Tìm hiểu maser là gì? Phân loại, kỹ thuật và ứng dụng của maser

1. Tìm hiểu maser là gì?

Maser là tên viết tắt của cụm từ Microwave Amplification by Stimulation Emission of Radiation và có nghĩa là khuếch đại sóng vi ba bằng phát xạ kích thích

Maser và laser có cơ chế hoạt động giống nhau, chỉ khác là maser hoạt động với tần số photon ở vùng vi sóng còn laser hoạt động trong phổ cực tím ánh sáng hay hồng ngoại.

Maser là khuếch đại sóng vi ba bằng phát xạ kích thích

2. Kĩ thuật

Có nhiều loại maser. Nhìn chung có thể tóm thành hai loại như maser chất khí và maser chất rắn, chỉ chưa có lý thuyết về maser chất lỏng Trong mỗi loại có nhiều loại nhỏ hơn; ví dụ, maser chất rắn có nhiều loại khác nhay như hai mức rắn và ba mức khuếch tán.

Trong khi hoạt động, nhiều loại maser sử dụng hêli lỏng để làm lạnh nhiệt độ xuống tới 4 K, Điều này làm giảm tiếng ồn tạo ra bởi sự rung động của electron, hạt nhân và các hạt khác.

Có một số chất hóa học có khả năng khuếch tán. Trong đó có nước, bazơ amoniac (NH3), metanol (CH3OH), formon (CH2O), monoxit silic (SiO) và ion hiđrô. Các maser khí trơ là ví dụ cho môi trường khuếch tán không phân cực.

3. Phân loại

Có 2 loại maser là maser tự nhiên và maser nhân tạo:

Maser nhân tạo

Trong maser nhân tạo các chuỗi nguyên tử hoặc phân tử được kích thích để hình thành nên phản ứng dây chuyền. Để đạt được các bước sóng cần thiết cho việc hình thành phản ứng dây chuyền, người ta đưa dòng điện vào một khoang chứa đầy các nguyên tử hoặc phân tử, dẫn đến quá trình phát xạ, làm cho các nguyên tử từ trạng thái ban đầu được đẩy lên trạng thái kích thích, rồi từ trạng thái kích thích ngắn chuyển sang trạng thái không ổn định dài.

Maser ứng dụng trong y học, kính thiên văn

Maser tự nhiên

Maser tự nhiên hình thành ở các vì sao trong vũ trụ Ví dụ, các phân tử nước ở vùng đang hình thành sao, sau khi trải qua quá trình nghịch chuyển bức xạ với tần số 22 GHz, tạo ra các vạch phổ được cho là sáng nhất trong số các sóng radio đến từ vũ trụ

4. Ứng dụng của maser 

- Dòng maser rất tập trung và liền mạch, nên nó được sử dụng rộng rãi trong khoa học và kỹ thuật.

- Kính thiên văn maser

- Thiết bị chống bạo động trong quân sự

- Trong y học