मेसर

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पहला प्रोटोटाइप अमोनिया मेसर और आविष्कारक चार्ल्स एच. टाउन्स। बॉक्स में बाईं ओर अमोनिया नोजल है, केंद्र में चार पीतल की छड़ें चतुर्भुज आयन ट्रैप स्थिति चयनकर्ता हैं, और गुंजयमान गुहा दाईं ओर है। लंबवत वेवगाइड टाउन्स के माध्यम से बाहर निकलने वाले 24 गीगाहर्ट्ज़ माइक्रोवेव समायोजित कर रहे हैं। सबसे नीचे वैक्यूम पंप हैं।
एक हाइड्रोजन रेडियो आवृति निर्वहन,हाइड्रोजन मेसर के अंदर पहला तत्व (नीचे विवरण देखें)

Template:अन्य उपयोगों के लिए, मेसर (बहुविकल्पी) देखें ।

एक मेसर (/ˈmeɪzər/, विकिरण के उत्तेजित उत्सर्जन द्वारा माइक्रोवेव प्रवर्धन के लिए एक संक्षिप्त नाम) एक उपकरण है जो उत्तेजित उत्सर्जन द्वारा प्रवर्धन के माध्यम से सुसंगत विद्युत चुम्बकीय तरंगो का उत्पादन करता है। पहला मेज़र 1953 में कोलंबिया विश्वविद्यालय में चार्ल्स एच. टाउन्स, जेम्स पी. गॉर्डन, और हर्बर्ट जे. ज़ीगर द्वारा बनाया गया था। टाउन्स, निकोलाई बसोव और अलेक्जेंडर प्रोखोरोव को मेसर की ओर ले जाने वाले सैद्धांतिक काम के लिए भौतिकी में 1964 नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया था। मेसर्स का उपयोग परमाणु घड़ियों में समयनिर्धारक यंत्र के रूप में भी किया जाता है, और रेडियो दूरबीन और गहरे अंतरिक्ष, अंतरिक्ष यान संचार ग्राउन्ड स्टेशन में बेहद कम शोर वाले माइक्रोवेव परिवर्धक के रूप में भी किया जाता है।

आधुनिक मेसरो को न केवल माइक्रोवेव आवृत्तियों पर बल्कि रेडियो तरंग और अवरक्त आवृत्तियों पर विद्युत चुम्बकीय तरंगें उत्पन्न करने के लिए डिज़ाइन किया जा सकता है। इस कारण से, टाउन्स ने "माइक्रोवेव" को "आणविक" शब्द के साथ "मेसर" शब्द के पहले शब्द के रूप में बदलने का सुझाव दिया।[1]

लेज़र मेसर के समान सिद्धांत पर काम करता है लेकिन दृश्यमान तरंग दैर्ध्य पर उच्च आवृत्ति सुसंगतता (भौतिकी) उत्पन्न करता है। मेज़र लेज़र का अग्रदूत था, टाउन्स और आर्थर लियोनार्ड शॉलो द्वारा प्रेरक सैद्धांतिक कार्य जिसके कारण 1960 में थिओडोर मैमान द्वारा लेज़र का आविष्कार किया गया था। जब सुसंगत ऑप्टिकल थरथरानवाला पहली बार 1957 में कल्पना की गई थी, इसे मूल रूप से ऑप्टिकल मेसर कहा जाता था। इसे अंततः बदल दिया गया लेजर विकिरण के उत्तेजित उत्सर्जन द्वारा प्रकाश प्रवर्धन के लिए। 1957 में इस संक्षिप्त नाम को बनाने का श्रेय गॉर्डन गोल्ड को दिया जाता है।

