Циклотронно-резонансен мазер
Циклотронният резонансен мазер (MCR) е микровълнов генератор (усилвател), в който се използва стимулирано излъчване на лъч от електрони, движещ се по винтови траектории в хомогенен магнит. поле (или по трохоидални траектории в кръстосани електрическо и магнитно поле). Когато електроните се движат в магнит. поле H0 по спирални траектории взаимодействие на електрони с електрони. вълна, разпространяваща се по магнитното поле Е, възниква, когато е изпълнено условието на циклотронния резонанс (синхронност), което, като се вземе предвид корекцията на Дозлер (вж. афекта на Доплер), има вид
Тук - постулатът, скоростта на електрона по магнит. поле H11, е честотата на вълната, е компонентът на вълновия вектор k, е дългоциклотронната честота, е общата енергия и e е електронният заряд. От (1) става ясно, че при s> = 1 не е необходимо да се забавя вълната в MCR. Именно това обстоятелство доближава ICR до квантовите генератори и определя предимствата му при милиметрови и субмилиметрови вълни пред традиционните. Микровълнови генератори - магнетрон, тръба с пътуваща вълна (LEV) и др., Където за синхронизъм е необходимо да се движат електрони в близост до забавящата система.
Както и в други класически. В микровълновите генератори, в MCR, превръщането на енергията на стационарен електронен лъч в радиация става възможно поради групирането на частици в полето на "семената" вълна. Получените електронни снопове усилват първичната вълна (нестабилност на циклотрон). Това предизвиква. процесът възниква в MCR поради: 1) зависимостта на w, от електронната енергия (неизохронизъм на въртене), което води до азимутално групиране на частици, които променят енергията си в процеса на взаимодействие с вълната; 2) ще се появят разлики. изместванията, до-ръж се придобиват от електрони, уловени в различни фази на пространствено нехомогенна вълна; този механизъм води до надлъжно (по H0) групиране на частици.
С квантова интерпретация се дава отговор на тези механизми: неликвидността е енергична. нива на електрони в магнит. поле (виж квантовите нива) и "откат", когато се излъчва фотон, което също води до разлика в честотите на вълните, излъчвани и погълнати от електрона. Първият от тези механизми е специфичен и има фундаментално релативистки характер, докато вторият е по-универсален и освен MCR действа в много микровълнови генератори, по-специално в LEV.
Класическа интерпретация. Помислете за взаимодействието на електроните, първоначално равномерно разпределени в циклотронния кръг, с електрическите. поле Е на вълната, което има компонент, въртящ се с честота, равна на електронната циклотронна честота (фиг. 1а). В резултат на взаимодействието циклотронната честота на електрон В, която отнема енергия от вълната, намалява и той започва да се върти по-бавно, докато циклотронната честота на електрон В, която отдава енергия на вълната, се увеличава и той се върти по-бързо. Следователно, куп електрони се образуват близо до електрон А, въртящ се с необезпокоявана честота. За да могат електроните да отдават енергията си средно на вълната, купчината трябва да се движи синхронно с фазата на забавяне на вълната. За това честотата на въртене на вълната (като се вземе предвид доплеровата корекция) трябва леко да надвишава първоначалната циклотронна честота на електроните.