История разработки гироскопа на основе ядерного магнитного резонанса в России в 1960–2000-е годы
https://doi.org/10.17285/0869-7035.2018.26.1.003-027
Аннотация
Настоящая статья посвящена истории разработки в СССР и России гироскопа, основанного на явлении ядерного магнитного резонанса (ЯМР). В статье приведены ранние упоминания об идее использования электронов и других элементарных частиц, а также атомов в качестве рабочего вещества в гироскопии. Кратко излагаются основные этапы развития принципов построения ЯМР-гироскопа. Обсуждаются работы по спиновым генераторам и стабилизаторам на изотопах ртути и на обменно-ориентированных ядрах благородных газов. Показана связь возникновения этих этапов с появлением новых областей (разделов) прикладной атомной физики: спектроскопии (электронный парамагнитный резонанс и ЯМР), оптической накачки, обменной ориентации.
Ключевые слова
Об авторах
Р. М. Умарходжаев
Научно-исследовательский институт ядерной физики им. Д. В. Скобельцына Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова
Россия
Россия
Умарходжаев Рауф Муртазаевич. Доктор физико-математических наук, старший научный сотрудник
Ю. В. Павлов
Научно-исследовательский институт ядерной физики им. Д. В. Скобельцына Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова
Россия
Россия
Павлов Юрий Владимирович. Кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник
А. Н. Васильев
Научно-исследовательский институт ядерной физики им. Д. В. Скобельцына Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова
Россия
Россия
Васильев Андрей Николаевич. Доктор физико-математических наук, заведующий отделом
Список литературы
1. Bloch, F., Hansen, W.W., Packard, M., Nuclear Induction, Phys. Rev., 1946, vol. 69, no. 3, р. 127.
2. Purcell, E.M., Torrey, H.C., Pound, R.V., Resonance Absorption by Nuclear Magnetic Moments in a Solid, Phys. Rev., 1946, vol. 69, no. 1–2, р. 37–38.
3. Померанцев И.М., Рыжков В.М., Скроцкий Г.В. Физические основы квантовой магнитометрии. М.: Наука, 1972.
4. Александров Е.Б. Прогресс в квантовой магнитометрии для геомагнитных исследований // УФН. 2010. Т. 180. № 5. С. 509–519.
5. Борисова Ю.П., Дашевская Е.И., Козлов А.Н., Пестов Е.Н. Исследование температурного хода T1 релаксации в двойных системах. Приборы и методы измерения магнитных полей. Фрунзе: ИЛИМ, 1968. С. 99–105.
6. Пестов Е.Н. Спектр магнитного резонанса оптически ориентированных изотопов К39 и К41 в магнитном поле 0,5 Э // Вторая Всесоюзная конференция по физическим основам квантовой магнитометрии. Саранск, 1973. С. 13.
7. Александров Е.Б., Бонч-Бруевич В.А., Проваторов С.В., Якобсон Н.Н. Спектр ЭПР атома калия в субземных магнитных полях // Оптика и спектр. 1984. Т. 56. №5. С. 953–954.
8. Александров Е.Б., Мамырин А.Б., Якобсон Н.Н. Предельная чувствительность СТС-магнитометра // ЖТФ. 1981. Т. 51. № 3. С. 607–612.
9. Dolginov, Sh.Sh., Kozlov, A.N., Chinchevoi M.M. Magnetometers for Space Measurements, Revue de Phys. Appl., 1970, vol. 5, no. 1, p. 178–182.
10. Лопатин В.М., Новиков Л.Н. Релаксация ядер Xe129 в ячейках с парафиновым покрытием // ЖТФ. 1985. Т. 55. № 8. С. 1679.
11. Малеев П.И. Новые типы гироскопов. Ленинград: Судостроение, 1971.
12. Скроцкий Г.В., Изюмова Т.Г. Оптическая ориентация атомов и ее применения // УФН. 1961. Т. LXXIII. Вып. 3. С. 423–470.
13. Hiltbrahd, K., Borcard, B., Bene, G.J., Mise en evidence simple et quantitative de lʼequivalence entre un champ magnetique et une rotation, Helv. Phys. Acta, 1969, vol. 42, no. 4, p. 623.
