СПОСОБ ГЕНЕРАЦИИ В ВАКУУМЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В ТЕРАГЕРЦОВОМ ДИАПАЗОНЕ Российский патент 2010 года по МПК H01S3/09 

Описание патента на изобретение RU2381603C1

Изобретение относится к области электронной техники, в частности к генерированию электромагнитного излучения в терагерцовом диапазоне, и может быть использовано в системе накачки в лазерах на квантовых каскадах, как средство визуализации или обнаружения «захвата» нанокольцами магнитного потока в экспериментах с электронным микроскопом, а также для регистрации и контроля возникновения намагниченного состояния в наноструктурах из ферромагнитных материалов.

Аналогов технических решений, позволяющих генерировать в вакууме электромагнитное излучение в терагерцовом диапазоне, не установлено.

Задача изобретения - разработка способа генерации в вакууме электромагнитного излучения в терагерцовом диапазоне в отсутствие классического силового воздействия на излучающие частицы.

Технический результат от использования изобретения заключается в реализации поставленной задачи.

Технический результат достигается тем, что способ генерации в вакууме электромагнитного излучения в терагерцовом диапазоне заключается в том, что пучок электронов рассеивают на углеродной наноструктуре в виде нанотора с магнитным потоком во внутренней полости, значения которого равны нецелому числу его квантов, причем пучок электронов направляют вдоль оси нанотора перпендикулярно магнитному потоку.

Магнитный поток во внутренней полости нанотора может быть сформирован в процессе его выращивания во внешнем однородном магнитном поле.

На чертеже изображена схема системы, в которой был апробирован предлагаемый способ.

Система включает вакуумную камеру 1, где установлены источник питания 2 (значение ЭДС ~40 В), источник электронов, нагреваемый катод 3, к которому подключена анодная сетка 4, служащая одновременно диафрагмой для ограничения пучка электронов, нанотор 5 и два детектора 6, 7 инфракрасного излучения с фильтрами, пропускающими компоненту излучения с циркулярной поляризацией. Нанотор 5 размещен с расположением его оси перпендикулярно анодной сетке 4 на расстоянии ~5 см от последней. Один детектор 6 инфракрасного излучения размещен по ходу пучка электронов, направленных вдоль оси нанотора на выходе из его внутреннего кольца. Другой детектор 7 инфракрасного излучения размещен по ходу электронов, отклоненных от направления оси нанотора. Детекторы представляют собой приемник ИК-излучения с принципиальной схемой на транзисторах, в котором рабочим элементом является фотодиод (например, ФД320, ФД236-01).

Для осуществления способа с использованием техники молекулярной эпитаксии во внешнем однородном магнитном поле были выращены два идентичных нанотора в виде углеродной нанотрубки диаметром ~36 нм, свернутой в кольцо диаметром ~690 нм. Причем первый нанотор выращен при индукции поля B1~2·104 Гс, второй - при индукции В2~4·104 Гс. Значение магнитного потока Ф1 во внутренней полости первого нанотора, захваченного в процессе его выращивания, при индукции поля В~2·104 Гс и площади S поперечного сечения нанотрубки диаметром d~36 нм=36·10-7 см составляло Ф1~2·10-7 Гс·см2 (Ф=B·S=В·π·d2/4). Значение магнитного потока Ф2 во внутренней полости второго нанотора, захваченного в процессе его выращивания, при индукции поля В~4·104 Гс получали равным кванту магнитного потока, а именно Ф2~4·10-7 Гс·см2.

Для генерации электромагнитного излучения первый нанотор с магнитным потоком Ф1~2·10-7 Гс·см2 помещался в вакуумную камеру 2, где создавалось состояние сверхвысокого вакуума с остаточным давлением ~10-7 торр. Температура в камере 1 поддерживалась на уровне 4-5 К для исключения теплового дрейфа электронного пучка. Сверхвысокий вакуум создавался при помощи турбомолекулярного насоса АТР100.

Подачей на источник питания 4 ускоряющего напряжения со значением ЭДС ~40 В формируют пучок электронов, ускоренных до энергии ~40 эВ и направленных на нанотор 5.

При этом электроны, которые проходят внутри кольца нанотора вдоль его оси, испытывают влияние эффекта Ааронова-Бома, и детектор 6 фиксирует электромагнитное излучение. Детектором 7 наличие электромагнитного излучения не отмечалось.

В рамках эксперимента наблюдалось электромагнитное излучение с правой поляризацией и длиной волны 1100 нм.

При попытке генерирования электромагнитного излучения в условиях, описанных выше, и использовании второго нанотора с магнитным потоком во внутренней полости при значении, равном кванту магнитного потока Ф2~4·10-7 Гс·см2, излучение детектором 6 не отмечалось.