इतिहास

मेसर के संचालन को नियंत्रित करने वाले सैद्धांतिक सिद्धांतों को पहली बार मैरीलैंड विश्वविद्यालय, कॉलेज पार्क के जोसेफ वेबर द्वारा जून 1952 में ओटावा में इलेक्ट्रॉन ट्यूब अनुसंधान सम्मेलन में वर्णित किया गया था,[2] इलेक्ट्रॉन उपकरणों पर रेडियो इंजीनियर्स प्रोफेशनल ग्रुप के संस्थान के जून 1953 में प्रकाशित एक सारांश के साथ,[3] और साथ ही लेबेदेव भौतिक संस्थान से निकोले बसोव और अलेक्जेंडर प्रोखोरोव द्वारा, मई 1952 में यूएसएसआर विज्ञान अकादमी द्वारा आयोजित रेडियो-स्पेक्ट्रोस्कोपी पर एक अखिल-संघ सम्मेलन में, बाद में अक्टूबर 1954 में प्रकाशित हुआ।

स्वतंत्र रूप से, चार्ल्स एच। टाउन्स, जेम्स पी। गॉर्डन, और एचजे ज़ीगर ने 1953 में कोलंबिया विश्वविद्यालय में पहला अमोनिया मेसर बनाया। इस उपकरण ने लगभग 24.0 हेटर्स की आवृत्ति पर माइक्रोवेव के प्रवर्धन का उत्पादन करने के लिए सक्रिय अमोनिया अणुओं की एक धारा में उत्तेजित उत्सर्जन का उपयोग किया। .[4] टाउन्स ने बाद में आर्थर लियोनार्ड शॉलो|आर्थर एल। शॉलो के साथ ऑप्टिकल मेसर, या लेजर के सिद्धांत का वर्णन करने के लिए काम किया,[5] जिनमें से थिओडोर हेरोल्ड मैमन ने 1960 में पहला कामकाजी मॉडल बनाया।

प्रेरित उत्सर्जन के क्षेत्र में उनके शोध के लिए, टाउन्स, बसोव और प्रोखोरोव को 1964 में भौतिकी में नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया था।[6]


प्रौद्योगिकी

मेसर 1917 में अल्बर्ट आइंस्टीन द्वारा प्रस्तावित उत्तेजित उत्सर्जन के सिद्धांत पर आधारित है। जब परमाणुओं को एक उत्तेजित ऊर्जा अवस्था में प्रेरित किया गया है, तो वे विशेष रूप से उस तत्व या अणु के लिए आवृत्ति पर विकिरण को बढ़ा सकते हैं जिसका उपयोग मासिंग माध्यम के रूप में किया जाता है। लेजर में लेसिंग माध्यम में होता है)।

इस तरह के एक प्रवर्धक माध्यम को गुंजयमान गुहा में डालकर, प्रतिक्रिया बनाई जाती है जो सुसंगतता (भौतिकी) उत्पन्न कर सकती है।

कुछ सामान्य प्रकार

  • परमाणु किरण मासर्स
  • गैस मासर्स
    • रूबिडियम मेसर
    • तरल डाई और रासायनिक लेजर
  • सॉलिड स्टेट मासर्स
    • रूबी मासेर
    • फुसफुसा-गैलरी लहर|फुसफुसा-गैलरी मोड लौह-नीलम मेसर
  • डुअल नोबल गैस मेसर (एक मासिंग माध्यम की दोहरी नोबल गैस जो अध्रुवीय है।[7])

21वीं सदी के घटनाक्रम

2012 में, नेशनल फिजिकल लेबोरेटरी (यूनाइटेड किंगडम) और इंपीरियल कॉलेज लंदन की एक शोध टीम ने एक ठोस-राज्य भौतिकी विकसित की। .[8][9][10] इसने कुछ सौ माइक्रोसेकंड तक चलने वाले मेसर उत्सर्जन के दालों का उत्पादन किया।

2018 में, इंपीरियल कॉलेज लंदन और यूनिवर्सिटी कॉलेज लंदन की एक शोध टीम ने नाइट्रोजन-रिक्ति केंद्र | नाइट्रोजन-रिक्ति दोष वाले सिंथेटिक हीरे का उपयोग करके निरंतर-लहर मेसर दोलन का प्रदर्शन किया।[11][12]