14. Кузнецов П.И., Малыхин Л.И. Переходные процессы в спиновом генераторе // Электричество. 1967. № 7. C. 82–85.
15. Abragam, A., Combrisson, J., Solomon, I., Compt. Rend., 1957, vol. 254, p. 157.
16. Novick, P., Peters, H.E., Orientation of Rubidium Atoms by Spin Exchange with Optically Pumped Sodium Atom, Phis.Rev.Lett., 1958, vol. 1, p. 54–55.
17. Терземан В.Ф. частное сообщение. 2018.
18. Cagnac, B., Orientation nucleaire par Pompage optique des Isotopes Impairs du. Mercury, Thesis, University of Paris, 1960; Ann. phys., 1961, vol. 6, p. 467.
19. Israel, А., These de 3eme cycle. 1967, Paris.
20. Schmelzer, Ch., Radio-frequency systems. Published version from CERN, Conference on the Theory and Design of an Alternating-Gradient Proton Synchroton, Geneva, Switzerland, 26–28 Oct 1953, pp. 115–125.
21. Packard, M.E., A proton-controlled magnetic field regulator, Rev. Sci. Instr., 1948, vol. 19, p. 435–439.
22. Andersen, W., NMR and EPR spectroscopy, Oxford, 1960.
23. Умарходжаев Р.М. Модуляционная поправка Блоха-Зигерта // Вестник Московского университета. Серия 3: Физика, астрономия. 1970. № 4. C. 437–440.
24. Иевская Н.М., Коткин А.Л., Умарходжаев Р.М. Спиновый генератор А-60 в Земном поле // ПТЭ. 1966. № 2. C. 154–155.
25. Умарходжаев Р.М. Спиновый генератор // Вестник Московского университета. Серия 3: Физика, астрономия. 1964. № 5. C. 88–90.
26. Иевская Н.М., Умарходжаев Р.М. О спиновом генераторе // Электричество. 1965. № 7. C. 57–64.
27. Теодорчик К.Ф. Автоколебательные системы. М.: Гостехиздат, 1952.
28. Иевская Н.М., Умарходжаев Р.М. Изучение динамической поляризации в жидкости // Вестник Московского университета. Серия 3: Физика, астрономия. 1966. № 4. C. 93–98.
29. Коткин А.Л., Умарходжаев Р.М. К теории спиновых стабилизаторов // Известия вузов. 1971. Т. 12, с. 505-507.
30. Коткин А.Л., Умарходжаев Р.М. Спиновый стабилизатор боковой частоты // Вестник Московского университета. Серия 3: Физика, астрономия. 1971. № 2. С. 213–214.
31. Умарходжаев Р.М. Сравнительные характеристики спиновых генераторов // Известия вузов. 1971. Т. 14. № 8. С. 1189–1195.
32. Коткин А.Л., Умарходжаев Р.М. О стабилизации резонансных условий по фазовой характеристике сигнала ЯМР // Вестник Московского университета. Серия 3: Физика, астрономия. 1972. № 5. С. 619–621.
33. Умарходжаев Р.М. Некоторые особенности работы спиновых генераторов на оптической накачке // Радиотехника и электроника. 1974. Т. 19. № 4. С. 758–760.
34. Коткин А.Л., Умарходжаев Р.М. Об устойчивости спинового генератора с нелинейной обратной связью в неоднородном магнитном поле // Радиотехника и электроника. 1976. Т. 12. С. 2532–2533.
35. Зубенко В.В., Иевская Н.М., Умарходжаев Р.М. Воздействие внешней силы на спиновый генератор // Вестник Московского университета. Серия 3: Физика, астрономия. 1973. № 2. С. 136–141.
36. Умарходжаев Р.М. Воздействие поперечных полей на спиновый генератор // Радиотехника и электроника. 1977. Т. 22. № 3. С. 597–601.
37. Умарходжаев Р.М. К теории спинового генератора с оптической накачкой // Радиотехника и электроника. 1979. Т. 24. С. 806–811.
38. Гордеев В.В., Гринько И.Е., Петухов Ю.М., Умарходжаев Р.М., Шушпанов И.А. Некоторые особенности работы спинового генератора на оптической накачке // Радиотехника и электроника. 1974. № 4. С. 757–759.
