Рабочее вещество для ячейки поглощения Советский патент 1978 года по МПК H01S1/00 

1

Изобретение относится к области квантовой электроники, в частности к квантовым стандартам частоты и магнитометрам с оптической накачкой, использующим ячейку па парах рубидия.

Известно рабочее вещество для ячейки поглощения, содержащее естественный рубидий с процентным содержанием компонентов: 73% Rb85 и 27% Rb 1. Недостатком этого рабочего вещества является большой сдвиг частоты рабочего перехода светом накачки Rb при работе без ячейки фильтра.

Известно рабочее вещество для ячеек поглощения, Состоящее из изотопов Rb и Rb 2, в котором процентное содержание компонент и отлично от естественного.

Это рабочее вещество для ячейки поглощения, совмещающей функции ячейки фильтра и ячейки поглощения, содержит два изотопа рубидия со следующим процентным содержанием компонентов, вес. %: Rb«542--56

Rb 44-58

обеспечивающее уменьщение сдвига частоты рабочего перехода , ту О 2, mj 0 изотопа ) светом накачки изотопа при одновременном увеличении величины резонансного сигнала.

Величина резонансного сигнала может быть увеличена при накачке светом изотопа Rb, однако величина сдвига частоты рабочего перехода этим светом накачки получается порядка 1.10- (в относительных единицах).

Целью изобретения является уменьщение сдвига частоты рабочего перехода светом источника накачки, содержащего пары изотопа при одновременном звеличении величины резонансного сигнала.

Указанная цель достигается тем, что рабочее вещество для ячейки поглощения, накачиваемое светом изотопа Rb, имеет следующее процентное содержание компонентов, вес. %:

Rb 30-40

Rb 60-70

Этот результат был получен экспериментально. Изотопы Rb и выделялись при нагревании из предварительно развещенных таблеток соответствующих бихроматов рубидия с титаном. Были изготовлены щесть ячеек с разным (в весовых процентах) содержанием изотопов рубидия: 100% Rb8 90% Rbs и 10% Rbs, 70% и 30% Rb85, 50% Rb87 и 50% Rb, 30% Rb и 70% Rb85, 10% Rb87 и 90% Rb. По данным полученным в результате исследования ячеек были построены графики, представленные на фиг. 1 и фиг. 2. Результаты исследований нозволяют сравнить предложенное рабочее вещество с известным.

На фиг. 1 показана зависимость сдвига частоты рабочего перехода (, тр , niF G изотопа ) светом накачки изотона Rb (в относительных единицах) от процентного содержания компонентов рабочего вещества. Кривая 1 соответствует температуре ячейки 50°С, кривая 2 соответствует 55°С и кривая 3 соответствует 60°С. Все три кривые имеют точки нулевого значения сдвига частоты рабочего перехода светом накачки в области, соответствующей следующему содержанию компонентов, вес. %:

Rb8530-40

Rb860-70

На фиг. 2 показана зависимость величины резонансного сигнала (в относительных единицах) от процентного содержания компонентов.

Кривая 4 соответствует температуре ячейки 50°С, кривая 5 соответствует 55°С и кривая 6 соответствует 60°С. Максимальное значение величины резонансного сигнала получается в той же области содержания компонентов при температуре ячейки 55°С (кривая 5). Кривая 7 построена для случая, когда источником оптической накачки является спектральная лампа с Rb при температуре ячейки 55°С. При этой температуре получается максимальная величина резонансного сигнала. Кривая 7 приведена для обоснования критики прототипа. Сравнение величин резонансного сигнала при накачке светом изотопа Rb (кривая 5) и светом изотопа Rb® (кривая 7) говорит о том, что при накачке светом изотопа Rb величина резонансного сигнала нолучается в два и более раз больше, чем при накачке светом изотопа .

Сравнение предложенного рабочего вещества с известным при накачке светом изотопа показывает, что предложенное рабочее вещество обеспечивает увеличение величины резонансного сигнала нримерно на 15% (см. кривую 5), а сдвиг частоты рабочего перехода светом накачки может быть умеиьшен больше чем в 10 раз, так как изменением температуры ячейки в пределах ±5°С сдвиг частоты рабочего перехода светом накачки может быть установлен близким к пулю, что не может быть сделано для известного рабочего вещества без у.меньшения величины резонансного сигнала. Например, если уменьшить температуру ячейки, тем самым попытаться получить нулевое значение сдвига частоты рабочего иерехода светом накачки для известного рабочего вещества, то при этом уменьшается величина резонансного сигнала, и, кроме этого, само снижение рабочей температуры ячейки поглощения приводит к уменьшению диапазона рабочих температур прибора, в котором она используется. Предложенное рабочее вещество для ячейки поглощения позволяет улучшить. точностные характеристики квантовых стандартов частоты и магнитометров на парах рубидия.

Формула изобретения

Рабочее вещество для ячейки поглощения, состоящее из изотопов Rb и , о тл и чающееся тем, что, с целью уменьшения сдвига частоты рабочего перехода светом источника накачки, содержащего пары изотона Rb, при одновременном увеличении величины резонансного снгнала, рабочее вещество имеет следующее содержание компонентов, вес. %;

Rb8530-40

Rb«60-70