本发明属于激光器
技术领域：
，尤其涉及一种缪子氢原子型高频激光器的制作方法。
背景技术：
：激光器的制造是现代科学技术发展中的重大事件。激光器的制造需要满足三个条件：1.具有合适的工作物质；2.利用抽运使得实现工作物质的粒子数反转；3.光学谐振腔。其中寻找合适的工作物质是制造激光器的关键。现有激光器从工作物质看包括气体激光器,固体激光器和染料激光器，其工作范围基本上位于可见光波段和近紫外或近红外波段。X光波段的激光对于有机分子尺度几乎是透明的，因此在医学和生物领域有着广泛的应用背景，然而对于X光波段的激光主要是通过自由电子激光器产生的，其体量大，所需能量高，无法携带，其应用受到限制。X光波段的激光器的制作目前还没有成熟的技术手段。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种缪子氢原子型高频激光器的制作方法，旨在解决X光波段的激光器的制作上激光所需能量不能满足，其应用受到限制，而且目前的X光波段的激光器不便携的技术手段的问题。一种缪子氢原子型高频激光器的制作方法，利用缪子氢原子作为工作物质，所述缪子氢原子激光波长能可以达到X光波段，该缪子氢原子型高频激光器的制作方法包括：使用缪子束流碰撞氢原子，产生缪子氢原子：根据量子力学原理，氢原子中的电子只能以一定几率处在各个不同能级，统计力学结果显示，处于基态的电子占据绝对多数，使用缪子流碰撞氢原子，通过调整缪子流的能量，实现缪子将氢原子周围的电子电离并被氢原子俘获产生缪子氢原子；通过解缪子氢原子的薛定谔方程，分析得到缪子氢原子的能级结构，使用波长5.8微米的一氧化碳激光器作为泵浦激光，通过共振吸收将2s能级的缪子激发到2p能级，实现在2p激发态上的缪子数目翻转；根据偶极跃迁选择定则，缪子在氢原子中进行跃迁时，角动量量子数需要满足条件Δl＝±1，在此条件下，2p能级的缪子跃迁到1s能级的几率远大于跃迁到2s能级的几率，从而自发跃迁产生1.9Kev的高频X波段激光。进一步，所述实现缪子将氢原子周围的电子电离并被氢原子俘获从而产生缪子氢原子具体为：利用缪子束将氢原子进行激发，通过控制缪子束的能量，使得缪子束与氢原子中的基态电子碰撞后剩余能量正好处于缪子氢原子的束缚态区域，这样就会形成大量处于各种激发态的缪子氢原子，从而实现缪子将氢原子周围的电子电离并被氢原子俘获从而产生缪子氢原子。进一步，5.8微米激光测定方法为：通过解缪子氢原子的薛定谔方程，分析得到缪子氢原子的能级结构，测定2s与2p能级之间的宽度对应波长为5.8微米。进一步，所述分析得到缪子氢原子的能级结构是通过解缪子氢原子体系的薛定鄂方程得到的，薛定鄂方程为：其能量本征值为考虑轨道-自旋相互作用，在一阶微扰近似下，得到了能量修正ΔE(1)=mc22α4n3l(l+1)(2l+1),j=l+12-mc22α4n3l(2l+1),j=l-12,(l≠0),]]>其中α＝1/137为精细结构常数；同时也给出了相对论修正效应，Er(1)=-En22mc2[4nl+1/2-3];]]>相比较于这两种效应，由于原子核的自旋和量子电动力学的高阶圈图贡献，属于高阶修正，可以忽略。进一步，由于禁戒跃迁，2s能级寿命约为1微秒，远大于其他激发态的寿命。本发明基于对原子核-缪子构成的缪子氢原子系统的薛定谔方程的求解，采用微扰论的方法，通过理论分析给出了可能产生X波段激光器的工作物质，并提出可行的工作原理。缪子是性质类似于电子的一种基本粒子，其质量是电子质量的207倍，寿命约为2微秒，将氢气中的电子用缪子代替，可以形成寿命约为2微秒的类氢原子，此类原子的能级结构相对于氢原子能量提高了187倍，在主量子数小于30的情况下，能级寿命远小于缪子寿命，在能级小于30的部分寻找到合适的能级结构，产生了X波段的光。相比较于现有的环形加速器产生X激光，本发明最主要的优点是小型化和便携化，同时可用于小型实验室或者医院等研究和应用场所。附图说明图1是本发明实施例提供的缪子氢原子型高频激光器的制作方法流程图。具体实施方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。下面结合附图对本发明的应用原理作进一步描述。如图1所示：一种缪子氢原子型高频激光器的制作方法，利用缪子氢原子作为工作物质，所述缪子氢原子激光波长能可以达到X光波段，该缪子氢原子型高频激光器的制作方法包括：S101：使用缪子束流碰撞氢原子，产生缪子氢原子：根据量子力学原理，氢原子中的电子只能以一定几率处在各个不同能级，统计力学结果显示，处于基态的电子占据绝对多数，使用缪子流碰撞氢原子，通过调整缪子流的能量，实现缪子将氢原子周围的电子电离并被氢原子俘获产生缪子氢原子；S102：通过解缪子氢原子的薛定谔方程，分析得到缪子氢原子的能级结构，使用波长5.8微米的一氧化碳激光器作为泵浦激光，通过共振吸收将2s能级的缪子激发到2p能级，实现在2p激发态上的缪子数目翻转；S103：根据偶极跃迁选择定则，缪子在氢原子中进行跃迁时，角动量量子数需要满足条件Δl＝±1，在此条件下，2p能级的缪子跃迁到1s能级的几率远大于跃迁到2s能级的几率，从而自发跃迁产生1.9Kev的高频X波段激光。所述实现缪子将氢原子周围的电子电离并被氢原子俘获从而产生缪子氢原子具体为：利用缪子束将氢原子进行激发，通过控制缪子束的能量，使得缪子束与氢原子中的基态电子碰撞后剩余能量正好处于缪子氢原子的束缚态区域，这样就会形成大量处于各种激发态的缪子氢原子，从而实现缪子将氢原子周围的电子电离并被氢原子俘获从而产生缪子氢原子。5.8微米激光测定方法为：通过解缪子氢原子的薛定谔方程，分析得到缪子氢原子的能级结构，测定2s与2p能级之间的宽度对应波长为5.8微米，由于禁戒跃迁，2s能级寿命约为1微秒，远大于其他激发态的寿命。所述分析得到缪子氢原子的能级结构是通过解缪子氢原子体系的薛定鄂方程得到的，薛定鄂方程为：其能量本征值为考虑轨道-自旋相互作用，在一阶微扰近似下，得到了能量修正ΔE(1)=mc22α4n3l(l+1)(2l+1),j=l+12-mc22α4n3l(2l+1),j=l-12,(l≠0),]]>其中α＝1/137为精细结构常数；同时也给出了相对论修正效应，Er(1)=-En22mc2[4nl+1/2-3];]]>相比较于这两种效应，由于原子核的自旋和量子电动力学的高阶圈图贡献属于高阶修正，原子核的自旋和量子电动力学效应可以忽略。本发明是通过理论分析给出了可能产生X波段激光器的工作物质，并提出可行的工作原理，缪子是性质类似于电子的一种基本粒子，其质量是电子质量的207倍，寿命约为2微秒，将氢气中的电子用缪子代替，可以形成寿命约为2微秒的类氢原子，此类原子的能级结构相对于氢原子能量提高了187倍，在主量子数小于30的情况下，能级寿命远小于缪子寿命，在能级小于30的部分寻找到合适的能级结构，产生了X波段的光。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页1 2 3