39. Simpson, J.H., Astronaut. and Aeronaut., 1964, vol. 2, no. 10, p. 42.
40. Корниенко Л.С., Коткин А.Л., Литвак Д.М, Павлов Ю.В., Умарходжаев Р.М. Об одном режиме развития колебаний в спиновом генераторе // Вестник Московского университета. Серия 3: Физика, астрономия. 1983. Т. 24. №2. С. 27–33.
41. Прохоров А.М. Генерация квантового оптического генератора при мгновенном включении добротности // Радиотехника и электроника. 1963. Т. 8. № 6. С. 1073–1076.
42. Коткин А.Л. Исследование свойств ЯМР спиновых стабилизаторов. Дис. … канд. ф.-м. н. М.: МГУ им. М. В. Ломоносова, 1973.
43. Сюгис А., Липмаа Э. // Изв. АН ЭССР. 1967. Т. 14. №1. С. 81.
44. Умарходжаев Р.М., Коткин А.Л. О работе спинового стабилизатора при наличии примеси сигнала поглощения в управляющем напряжении // Вестник Московского университета. Серия 3: Физика, астрономия. 1973. № 4. С. 487–489.
45. Корниенко Л.С., Петрова С.Д., Умарходжаев Р.М. Воздействие флуктуации светового потока на спиновый генератор // Оптика и спектроскопия. 1985. Т. 85. № 4. С. 790–793.
46. Корниенко Л.С., Петрова С.Д., Умарходжаев Р.М. Естественные флуктуации в спиновых генераторах. Часть 1 // ЖТФ. 1991. Т. 61. № 12. С. 142–146.
47. Корниенко Л.С., Петрова С.Д., Умарходжаев Р.М. Естественные флуктуации в спиновых генераторах. Часть 2. Спиновый генератор с селективным элементом в цепи обратной связи // ЖТФ. 1991. Т. 62. № 4. С. 103–107.
48. Бушмакин Е.Н. Экспериментальное изучение поведения оптически ориентированной спиновой системы в неоднородном магнитном поле. Дипл. раб. М.: МГУ им. М. В. Ломоносова, 1978.
49. Прингсгейм П. Флуоресценция и фосфоресценция. М., 1951. С. 28, 56, 57.
50. Иевская Н.М., Павлов Ю.В., Умарходжаев Р.М. О стабилизации интенсивности света ртутной В.Ч. газоразрядной лампы // Вестник Московского университета. Серия 3: Физика, астрономия. 1978. Т. 19. №3. С. 89–94.
51. Померанцев И.М., Рыжков В.М., Скроцкий Г.В. Физические основы квантовой магнитометрии. М.: Наука, 1972.
52. Умарходжаев Р.М. Устройство для стабилизации светового потока. Авторское свидетельство СССР №542102 от 14.09.1976.
53. Бушмакин Е.Н., Корниенко Л.С., Умарходжаев Р.М. Стабилизатор интенсивности светового потока. Авторское свидетельство СССР № 1413442 от 01.04.1988.
54. Пестов Е.Н. Квантовый преобразователь тока в частотный сигнал. НИИАП. 1986. Отчет по НИР № гос. рег. X09800, уч. № Г84831 ВИМИ. С. 1–24.
55. Бушмакин Е.Н., Павлов Ю.В., Умарходжаев Р.М. Гибкая фазостабильная цепь обратной связи в многочастотном спиновом генераторе // Труды Второго всесоюзного семинара по оптической ориентации атомов и молекул. Л., 1989. С. 37–38.
56. Иевская Н.М., Корниенко Л.С., Коткин А.Л., Умарходжаев Р.М. О наблюдении сигналов магнитного резонанса с лазерной накачкой // ДАН СССР. 1981. № 2. С. 368–369.
57. Малахова В.И., Ривлин Л.А., Табаков Ю.А., Якубович С.Д. Стационарная одномодовая генерация в инжекционном полупроводниковом лазере с неселективным резонатором // Квантовая электроника. 1980. Т. 7. № 6. С. 1252–1256.
