【中華百科全書●工學●鎂射】

楊籍富

【中華百科全書●工學●鎂射】

 

鎂射（Maser）的全名是MicrowaveAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation。

 

鎂射是原子或分子，改變其量子（Quantum）能階，而產生之輻射（Radiation），其頻率依MaxPlanck’sEquationE=hf而定，E為能量，h為普蘭克常數，f為頻率。

 

鎂射有氣態鎂射及固態鎂射兩類。

 

氣態鎂射是改變氣體分子中原子的排列方向，氣體分子受激，原子之排列處於高能階狀態，如果光子碰撞此高能階狀態之分子，使分子的原子排列由高能階狀態降至低能階狀態，因而產生輻射，亦即產生一個新的光子，使光子數量增至兩個，如果源源不斷供給處於高能階狀態之氣體分子，則光子的數量可由連鎖反應急速增加，此作用就像一個放大器（Amplifier）一樣，控制氣體分子之供給數量，即可控制其增益（Gain）。

 

見圖1氣態鎂射有氨鎂射，其特點是頻帶寬（Band-width）很窄，中心頻率很難改變，如作為放大器，則輸入之微波信號之頻率，要在離中心頻率三至五KHz之範圍內，因此氨鎂射的最大用處是作為一穩定振盪器，其振盪頻率為二萬四千MHz，誤差在一百億分之一，可當標準時鐘之鐘擺，在幾百年內，誤差不足一秒。

 

固態鎂射是將一常磁性（Paramagnetic）材質置於一外加的磁場中，並冷卻至幾近絕對溫度，以高能量的微波將材質中未被束縛（Unpaired）之電子的量子能階激發至高能階狀態，若以一微弱的微波信號照射此一材質，將使電子由高能階狀態降至低能階狀態，產生輻射，使微波信號增益。

 

改變外加磁場的大小，使其頻率得以可調（Tunable），同時其放大作用中未涉及電子流（ElectronStream）之問題，故其雜訊（Noise）非常低。

 

由於頻帶寬較大及非常低的雜訊，使固態鎂射成為一絕佳的放大器。

 

見圖2（洪達雄）

 

引用：http://ap6.pccu.edu.tw/Encyclopedia/data.asp?id=10079