Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - Molekylarförstärkare för infrarött och synligt ljus, av B P - Strömtransformatorer för 400 kV och 2000 A
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
Molekylarförstärkare för infrarött och
synligt ljus
En teoretisk undersökning har visat, att den inom
mikrovågsområdet tillämpade maser-tekniken (Elteknik 1958
h. 2 s. 23—31 samt h. 9 s. 143—150) med vissa
modifikationer även kan användas inom områdena för infrarött
och synligt ljus. Vid en molekylarförstärkare för
mikrovågor inrymmes det emissionsbenägna molekylsystemet i
en kavitet, som är resonant för den stimulerade
strålningen och har dimensioner av samma storleksordning
som denna strålnings våglängd. En resonator för
ljusvåglängder måste i motsats härtill av praktiska skäl göras
många gånger större än våglängden. Detta medför, att
resonatorn kommer att innehålla ett mycket stort antal
svängningsmoder, vilkas resonansfrekvenser ligger mycket
nära varandra. Härigenom uppkommer flera problem. Vid
en oscillator kan t.ex. den koherenta strålningen av den
önskade frekvensen nästan försvinna i det breda
brusspektrum, som på grund av spontan emission utsändes
av alla övriga moder med resonansfrekvenserna inom
området för molekylresonans. Om oscillationsvillkoret, dvs.
att den stimulerade strålningseffekten skall vara minst
lika stor som förlusterna i kaviteten, nätt och jämnt
uppfylles, kan nämligen den totala effekten från den spontana
emissionen vara mycket större än effekten från den
stimulerade koherenta strålningen. Om emellertid antalet
exci-terade eller emissionsbenägna molekyler görs avsevärt
mycket större än det kritiska antal, som just startar
oscillationer, kommer den stimulerade strålningseffekten
att bli störst. Kraven på den excitationsmekanism, som
överför molekyler från det lägre absorptiva
energitillståndet till det högre emissiva, blir därvid ganska höga.
Ett stort överskott av molekyler måste ju upprätthållas
i den högsta energinivån, trots den kraftiga avtappningen
på grund av den spontana emissionen. Detta innebär vid
en maser av trenivåtyp, där de exciterade molekylerna
åstadkommes med hjälp av en pumpfrekvens, att
pumpeffekten blir relativt hög. Beräkningar visar dock, att
den erforderliga effekten, som under vissa rimliga
antaganden blir ca 10 mW för en oscillationsvåglängd av
10* Å, kan erhållas i form av inkoherent strålning från
en gasurladdning.
Separeringen mellan stimulerad strålning och spontant
brus kan även förbättras genom att dimensionera
kaviteten och arrangera utkopplingen från densamma på ett
speciellt sätt. En sådan lämplig "kavitet" består t.ex. av
två parallella kvadratcentimeterstora väggar på ett
inbördes avstånd av ca 10 cm. I stället för att ånge Q-värdet
hos denna kavitet uppger man reflexionsförmågan hos
väggarna. Denna bör vara så stor som möjligt, helst upp
mot 0,98. Den stimulerade emissionen skall i denna
kavitet excitera en sådan mod, att strålningen upprepade
gånger reflekteras fram och åter mellan sidoväggarna.
Interaktionen med de emissiva molekylerna blir då
mycket god. I de icke önskvärda moderna, för den spontana
strålningen skall endast ett fåtal reflexioner uppkomma
innan strålningen går förlorad utanför sidoväggarna. Dessa
moder blir således behäftade med stora strålningsförluster
och oscillationer vid motsvarande frekvenser undvikes.
Den önskade stimulerade strålningen och i viss mån även
spontan strålning från ett antal moder utkopplas genom
de något transparenta väggarna, vilka alltså motsvarar
kopplingsslingorna i en vanlig mikrovågskavitet. Varje
mod kommer nu att ge upphov till strålningslober med
vissa bestämda riktningar (diffraktionsmönster), som lätt
kan beräknas på ett, relativt ljusvåglängden, stort
avstånd från kaviteten. Man kan på detta sätt arrangera en
yttre tämligen selektiv utkoppling av önskad kavitetsmod,
dvs. skilja de stimulerade koherenta svängningarna från
det spontana bruset. Experimentellt åstadkommes detta
genom att medelst en lins fokusera strålningen från sido-
plattan mot en svart skärm. Ett litet hål i denna kommer
endast att släppa igenom strålningen från en eller
möjligen ett par närbelägna moder.
