Maser pracujący w temperaturze pokojowej

Brytyjscy naukowcy, jako pierwsi na świecie, skonstruowali maser na ciele stałym działający w temperaturze pokojowej. Zdaniem badaczy urządzenie to może mieć w przyszłości wiele zastosowań, począwszy od wykrywania materiałów wybuchowych, a kończąc na detekcji stanów energetycznych atomów.

Maser – kuzyn lasera

Maser, czyli nieco zapomniany kuzyn lasera, to urządzenie emitujące promieniowanie z zakresu mikrofal. Przyczyną jego małej popularności, w porównaniu z laserem, są specyficzne warunki jego pracy, związane z koniecznością chłodzenia go do bardzo niskich temperatur, umieszczania w komorach próżniowych lub stosowania pól magnetycznych.

Istnieją dwa podstawowe rodzaje maserów: masery molekularne i atomowe (pierwsze skonstruowane masery) oraz, bardziej użyteczne, masery na ciele stałym, których zasada działania opiera się na wykorzystaniu przejść energetycznych zachodzących pomiędzy stanami spinowymi paramagnetycznych jonów w krysztale. Wadą maserów pierwszego typu jest konieczność używania komór próżniowych oraz emisja promieniowania o bardzo małej mocy. Masery na ciele stałym są bardziej wydajne, jednak wymagają chłodzenia do bardzo niskich temperatur oraz stosowania silnych pól magnetycznych.

W maserze skonstruowanym przez Marka Oxborrow z National Physical Laboratory in Teddington oraz współpracowników z Imperial College w Londynie kryształ rubinu, tradycyjnie wykorzystywany w maserach na ciele stałym, zastąpiono miękkim polimerem – p-terfenylem domieszkowanym pentacenem. Ponadto pompowanie optyczne masera odbywało się przy użyciu lasera medycznego o długości fali 585 nm, stosowanego do leczenia schorzeń naczyniowych, a nie jak w przypadku tradycyjnych maserów – źródłem mikrofal. Zmiany konstrukcyjne wprowadzone przez grupę Oxborrow pozwoliły wykorzystać w urządzeniu zjawisko spinowo-selektywnej konwersji interkombinacyjnej (ang. spin-selective intersystem crossing), które jak do tej pory nie zostało nigdy użyte w tych urządzeniach.

W kierunku ciągłego trybu pracy masera

Jedyną, lecz niezwykle istotną wadą tego masera jest jego impulsowy tryb pracy. Masery są głównie stosowane w celu wykrywania oraz wzmacniania bardzo słabych sygnałów promieniowania mikrofalowego pochodzących z przestrzeni kosmicznej, w związku z czym oczekuje się, aby urządzenia te pracowały w trybie ciągłym. Zespół angielskich naukowców pracuje obecnie nad rozwiązaniem tego problemu.

Artykuł pochodzi ze strony: physicsworld.com