Новые варианты источников терагерцового излучения для динамической поляризации ядер в спектроскопии ядерного магнитного резонанса

Для динамической поляризации ядер в высокополевой спектроскопии ядерного магнитного резонанса (ЯМР) необходимо терагерцовое излучение средней мощности, для получения которого в настоящее время почти исключительно используются обычные гиротроны. В данном обзоре рассмотрены альтернативные варианты электронных сверхвысокочастотных (СВЧ) генераторов, требующие для своей работы значительно более слабого магнитного поля, а именно гиротроны с большой орбитой на высоких гармониках циклотронной частоты и приборы черенковского типа — лампа обратной волны и клистронный умножитель частоты с трубчатыми электронными пучками. Кроме того, рассмотрена возможность использования для работы как гиротрона, так и лампы обратной волны магнитного поля, создаваемого непосредственно соленоидом ЯМР-спектрометра. Расположение генератора в магните спектрометра делает ненужным создающий сильное поле дополнительный сверхпроводящий магнит, значительно сокращает длину линии передачи излучения, а в случае черенковских приборов позволяет также существенно повысить мощность выходного сигнала. Согласно расчётам все рассмотренные электронные приборы способны обеспечить требуемую для динамической поляризации ядер мощность (10 Вт и более) на частоте 260 ГГц, в то время как на более высоких частотах гиротроны, включая предложенные в статье их разновидности, остаются практически безальтернативными вариантами.