добротность резонатора; }н — добротность резонатора, определяемая поглощением электромагнитного излучения только поверхностными электронами; угловая частота электромагнитного излучения; постоянная Планка.

2 ° Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что формирование слоя слабосвязанных электронов осуществляют на поверхности сверхтекучей пленки гелия, смачивающей твердое тело.

1141348

Изобретение относится к технике измерений и может быть использовано в радиоастрономии, а также представляет интерес в технике освоения субмиллимитровогo диапазона.

Известен способ определения . 5 уровня электромагнитного излучения сигналов субмиллиметрового диапазона длин волн основанный на измерении сопротивления полупроводника из n Jn Sbi охлажденного до температуры жидкого гелия (4,2 К), под действием падающего излучения (1J . E

Недостатком данного способа определения уровня электромагнитного излучения сигналов субмиллиметровогo диапазона длин волн является узкий диапазон 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 по результатам воздействия уровня электромагнитного излучения (2)..

Недостатком известного способа определения уровня электромагнитного излучения субмиллиметрового диапазона длин волн также является узкий диапазон измеряемых уровней З электромагнитного излучения, особенно в области малых значений.

Цель изобретения- расширение диапазона измеряемых уровней электромагнитного излучения в область ма- 40 лых 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 исследуемым электромагнитным излучением и опреде- о ление по результатам воздействия уровня электромагнитного излучения, измеряют количество электронов, испускаемых слоем слабо связанных электронов, а уровень Р электромагнитного излучения определяют по формуле а

P=n — h y

Q 02

60 где и — количество электронов, испус- . каемых в единицу времени под действием электромагнитного излучения; добротность резонатора; добротность резонатора, определяемая поглощением электромагнитного излучения только поверхностными электронами; (d, — угловая частота электромаг нитного излучения; 1 — постоянная Планка.

При этом формирование слоя слабосвязанных электронов осуществляют на поверхности сверхтекучей пленки гелия, смачивающей твердое тело.

На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства, реализующего способ определения уровня электромагнитного излучения субмиллимЕтрового диапазона длин волн.

Устройство содержит резонатор 1, плотную се- êó 2,,электрод 3, разряд.ник 4, поверхность 5 жидкого гелия, электроды 6 и 7, сетку 8, волновод 9, корпус 10.

Устройство для определения уровня электромагнитного излучения субмиллиметрового диапазона длин волн работает 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 с плотностью заряда 10 электронов/см а 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 через волновод 9 возбуждают принимаемым излучением резонатор 1, воздействуя тем самым на слой слабосвязанных электронов на поверхности 5 жидкого гелия. Часть электронов под действием принимаемого излучения откры.вается от поверхности 5 жидкого гелия, диффундирует к плотной сетке 2 и вылетает из резонатора 1. При этом вылетевшие электроны попадают в плоский конденсатор, образованный электродами плотной сетки 2 и сетки

8, к которому прикладывают задерживающий потенциал eV=- 5 10 эВ. В результате только электроны с энергией

Я) 5.10 эВ достигают верхней пластины сетки 8 указанного конденсатора. Поскольку сетка 8 представляет собой мелкую металлическую сетку, то электроны, достигнувшие сетки 8, попадают в газоразрядный счетчик, образованный электродами 6 и 7.

Здесь они дают начало электронной лавине, и в счетчике Гейгера-Мюллера, образованным электродами 6 и 7, возникает импульс тока.

Таким образом, измеряя с помощью счетчика Гейгера-Мюллера количество

1141348

Составитель В.Ежов

Редактор П.Коссей Техред М.Пароцай Корректор С.Черни

Заказ 490/33 Тираж 748 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, г.ужгород. Ул.Проектная, 4 электронов, испускаемых слоем слабосвязанных над поверхностью 5 жидкого гелия электронов, осуществляют прием электромагнитного излучения субмиллиметрового диапазона в широком диапазоне измеряемых уровней электромагнитного излучения. При плотности заряда электромагнитного слоя на поверхности 5 жидкого гелия 10 электронов/см, температуре гелия Т=0,83 К минимальная мощность сигнала, прини- 10 маемого данным способом, составляет

3.10 Вт/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 10 Вт/Гц

1/2, т.е. может быть реализована чувствительность вплоть до приема одного кванта излучения, что на современном уровне развитиязтехники другими способами получить невозможно.