उपयोग

मासर्स उच्च परिशुद्धता आवृत्ति संदर्भ के रूप में कार्य करते हैं। ये परमाणु आवृत्ति मानक परमाणु घड़ियों के कई रूपों में से एक हैं। रेडियो टेलिस्कोप में मासर्स को इलेक्ट्रॉनिक एम्पलीफायर | कम शोर वाले माइक्रोवेव एम्पलीफायरों के रूप में भी इस्तेमाल किया गया था, हालांकि इन्हें बड़े पैमाने पर फील्ड इफ़ेक्ट ट्रांजिस्टर के आधार पर एम्पलीफायरों द्वारा प्रतिस्थापित किया गया है।[13] 1960 के दशक की शुरुआत में, जेट प्रणोदन प्रयोगशाला ने डीप स्पेस प्रोब से प्राप्त एस बैंड माइक्रोवेव सिग्नल के अल्ट्रा-लो-शोर एम्पलीफिकेशन प्रदान करने के लिए एक मेसर विकसित किया।[14] इस मेसर ने एम्पलीफायर को 4 केल्विन के तापमान तक ठंडा करने के लिए डीप रेफ्रिजेरेटेड हीलियम का इस्तेमाल किया। 12.0 गीगाहर्ट्ज़ क्लीस्टरोण के साथ रूबी कंघी को रोमांचक बनाकर प्रवर्धन प्राप्त किया गया था। प्रारंभिक वर्षों में, हाइड्रोजन लाइनों से अशुद्धियों को ठंडा करने और हटाने में कई दिन लगते थे। रेफ्रिजरेशन जमीन पर एक बड़ी लिंडे इकाई के साथ दो चरणों वाली प्रक्रिया थी, और एंटीना के भीतर एक क्रॉसहेड कंप्रेसर था। अंतिम इंजेक्शन था 21 MPa (3,000 psi) किसी के जरिए 150 μm (0.006 in) कक्ष में माइक्रोमीटर-समायोज्य प्रविष्टि। ठंडे आकाश को देखते हुए पूरे सिस्टम का शोर तापमान (माइक्रोवेव बैंड में 2.7 केल्विन) 17 केल्विन था; इसने इतना कम शोर वाला आंकड़ा दिया कि मेरिनर IV अंतरिक्ष जांच मंगल से वापस पृथ्वी पर तस्वीरें भेज सकती है, भले ही इसके रेडियो ट्रांसमीटर की आउटपुट पावर केवल 15 वाट थी, और इसलिए प्राप्त कुल सिग्नल पावर केवल -169 डेसिबल थी। एक मिलीवाट (डीबीएम) के संबंध में।

हाइड्रोजन मेसर

Main article: Hydrogen maser
एक हाइड्रोजन मेसर।

हाइड्रोजन मेसर का उपयोग परमाणु घड़ी के रूप में किया जाता है। अन्य प्रकार की परमाणु घड़ियों के साथ, ये अंतर्राष्ट्रीय परमाणु समय मानक (टेम्प्स एटॉमिक इंटरनेशनल या फ्रेंच में टीएआई) बनाने में मदद करते हैं। यह अंतर्राष्ट्रीय समय पैमाना है जिसे अंतर्राष्ट्रीय बाट और माप ब्यूरो द्वारा समन्वित किया जाता है। नॉर्मन रैमसे और उनके सहयोगियों ने पहली बार मेसर को समय के मानक के रूप में माना। हाल के मासर्स व्यावहारिक रूप से उनके मूल डिजाइन के समान हैं। मेसर दोलन परमाणु हाइड्रोजन की दो अति सूक्ष्म संरचना ओं के बीच उत्तेजित उत्सर्जन पर निर्भर करते हैं।

यहां एक संक्षिप्त विवरण दिया गया है कि वे कैसे काम करते हैं:

