Hidrogénmézer

A Wikipédiából, a szabad lexikonból.

A hidrogén mézer egy jól kidolgozott, kereskedelemben kapható, szabványos frekvenciát előállító készülék. A mézer egy angol betűszó, maser = microwave amplification by stimulated emission of radiation, melynek körülbelüli jelentése: sugárzással gerjesztett mikrohullámú erősítés. A mézer a hidrogénatom rezonancia-frekvenciáján működik, melynek értéke 1 420 405 752 Hz.

[szerkesztés] Működése

Működése során hidrogén gázt bocsájtanak keresztül egy mágneses téren, amely csak bizonyos energia-állapotú hidrogénatomokat enged át. Az áthaladó atomok egy nagyjából 21 cm átmérőjű, belül teflonnal bevont gömb alakú térbe jutnak, amit egy rezonanciára hangolt kamra vesz körül. A gömbbe kerülve néhány atom alacsonyabb energiaszintre kerül, és eközben mikrohullámú fotont bocsát ki. Ezek a fotonok más atomokat is arra késztetnek, hogy alacsonyabb energiaszintre kerüljenek, és ez újabb fotonkibocsátással jár. Ilyen módon egy önmagát fenntartó mikrohullámú tér jön létre. A gömböt körülvevő, rezonanciára hangolt kamra szerepe az, hogy visszaveri a fotonokat a gömb irányába, így segít fenntartani a létrejött rezgést. Az eredmény egy mikrohullámú jel, ami a hidrogénatom rezonancia-frekvenciájára hangolódik. A rezgés mindaddig fennmarad, amíg új hidrogénatomok kerülnek a rendszerbe. A jelet egy kvarcoszcillátorra vezetik, amely a berendezésből kimenő jelet állítja elő.

A hidrogén rezonancia-frekvenciája sokkal alacsonyabb, mint a céziumé, de a rezonancia sávszélessége mindössze néhány Hertz. Ez nagyfokú stabilitást eredményez. A stabilitást jellemző Q értéke 10⁹ körül van, ami egy nagyságrenddel jobb, mint a kereskedelemben kapható céziummal működő berendezéseké. A néhány napra vonatkozó rövid távú stabilitása jellemzően 10^-12, ami 1 nap után még 10^-15 értékre javul. Néhány napos vagy hetes üzem után azonban a hidrogénmézer stabilitása csökken a céziummal működő oszcillátorhoz viszonyítva. A romló stabilitást a kamra rezonanciájának megváltozása okozza.