141443. lajstromszámú szabadalom • Eljárás nagyfrekvenciás rezgéseket keltő generátorok frekvenciájának állandósítására, valamint mikrohullám-oszcillátor igen pontos frekvenciájú rezgések keltésére, továbbá mikrohullám-frekvenciákat meghatározó rendszer
2 141.443 a rezonáns frekvencián rendkívül nagy, és amelynek nagy körzeten belül, a rezonáns, frekvencia fölött és alatt, tekintélyes reaktanciája van. A találmány egy másik kiviteli alakjánál a mikrohullámokat elnyelő gáz edénye maga is rezonáns, de annak az oszcillátorra gyakorolt reaktanciás hatásait egy másik üregnek vagy másefféle elemnek reaktanciájávai megakadályozzuk. Ezt az üreget, melyben nincs gáz, ugyancsak az oszcillátorhoz csatoljuk. Ekkor a gáz rezonáns edénye, ill. kamrája az oszcillátorrendszer szempontjából speriodikus, ill. nem-rezonáns, úgyhogy a gáz egymagában adja az élesen rezonáló elemet a keltett rezgések frekvenciájának állandósításához. Az előző megoldások bármelyikénél a stabilizált oszcillátorból valamely terheléshez energiát szolgáltathatunk, vagy pedig az oszcillátort, mint jelgenerátort, rendkívül pontos frekvencia-alapmértékül használhatjuk. A. találmány szerint, továbbá a fent ismertetett, nagy Q-ju áramkörelemeket magukban is nagy pontosságú hullámmérőként alkalmazhatjuk annak ellenőrzésére, hogy keltett rezgések frekvenciája molekuláris rezonáciát mutató egy vagy több gáz elnyelési vonalaihoz tartozó, kiválasztott frek-. venciák valamelyikével egyezik-e. A találmány további részleteit az alábbiakban ismertetett és igényelt eljárásokból g rendszerekből ismerhetjük meg. A mellékelt rajzok a találmány szerinti rendszer néhány kiviteli alakját példaképpen, vázlatosan tüntetik fel. Az 1—4A. ábrák a találmány alapelvét magyarázó görbék. Az 5. ábra magnetron állandósítására való rendszert szemléltet, melyben a stabilizáló elem rezonáns üreg, benne foglalt, molekuláris rezonanciát adó gázzal. A 6. ábra. az 5. ábrabelihez hasonló rendszert mutat, de a gáztartalmú üreg reaktanciáját kiegyenlítő elemekkel. A 7. ábra bizonyos mikrohullámú frekvenciákat feltüntető táblázat, mely frekvenciákra bizonyos gázok molekulárisán rezonálnak. A 8. ábra az oszcillátorrendszer más kiviteli alakját mutatja, mely kisebb frekvenciákhoz alkalmas és ezeket molekuláris rezonanciával állandósítja. A 9. és 10. ábra kétféle hullámmétert tüntet fel, melyekné 1 frekvencia-alapmértékül molekulárisán rezonáns gázt használunk. A találmány alapelvei tekintetében ismeretes, hogy van egy sorozat gáz, közöttük az ammónia (NH3 ), COS, CH3 OH, CH 3 NH 2 , NH 2 D, NHD S és ND3 , melyek a frekvencia-spektrum ultranagyfrekciás részében szelektív elnyelőképességet mutatnak. Ilyen gázok „rezonáns" frekvenciájának méréseiből ismeretes, hogy az elnyelési együttható nagysága a gáznyomástól teljesen független lehet, az elnyelési vonal látható szélessége azonban tekintélyes nagyságú nyomástartományon belül a nyomás csökkenésével együtt csökken. így pl. 1.25 cm-es (24 kilomegaciklusos) hullámhossznál az ammóniák„vonal" Q-ja kb. 10, ha a gáznyomás 1/10 atmoszféra, míg 1/100 atmoszféránál 100. Ha azonban a nyomást folytonosan csökkentjük, pl. néhány milliméter higanyoszlopig, akkor az elnyelési tartomány számos, élesen elhatárolt összetevő vonalra bomlik, melyek az eredeti elnyelés rotációs vonalszerkezetét mutatják. Ezek egy-egy frekvenciának pontosan megfelelnek és erős mágneses vagy villamos terektől eltekintve, semmiféle ismert tényezőre nem reagálnak. A gáznak ezt az éles rezonáns hatását hasznosíthatjuk mikrohullám körökben olyan, kiválasztott frekvenciák állandósítására vagy pontos, mérésére,, amelyek az említett éles vonalak valamelyikének felelnek meg, ahol is gázkamraként hullámvezetőt vagy rezonáns üreget alkalmazunk. Egy pillanatra feltételezzük, hogy az üregnek vagy más vele egyenértékű elemnek egyáltalán nincs vesztesége, vagyis Q-ja végtelen nagy és töltete légköri nyomású ammónia. Ily körülmények között a gáz nem rezonál és a mikrohullámú energiát aránylag széles frekvencia-tartományban^nyeli el. Az elnyelési együttható (alfa) cm-enkint (5><10-' neper és az együttesnek egyedül a gáztól származó Q-ja 7f 3.14 ahol * 1.25 cm-rel egyenlő. Ez a gáz, olyan üregbe helyezve, amelynek kiindulási Q-ja 5,000, Q=2,500 eredőértéket ad, mert 1_ _ _1L _ _ 1 Q ~ Qi - - Q2 ahol Q1 a gáz Q-ja és Q 2 az üreg Q-ja. Ha azonban a gáz a mikrohullámokat nem szé-" les, hanem csak keskeny frekvenciatartományban nyeli el, melyet, amint fentebb említettük, úgy állíthatunk elő, hogy a nyomás változtatásával az elnyelési vonalat egy sorozat élesen elhatárolt, különálló vonalra bontjuk, akkor a helyzet egészen más. Így pl. 0.02 mm higanyoszlop nyomásnál az üreg-gáz-együttes rezonáns görbéjének a fél szélességekhez tartozó pontjai Q—40,000-nek felelnek meg és kisebb nyomásoknál még Q=100,000 értékeket is könnyen elérhetünk. Olyan áramkörelem rezonanciagörbéje, amely üreges rezonátorban foglalt, erősen rezonáns gázból áll, az 1. ábrán látható. A gáz és az üreg F rezonáns frekvenciáján a görbének kifejezett horpadása van. Magának az üregnek a reaktanciáját (gáz nélkül) a 2. ábra X görbéje mutatja. Ha a frekvenciát növeljük, az üreg reaktanciája meglehetősen lassan nő egy legnagyobb értékig, melyhez tartozó F, frekvencia lényegesén kisebb az F rezonáns frekvenciájánál, majd a reaktanciá, valamivel gyorsabban csökkenve, F frekvenciánál a zérus értéken halad át. Ha a frekvenciát még tovább növeljük, az üreg reaktanciája ellenkező értelemben egy legnagyobb értékig nő, melyhez tartozó F2 frekvencia valamivel nagyobb az F rezonáns frekvenciánál. A reaktanciá ezután lassabban csökken. Az üreg tehát a legnagyobb önindukciós vakellenállást Fj frekvenciánál, a legnagyobb kapacitív vakellenállást pedig F2 frekvenciánál fejti ki, melyek