  • सबसे पहले, परमाणु हाइड्रोजन का एक पुंज उत्पन्न होता है। यह उच्च-आवृत्ति वाले रेडियो तरंग निर्वहन के लिए कम दबाव पर गैस जमा करके किया जाता है (इस पृष्ठ पर चित्र देखें)।
  • अगला चरण राज्य चयन है - कुछ उत्तेजित उत्सर्जन प्राप्त करने के लिए, परमाणुओं का जनसंख्या व्युत्क्रम बनाना आवश्यक है। यह इस तरह से किया जाता है जो स्टर्न-गेरलाच प्रयोग के समान ही है। एक छिद्र और एक चुंबकीय क्षेत्र से गुजरने के बाद, बीम के कई परमाणु लेसिंग संक्रमण के ऊपरी ऊर्जा स्तर में रह जाते हैं। इस अवस्था से, परमाणु निम्न अवस्था में क्षय कर सकते हैं और कुछ माइक्रोवेव विकिरण उत्सर्जित कर सकते हैं।
  • एक उच्च क्यू कारक (गुणवत्ता कारक) माइक्रोवेव गुहा माइक्रोवेव को सीमित करता है और उन्हें बार-बार परमाणु बीम में पुन: इंजेक्ट करता है। उत्तेजित उत्सर्जन बीम के माध्यम से प्रत्येक पास पर माइक्रोवेव को बढ़ाता है। एम्पलीफायर और प्रतिक्रिया का यह संयोजन सभी ऑसीलेटर को परिभाषित करता है। माइक्रोवेव कैविटी की गुंजयमान आवृत्ति को हाइपरफाइन एनर्जी लेवल # हाइड्रोजन के एनर्जी लेवल ट्रांजिशन: 1,420,405,752 हर्ट्ज़ की आवृत्ति के लिए ट्यून किया जाता है।[15]
  • माइक्रोवेव कैविटी में सिग्नल का एक छोटा सा अंश एक समाक्षीय केबल में जोड़ा जाता है और फिर एक सुसंगत रेडियो रिसीवर को भेजा जाता है।
  • मेसर से निकलने वाला माइक्रोवेव सिग्नल बहुत कमजोर होता है, कुछ पिकोवाट । संकेत की आवृत्ति निश्चित और अत्यंत स्थिर है। सुसंगत रिसीवर का उपयोग सिग्नल को बढ़ाने और आवृत्ति को बदलने के लिए किया जाता है। यह चरण-बंद लूपों की एक श्रृंखला और एक उच्च प्रदर्शन क्वार्ट्ज थरथरानवाला का उपयोग करके किया जाता है।

खगोल भौतिक मास्स

Main article: Astrophysical maser

तारे के बीच का स्थान से प्रकृति में मेसर जैसा उत्तेजित उत्सर्जन भी देखा गया है, और इसे प्रयोगशाला मेसर्स से अलग करने के लिए इसे अक्सर सुपररेडिएंट उत्सर्जन कहा जाता है। ऐसा उत्सर्जन पानी (H .) जैसे अणुओं से देखा जाता है2ओ), हाइड्रॉकसिल रेडिकल (रसायन विज्ञान) एस (ओएच मेसर्स|•ओएच), मेथनॉल (सीएच .)3OH), formaldehyde (HCHO), और सिलिकॉन मोनोऑक्साइड (SiO2)। तारा बनाने वाले क्षेत्रों में पानी के अणु आबादी के उलट हो सकते हैं और लगभग 22.0 गीगा हर्ट्ज़ पर विकिरण उत्सर्जित कर सकते हैं, जिससे रेडियो ब्रह्मांड में सबसे चमकीला विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम बन सकता है। कुछ वाटर मासर्स 96 गीगाहर्ट्ज़ की आवृत्ति पर क्वांटम रोटर मॉडल से विकिरण भी उत्सर्जित करते हैं।[16][17] सक्रिय गैलेक्टिक नाभिक से जुड़े अत्यधिक शक्तिशाली मासर, मेगामासेर के रूप में जाने जाते हैं और तारकीय मासरों की तुलना में दस लाख गुना अधिक शक्तिशाली होते हैं।

शब्दावली

मेसर शब्द का अर्थ इसके परिचय के बाद से थोड़ा बदल गया है। प्रारंभ में परिवर्णी शब्द को विकिरण के उत्तेजित उत्सर्जन द्वारा माइक्रोवेव प्रवर्धन के रूप में सार्वभौमिक रूप से दिया गया था, जो विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम के माइक्रोवेव क्षेत्र में उत्सर्जित उपकरणों का वर्णन करता है।

