19990429 В лаборатории академика Брагинского

По этим трубам переливают жидкий гелий...

Это нагромождение аппаратуры - измерительная система на диапазон 8 мм

Герметичная камера (справа) позволяет измерять потери в диэлектрических резонаторах при температуре до 2 градусов Кельвина

Раструб облучающего волновода

Из него выходит сигнал от генератора качающейся частоты (25 GHz ... 38 GHz)

На столе разложены резонаторы, изготовленные в лаборатории "Наномир"

Спирт в бутылке нужен для снятия жира и других веществ с поверхности резонаторов

Пирамиды, шары, линзы и сегменты кристаллических яиц готовы для измерений

Шары - стандартные формы резонаторов. Они нужны для того, чтобы сравнить с их параметрами параметры резонаторов необычной формы

Будут ли так же хорошо резонировть яйца, линзы и пирамиды?

Эксперимент покажет...

Заранее ничего сказать нельзя...

В поляризованном свете глядя сквозь линзу из сапфира можно увидеть картину, называемую дихроизмом (система светлых и темных полос, расположенных крестом)

В обычном свете ее не видно

Линза оказалась таким же хорошим резонатором, как и шар (добротность - 50 000 при комнатной температуре)

Расстояние между метками анализатора спектра 0.7 MHz, а частота резонанса - 38 MHz. Их отношение приблизительно равно 50 000. Это означает, что потери энергии в резонаторе составляют две стотысячные доли (тясячные доли процента)

Это новый научный результат, который получен в лаборатории Наномир и измерен в лаборатории академика Брагинского его сотрудником (Ильченко)

В.С.Ильченко настраивает связь между резонатором и диэлектрическим волноводом

Меняется чувствительность осциллографа

Резонансный пик занимает половину высоты экрана

Его ширина сравнивается с расстоянием между метками анализатора спектра

Увеличиваем яркость изображения

Подстраиваем резкость

Линза отодвинута на 10мм от диэлектрического волновода

При такой слабой связи можно измерять практически собственную добротность

Ширина резонансного пика совпала с шириной между контрольными пиками анализатора спектра

Сапфировая линза-резонатор лежит на пенопласте, который практически не поглощает электромагнитных колебаний в этом диапазоне частот

Продетектированный сигнал от резонатора подается на вертикльные отклоняющие пластины, а сигнал, изменяющий частоту генератора - на горизонтальные

В соседней комнате у окна расположен рабочий стол В.С.Ильченко

Эти приборы не участвуют в наших измерениях

На конце диэлектрического волновода расположена фольга от шоколадки, которая отражает сигнал обратно

Сигнал проходит дважды мимо резонатора, а затем через вентиль попадает на детекторную головку, а затем - на вертикльно-отклоняющие пластины осциллографа

Линза-резонатор частично отбирает энергию от диэлектрического волновода

Именно этот провал в амплитуде отраженного сигнала и будет виден на экране осциллографа

Волновод сделан из полиэтилена, а на остром конце - алюминиевый отражатель (фольга)

Электромагнитные колебания не доходят до острого края сапфировой линзы. Такой вывод можно сделать, учитывая, что небольшие сколы (до 10% длины стоячей волны в сапфире) не отражаются на добротности резонатора

Метки анализатора спектра позволяют измерить ширину резонансного пика с точностью до нескольких процентов

В этом режиме расстояние между метками анализатора равно одной клетке экрана

Линза-резонатор не прикасается к пластмассовому волноводу, но электромагнитные колебания внутри линзы и внутри волновода все же связаны через воздушный зазор

Величина связи составляет тысячные доли процента

Переключаем внимание с измерительной установки на соседний стол

На нем расположены разные резонаторы, параметры которых мы хотим сегодня измерить

Следующим на очереди является резонатор-пирамида

Это двухъярусная пирамида, изготовленная из иттрий-алюминиевого граната с ювелирной точностью (10 угловых минут)

Очевидно, что ширина резонансного пика, по сравнению с неизменившимися метками анализатора спектра, стала заметно больше, чем в предыдущем эксперименте

В.С.Ильченко объясняет, как рассчитать добротность: Расстояние между метками - пол клетки, значит в одной клетке - 2 MHz, а ширина пика - 8 клеток, т.е.16 MHz. Частота резонанса - 37 GHz, следовательно добротность примерно равна 37 000 / 16 = 2 300.

