Раздел: Документация
0 1 2 3 4 5 6 7 ... 60 »)б) Состоя ни* с высокой энергией  Состояние с низкой энергией Рис. 5. Распределение электронов и вынужденное излучение в отсутствие (а) в под действием (б) внешнего излучения Е\, либо функцией состояния Е2 (рис. 5, а), причем обе эти волновые функции взаимно независимы. Под действием электромагнитного поля света распределение вероятности изменяется. Возникает суперпозиция состояний, описываемая линейной комбинацией указанных выше волновых функций. Иначе говоря, возникает смещение зарядов вдоль вектора напряженности электрического поля падающего света, причем заряды колеблются около положения равновесия с той же фазой и частотой, что и световая волна. Атом становится диполем, излучающим свет с частотой и фазой падающего света. Если собрать N свободных атомов, то получим N электронов и 2N энергетических уровней. Когда эта система находится в тепловом равновесии, то число электронов П\ на уровнях с энергией Е\ больше, чем число электронов п2 на уровнях с энергией Е2. И хотя такая система в состоянии излучать свет с длиной волны X, однако резонансное поглощение преобладает и спонтанное излучение прекратится. Но если каким-либо способом сделать п2 больше, чем П\ (такое распределение электронов называют инверсным, и так как, по определению абсолютной температуры, это состояние возможно только при температуре ниже абсолютного нуля, его называют состоянием с отрицательной температурой), то вынужденное излучение будет преобладать над резонансным поглощением (рис. 6). Таким образом, падающий свет может сопровождаться вынужденным излучением с той же фазой и длиной волны, но интенсивностью во много раз выше. Это и есть усиление света. Повышение интенсивности на единицу длины рабочего тела, выра- О 00000 00 о о о .0 Ofc О О -о м> о *о о—© ооооооооооо Рис. 6. Усиление света воздействием внешнего излучения на группу атомов в инверсном состоянии жениое в процентах, называют коэффициентом усиления. Свет можно усиливать с помощью неодимового стекла и подобных ему материалов. Лазерная генерация — это усиление вынужденного излучения с использованием оптического резонатора. Что такое синхротронное орбитальное излучение? При искривлении траектории в магнитном поле ускорителей кольцевого типа, например синхротрона, электроны излучают электромагнитные волиы, называемые синхротронным орбитальным излучением. В настоящее время часто используют термины сын-хротронное излучение и синхротронное свечение. На рис. 7 приведена схема возникновения синхронного излучения в устройстве кольцевого типа. Электроны, уже набравшие необходимую скорость в линейном ускорителе, влетают в кольцо с поворотными электромагнитами и движутся в нем. В тех местах, где магнитное поле искривляет траекторию электронов, ставятся выходные окна для излучения. Полученное излучение используют для различных целей. Такие сооружения есть и в нашей стране : в Институте деления атомного ядра Токийского университета (0,4 ГэВ), в Институте деления и синтеза атомных ядер (0,6 ГэВ) и в институте физики высоких энергий (2,5 ГэВ). Синхротронное излучение может занимать любую область в широком спектре длин волн — от инфракрасного, видимого и ультрафиолетового до рентгенов-i В Японии. — Прим. черев. ского излучения. Длина волны излучения уменьшает* ся с увеличением энергии электронов (рис. 8). В существующих источниках основная доля мощности излучения приходится на диапазон от ультрафиолетовых до мягких рентгеновских лучей (длина волны 1—200 нм). Предположив, что диаметр источника излучения меньше 1 мм, можно сделать теоретический расчет интенсивности источника, близкого к точечному. Так как масса электрона меньше 1/1800 массы протона, то энергия в несколько сотен мегаэлектронвольт соответствует огромной скорости — до 99,9999 % скорости света. Когда такой высокоскоростной электрон, поворачиваясь в электрическом или магнитном поле, излучает вдоль касательной к дуге траектории, все излучение собрано в конусе с углом 0,05° при вершине. Существенные особенности этого излучения — малая расходимость, эллиптическая поляризация. Синхротронное излучение можно применять для различных целей, но особенно привлекает внимание использование его в электронике для литографии и в электронной спектроскопии. Обычно для литографии используют видимый свет или ультрафиолетовое излучение, но, когда размеры шаблона уменьшаются до одного микрометра, то из-за дифракции и интерференции резко падает разрешающая способность даже ультрафиолетовых лучей. По этой причине литогра-  Рнс. 7. Схема возникновения сиихротронного излучения 0 1 2 3 4 5 6 7 ... 60
|