58. Майоршин В.В. Оптическая ориентация атомов цезия с использованием лазерного излучения. Кандидатская диссертация. М.: Физический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова, 1984.
59. Корниенко Л.С., Коткин А.Л., Майоршин В.В., Умарходжаев Р.М. О циркуляции когерентности в атомах со сверхтонкой структурой основного состояния // Оптика и спектроскопия. 1982. Т. 53. №6. С. 370–372.
60. Grover, B.C., Nobel-gas NMR detection through noble-gas-rubidium hyperfine contact interaction, Phys. Rev. Lett., 1978, vol. 40, no. 6, p. 391–392.
61. Искандаров З.Б. Спиновый генератор на ориентированных спиновым обменом ядрах Хе129. Кандидатская диссертация. М.: Физический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова, 1984.
62. Искандаров З.Б., Корниенко Л.С., Сломанов А.В., Умарходжаев Р.М. Спиновый генератор на изотопе ксенона 129, поляризованного обменным взаимодействием с цезием 133 // Оптика и спектроскопия. 1984. Т. 58. №1. С. 232–234.
63. Искандаров З.Б., Корниенко А.В., Коткин А.Л., Умарходжаев Р.М. Спиновый стабилизатор на ориентированных обменным взаимодействием атомах // Вестник Московского университета. Серия 3: Физика, астрономия. 1985. №5. С. 54–55.
64. Искандаров З.Б., Корниенко А.В., Коткин А.Л., Умарходжаев Р.М. Спиновые генератор и стабилизатор на ориентированных обменным взаимодействием ядрах изотопа ксенона-129 // Радиоспектроскопия. 1987. №1. С. 306–309.
65. Лопатин В.М., Новиков Л.Н. Спиновый генератор на ядрах инертного газа // Оптика и спектроскопия. 1985. Т. 59. №2. С. 449–452.
66. Лопатин В.М. Спиновая релаксация ксенона-129, ориентированного при обменном взаимодействии // ЖТФ. 1982. Т. 52. № 6. С. 1260–1262.
67. Anselm, A.A., Uraltsev, N.G., Long range “arion” field in the radio frequency band, Physics Letters, 1982, vol. 116B, p. 161.
68. Александров Е.Б., Ансельм А.А., Павлов Ю.В., Умарходжаев Р.М. Ограничение величины гипотетического фундаментального дальнодействия между спинами в эксперименте с ядрами ртути // УФН. 1983. Т. 141. № 3. С. 551–552.
69. Александров Е.Б., Ансельм А.А., Павлов Ю.В., Умарходжаев Р.М. Ограничение на существование нового типа фундаментального (арионного) дальнодействия в опыте по исследо-ванию прецессии ядер ртути // ЖЭТФ. 1983. Т. 85. № 6. С. 1899–1905.
70. Умарходжаев Р.М., Петрова С.Д. Специфические источники ошибок квантовых магнитометров на обменно-ориентированных ядрах // Проблемы квантовой магнитометрии. М.: Наука, 1991. С. 18–23.
71. Бородин П.М., Мельников А.В., Морозов А.А., Чернышов Ю.С. Ядерный магнитный резонанс в земном поле. Л.: Изд. Ленинградского университета, 1967.
72. Скрипов Ф.И., Альтман Э.Л. Реакция приемного контура в опытах по свободной ядерной индукции в слабых магнитных полях // Изв. вузов. Радиофизика. 1962. Т. 5. № 1. С. 104–115.
Рецензия
Для цитирования:
Умарходжаев Р.М., Павлов Ю.В., Васильев А.Н. История разработки гироскопа на основе ядерного магнитного резонанса в России в 1960–2000-е годы. Гироскопия и навигация. 2018;26(1):3-27. https://doi.org/10.17285/0869-7035.2018.26.1.003-027
For citation:
Umarkhodzhaev R.M., Pavlov Yu.V., Vasilyev A.N. History of NMR Gyroscope Development in Russia in 1960-2000s. Giroskopiya i Navigatsiya. 2018;26(1):3-27. (In Russ.) https://doi.org/10.17285/0869-7035.2018.26.1.003-027
Просмотров:
2
Послать статью по эл. почте 