प्रेरित उत्सर्जन के सिद्धांत और अवधारणा को तब से अधिक उपकरणों और आवृत्तियों तक बढ़ा दिया गया है। इस प्रकार, मूल परिवर्णी शब्द को कभी-कभी संशोधित किया जाता है, जैसा कि चार्ल्स एच. टाउन्स द्वारा सुझाया गया है,[1]विकिरण के उत्तेजित उत्सर्जन द्वारा आणविक प्रवर्धन के लिए। कुछ लोगों ने दावा किया है कि इस तरह से संक्षिप्त नाम का विस्तार करने के टाउन्स के प्रयास मुख्य रूप से उनके आविष्कार के महत्व को बढ़ाने की इच्छा और वैज्ञानिक समुदाय में उनकी प्रतिष्ठा से प्रेरित थे।[18] जब लेजर विकसित किया गया था, तो बेल लैब्स में टाउन्स और आर्थर शॉलो और उनके सहयोगियों ने ऑप्टिकल मेसर शब्द के उपयोग को आगे बढ़ाया, लेकिन यह काफी हद तक लेजर के पक्ष में छोड़ दिया गया था, जिसे उनके प्रतिद्वंद्वी गॉर्डन गोल्ड द्वारा गढ़ा गया था।[19] आधुनिक उपयोग में, स्पेक्ट्रम के अवरक्त भागों के माध्यम से एक्स-रे में उत्सर्जित होने वाले उपकरणों को आमतौर पर लेज़र कहा जाता है, और माइक्रोवेव क्षेत्र और नीचे में उत्सर्जित होने वाले उपकरणों को आमतौर पर मेसर कहा जाता है, भले ही वे माइक्रोवेव या अन्य आवृत्तियों का उत्सर्जन करते हों।

गोल्ड ने मूल रूप से उन उपकरणों के लिए अलग-अलग नाम प्रस्तावित किए जो स्पेक्ट्रम के प्रत्येक भाग में उत्सर्जित होते हैं, जिनमें ग्रासर (गामा किरण लेजर), एक्स-रे लेजर), यूवासर्स (पराबैंगनी लेजर), लेजर (दृश्यमान प्रकाश लेजर), इरेज़र (इन्फ्रारेड लेजर) शामिल हैं। , masers (माइक्रोवेव masers), और rasers (आकाशवाणी आवृति masers)। हालाँकि, इनमें से अधिकांश शब्द कभी नहीं पकड़े गए, और सभी अब (विज्ञान कथा के अलावा) अप्रचलित हो गए हैं, सिवाय मेसर और लेजर को छोड़कर[citation needed].

लोकप्रिय संस्कृति में

तोहों द्वारा गॉडजिला विशेष अधिकार मे,जापान आत्मरक्षा बल (जेएसडीएफ) और अन्य सैन्य संगठन प्रायः उग्र काइजू से निपटने के प्रयास में टैंकों, स्थिर हथियार विस्थापन और विमानों पर लगे निर्देशित-ऊर्जा हथियार के रूप में मासर्स का उपयोग करते हैं। मेचागोडज़िला के कई पुनरावृत्तियों में भी अपने शस्त्रागार के हिस्से के रूप में मासर्स का उपयोग किया जाता है।

काल्पनिक गुप्तचर-तकनीक टीवी श्रृंखला अन्यनाम मे, सीजन 3 के एपिसोड 7 शीर्षक ''प्रस्तावना'' मे चीनी सरकार द्वारा बनाए गए एक मेसर प्रतिमान के बारे में बात की है। इस प्रकरण में, CIA एजेंटों को आपराधिक संगठन प्रतिज्ञा पत्र और चीनी सरकार के प्रयासों का मुकाबला करना था, चीनी मेसर संचालन प्रणाली की चोरी करके और मेसर यंत्र को ही नुकसान पहुंचना। चीनी मंत्रालय के हनन कार्यक्रम के हिस्से के रूप में मेजर को तोड़फोड़ करने से रक्षा उपग्रह पर एक बड़े पैमाने पर प्रभावशाली प्रदर्शन को आयोजित करने के प्रयासों को प्रतिबंधित किया जा सकेगा।