Увеличение зазора не уменьшает ширины пика. Добротность измерена правильно. Ювелирная точность не позволяет получить добротность больше 2 000 и соответственно уменьшить потери ниже порога 5 сотых процента

Ильченко проверяет, правильно ли возбуждается резонатор по зекральной симметрии пика

Наклоны справа и слева должны быть равны

Сдвиг резонатора вдоль волновода

Вызывает асимметрию пика

- Значит резонатор расположен правильно

-Не забудьте записать все параметры, и не на видео, а на бумагу!

-Так на видео проще... В кадр вошла вакуумная камера, в которой резонаторы можно охлаждать до температуры 2 градусов Кельвина

Под частотомером можно заметить набор запасных волноводов на разные диапазоны

В этой камере можно измерять параметры резонаторов в диапазоне 30...37GHz

Михаил Городецкий заинтересовался необычной формой резонаторов

-Какая может быть у них добротность? Может и 10 000...

В.С.Ильченко (на дальнем плане) и М.Городецкий (на ближнем) рассматривают резонаторы

- Очень красивые... Но резонировать может все... ( с добротностью 2 ... 10)

- А с добротностью 10 000?

Это кристаллическое яйцо из граната, возбуждаемое со стороны острого конца имеет добротность 10 000

Зазор, через который осуществляется связь с волноводом составляет несколько миллиметров

Траектория стоячих волн в яйце - несимметричный эллипсоподобный контур

Такая форма резонансного пика соответствует резонатору-яйцу

При таком возбуждении волны располагаются вдоль экватора яйца

Добротность не меняется (тоже 10 000)

Видимо это связано с материалом и качеством поверхности больше, чем с отличием формы яйца от шара

-Вряд ли увеличение точности огранки поможет Вам увеличить добротность...

Но резонаторы у Вас очень красивые...

В диапазоне 8 см мы их измерить не сможем...

Установка на этот диапазон уже разобрана...

-Значит у линзы такая же добротность, как и у шара?

-А у пирамиды всего 2 000?

-Но красивая у Вас получилась пирамида...

Сами делали?

Да, у шара такая же добротность, как и у линзы...

Конечно, это открытие, новый результат...

Написать об этом можно было бы, если охладить Вашу линзу до температуры жидкого азота и получить такую же добротность, как у шара (10 000 000)

-Так давайте охлаждать!

-Для этого лучше жидкий гелий, чем азот, тогда и результат был бы рекордный...

Сможете достать жидкого гелия?

Может быть Ваши коллеги из МЭИ помогут?

Если будет жидкий гелий, то за три дня измерим параметры Вашей линзы

Добротность 50 000 удивляет Вашего профессора из МЭИ?

Мы и миллиарды умеем измерять. Почему бы у линзы не могло получиться 50 000?

Мы и научные работы можем показать и слова убедительные сказать...

Покажите Вашим коллегам эти видеокадры

На них видно, как все измеряется...

Приносите Ваши резонаторы, гелий и все измерим...

-Как закреплять линзу в камере?

Отверстие нужно сделать по оси вращения

Можете просверлить отверстие?

Лучше даже не отверстие, а я сейчас нарисую...

-Михаил, а скажите, может ли линза быть таким же хорошим резонатором как шар?

-А почему бы и нет?

-Но рассчитать это никто не пробовал. Это очень трудно...

-Вместо отверстия нужно сделать вот такой захват...

За эту бороздку нужно держать резонатор в камере...

Здесь есть и отверстие, но нам оно не желательно...

Это только один из двух резонаторов

Они будут сближаться для перестройки частоты

На сколько можно частоту перестроить?

- На десятые доли процента...

Если вместо цилиндров будут две половинки шара, то может быть частота изменится сильнее

Попробуйте сделать линзы может быть с их помощью удастся сильнее перестроить частоту...

-Что Вы все время меня на видео записываете?

Линза, конечно, хорошая, но зацепиться не за что. Попробуйте сделать бороздку для захвата цангой

Вот таким образом сможете?

Или хотя бы вот так?

Мы пока с такими резонаторами экспериментируем...

Ваши резонаторы нас тоже интересуют, так что давайте делайте и приносите...

Если интересные результаты получим, обязательно напишем научную статью вместе с Вами...

Продолжение