Vid en optisk maser måste troligen det aktiva
molekylsystemet vara gasformigt. Utnyttjandet av kristallina
mole-kylsystem förefaller, i varje fall för närvarande, att
medföra alltför många svårlösta problem. För en oscillator
eller förstärkare inom det infraröda området är atomär
kaliumånga mycket lämplig. Den har ett enkelt spektrum
och sålunda ett lämpligt antal väldefinierade energinivåer.
Pumpenergin tillföres vid våglängden 4 047 Å (violett ljus)
från en kaliumlampa, vars röda strålning vid 7 700 Å
filtrerats bort. Oscillationer eller förstärkning kan sedan
erhållas vid våglängderna 31 390 Å eller 27 100 Å. Den
aktiva kaliumgasen inneslutes i en behållare av t.ex. safir,
som kemiskt är mycket motståndskraftig och dessutom
transmitterar infrarött ljus utomordentligt bra. Härigenom
behöver de båda kavitetsväggarna ej utsättas för kemiskt
angrepp. De placeras utanför safirbehållaren och består
lämpligen av tunna guldblad, som vid dessa våglängder
har en reflexionsfaktor av 0,97. Om vardera väggen har
en yta av 1 cm2 och avståndet mellan dem är 10 cm samt
trycket är ca 10~3 mm Hg och temperaturen 435°K, blir
den minsta erforderliga pumpeffekten några milliwatt.
Eftersom denna är oberoende av kavitetens längd, kan man
genom att öka avståndet mellan väggarna, minska den
nödvändiga intensiteten hos pumpstrålningen.
Avstäm-ningsområdet är vid dessa frekvenser procentuellt mycket
litet. Energinivåernas läge kan naturligtvis ändras med
hjälp av Stark- och Zeemaneffekterna, men
frekvensändringen blir då endast några 10 000-tal MHz, vilket vid
dessa frekvenser är synnerligen litet. Ett mått på hur pass
monokromatiskt det utsända ljuset är (på grund av
doppler-breddning) ger uttrycket A v/v0, som är av
storleksordningen 10~8.
Det kan här påpekas, att den emissionsbenägna gasen i
en molekylarförstärkare för ljusvågor förstärker en
ljusvåg utan att distordera dess vågfront eller fas. Ett
synnerligen ljuskänsligt teleskop skulle sålunda kunna
konstrueras, om ljusstrålarna mellan objektivet och
fokalpunk-ten passerar en gas, som är emissionsbenägen vid det
infallande ljusets våglängd.
Den övre frekvensgränsen för en ljusmaser ligger i det
ultravioletta området ocli bestäms av den spontana
emissionen, vars intensitet ökar ungefär proportionellt mot
(frekvensen)4. Den tillförda pumpeffekten måste ju vara
minst så stor som den spontana emissionen. I det
ultravioletta området, vid A = 1 000 A, är därigenom den
nödvändiga pumpeffekten redan så hög som 10 W. Att
åstadkomma en så hög pumpeffekt, i en spektrallinje av ännu
kortare våglängd, är synnerligen svårt (A L Schawlow,
C H Townes i Physical Review 15 dec. 1958 s. 1940—
1949). BP
Strömtransformatorer för 400 kV och
2 000 A. I början av år 1959 har från
ASEA, Ludvika levererats tre ström-
transformatorer av oljeminimumtyp
utförda för 400 kV och 2 000/1/1 A. Jäm-
förda med tidigare transformatorer av
denna tvp representerar de ett betydan-
de steg uppåt i storlek och strömmen i
fråga svarar mot en trefaseffekt av icke
mindre än 1 400 MVA.
Transformatorerna är dimensionerade för en 50 Hz
provspänning av 660 kV under 1 minut samt
en stötspänning av 1 500 kV. Den
termiska kortslutningsströmmen under 1 s
är 80 kA och den dynamiska är 200 kA
(Aseas Tidning nr 6 1959 s. 79).
ELTEKNIK 1959 1 135
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