यह भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ 1.0 1.1 Townes, Charles H. (1964-12-11). "Production of coherent radiation by atoms and molecules - Nobel Lecture" (PDF). The Nobel Prize. p. 63. Archived (pdf) from the original on 2020-08-27. Retrieved 2020-08-27. We called this general type of system the maser, an acronym for microwave amplification by stimulated emission of radiation. The idea has been successfully extended to such a variety of devices and frequencies that it is probably well to generalize the name - perhaps to mean molecular amplification by stimulated emission of radiation.
  2. ↑ American Institute of Physics Oral History Interview with Weber
  3. ↑ Mario Bertolotti (2004). The History of the Laser. CRC Press. p. 180. ISBN 978-1420033403.
  4. ↑ Gordon, J. P.; Zeiger, H. J.; Townes, C. H. (1955). "The Maser—New Type of Microwave Amplifier, Frequency Standard, and Spectrometer". Phys. Rev. 99 (4): 1264. Bibcode:1955PhRv...99.1264G. doi:10.1103/PhysRev.99.1264.
  5. ↑ Schawlow, A.L.; Townes, C.H. (15 December 1958). "Infrared and Optical Masers". Physical Review. 112 (6): 1940–1949. Bibcode:1958PhRv..112.1940S. doi:10.1103/PhysRev.112.1940.
  6. ↑ "The Nobel Prize in Physics 1964". NobelPrize.org (in English). Retrieved 2020-08-27.
  7. ↑ The Dual Noble Gas Maser, Harvard University, Department of Physics
  8. ↑ Brumfiel, G. (2012). "Microwave laser fulfills 60 years of promise". Nature. doi:10.1038/nature.2012.11199. S2CID 124247048.
  9. ↑ Palmer, Jason (16 August 2012). "'Maser' source of microwave beams comes out of the cold". BBC News. Archived from the original on July 29, 2016. Retrieved 23 August 2012.
  10. ↑ Microwave Laser Fulfills 60 Years of Promise
  11. ↑ Liu, Ren-Bao (March 2018). "A diamond age of masers". Nature (in English). 555 (7697): 447–449. Bibcode:2018Natur.555..447L. doi:10.1038/d41586-018-03215-3. PMID 29565370.
  12. ↑ Scientists use diamond in world's first continuous room-temperature solid-state maser, phys.org
  13. ↑ "Low Noise Amplifiers – Pushing the limits of low noise". National Radio Astronomy Observatory (NRAO).
  14. ↑ Macgregor S. Reid, ed. (2008). "Low-Noise Systems in the Deep Space Network" (PDF). JPL.
  15. ↑ "Time and Frequency From A to Z: H". Archived from the original on 2010-05-14. Retrieved 2012-12-31.
  16. ↑ Neufeld, David A.; Melnick, Gary J. (1991). "Excitation of Millimeter and Submillimeter Water Masers in Warm Astrophysical Gas". Atoms, Ions and Molecules: New Results in Spectral Line Astrophysics, ASP Conference Series (ASP: San Francisco). 16: 163. Bibcode:1991ASPC...16..163N.
  17. ↑ Tennyson, Jonathan; et al. (March 2013). "IUPAC critical evaluation of the rotational–vibrational spectra of water vapor, Part III: Energy levels and transition wavenumbers for H216O". Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer. 117: 29–58. Bibcode:2013JQSRT.117...29T. doi:10.1016/j.jqsrt.2012.10.002.
  18. ↑ Taylor, Nick (2000). LASER: The inventor, the Nobel laureate, and the thirty-year patent war. New York: Simon & Schuster. ISBN 978-0-684-83515-0.
  19. ↑ Taylor, Nick (2000). LASER: The inventor, the Nobel laureate, and the thirty-year patent war. New York: Simon & Schuster. pp. 66–70. ISBN 978-0-684-83515-0.


अग्रिम पठन

  • J.R. Singer, Masers, John Whiley and Sons Inc., 1959.
  • J. Vanier, C. Audoin, The Quantum Physics of Atomic Frequency Standards, Adam Hilger, Bristol, 1989.


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  • उपनाम (टीवी श्रृंखला)
  • उपनाम (सीजन 3)

बाहरी संबंध

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