Похожие патенты RU2381603C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ГЕНЕРАЦИИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В ТЕРАГЕРЦОВОМ ДИАПАЗОНЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В ТЕРАГЕРЦОВОМ ДИАПАЗОНЕ 2013
  • Образцов Петр Александрович
  • Чижов Павел Алексеевич
  • Гарнов Сергей Владимирович
RU2539678C2
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ГЕНЕРАЦИИ КВАНТОВЫХ ПУЧКОВ 2010
  • Леонова Оксана Олеговна
  • Трыков Олег Алексеевич
  • Ульяненко Степан Евгеньевич
  • Хачатурова Нелли Гарниковна
  • Логинов Андрей Игоревич
  • Вощинин Сергей Александрович
  • Горячев Игорь Витальевич
RU2433493C1
СПОСОБ ДЕТЕКТИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН В ТЕРАГЕРЦОВОМ ДИАПАЗОНЕ 2015
  • Мандель Аркадий Михайлович
  • Ошурко Вадим Борисович
  • Соломахо Георгий Игнатьевич
  • Шарц Александр Александрович
RU2599332C1
СПОСОБ ГЕНЕРАЦИИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ 2012
  • Аржанников Андрей Васильевич
  • Тумм Манфред Каспар Андреас
  • Бурдаков Александр Владимирович
  • Поступаев Владимир Валерьевич
  • Синицкий Станислав Леонидович
  • Иванов Иван Анатольевич
  • Тимофеев Игорь Валерьевич
  • Кузнецов Сергей Александрович
RU2501146C1
Импульсный терагерцовый спектрометр с полупроводниковым генератором на эффекте модуляции приповерхностного поля 2022
  • Шевченко Олеся Николаевна
  • Николаев Назар Александрович
  • Терещенко Олег Евгеньевич
RU2789628C1
Способ генерации резонансных мод Ми высокого порядка в мезоразмерных полостях диэлектрического материала 2022
  • Минин Игорь Владиленович
  • Минин Олег Владиленович
RU2784213C1
Способ, устройство датчика и система измерений перемещений, основанные на квантовых свойствах атомных пучков 2022
  • Теркин Сергей Евгеньевич
  • Полянский Валерий Владимирович
  • Ермилов Александр Сергеевич
  • Теркин Владислав Сергеевич
RU2796791C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ СКРЫТЫХ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ И НАРКОТИЧЕСКИХ СРЕДСТВ 2010
  • Карев Александр Иванович
  • Раевский Валерий Георгиевич
  • Джилавян Леонид Завенович
  • Лаптев Валерий Дмитриевич
  • Пахомов Николай Иванович
  • Шведунов Василий Иванович
  • Рыкалин Владимир Иванович
  • Бразерс Лу Джозеф
  • Вилхайд Лари Кеннеф
RU2442974C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАГНИТНЫХ И СТРУКТУРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК НАНОМЕРНЫХ ПРОСТРАНСТВЕННО УПОРЯДОЧЕННЫХ СИСТЕМ 2006
  • Григорьева Наталья Анатольевна
  • Григорьев Сергей Валентинович
  • Елисеев Андрей Анатольевич
RU2356035C2
СПОСОБ ДЕТЕКТИРОВАНИЯ ТЕРАГЕРЦОВЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН 2019
  • Глухова Ольга Евгеньевна
  • Шунаев Владислав Викторович
  • Слепченков Михаил Михайлович
RU2725899C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 381 603 C1

Реферат патента 2010 года СПОСОБ ГЕНЕРАЦИИ В ВАКУУМЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В ТЕРАГЕРЦОВОМ ДИАПАЗОНЕ

Изобретение относится к области электронной техники, в частности к генерированию электромагнитного излучения в терагерцовом диапазоне. Сущность изобретения: в способе генерации в вакууме электромагнитного излучения в терагерцовом диапазоне, заключающемся в рассеивании пучка электронов на углеродной наноструктуре в виде нанотора с магнитным потоком во внутренней полости, значения которого равны 2·10-7 Гс·см2, пучок электронов направляют вдоль оси нанотора, а магнитный поток во внутренней полости нанотора сформирован при этом в процессе выращивания его во внешнем однородном магнитном поле. Технический результат изобретения состоит в разработке способа генерации в вакууме электромагнитного излучения в терагерцовом диапазоне в отсутствие классического силового воздействия на излучающие частицы. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 381 603 C1

Способ генерации в вакууме электромагнитного излучения в терагерцовом диапазоне, заключающийся в рассеивании пучка электронов на углеродной наноструктуре в виде нанотора с магнитным потоком во внутренней полости, значения которого равны 2·10-7 Гс·см2, при этом пучок электронов направляют вдоль оси нанотора, а магнитный поток во внутренней полости нанотора сформирован в процессе выращивания во внешнем однородном магнитном поле.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2010 года RU2381603C1

СПОСОБ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ГЕНЕРАЦИИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН В ДВУХПУЧКОВОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНОЙ ЛАМПЕ 2001
  • Дубинов А.Е.
RU2189661C1
СПОСОБ ГЕНЕРАЦИИ ИМПУЛЬСОВ СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В ПРИБОРЕ С ВИРТУАЛЬНЫМ КАТОДОМ И ВИРКАТОР ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ 1999
  • Дубинов А.Е.
  • Корнилов С.Ю.
  • Садовой С.А.
  • Селемир В.Д.
RU2175155C2
Способ генерации мощных СВЧ-колебаний 1986
  • Григорьев В.П.
  • Жерлицын А.Г.
  • Коваль Т.В.
  • Мельников Г.В.
SU1402190A1
US 5113154 А, 12.05.1992
US 5164634 А, 17.11.1992.

RU 2 381 603 C1

Авторы

Клинских Александр Федотович

Мелешенко Петр Александрович

Даты

2010-02-10Публикация

2008-06-09Подача