Rev. Phys. Appl. (Paris) 6, 169-176 (1971)
DOI: 10.1051/rphysap:0197100602016900

Utilisation d'un maser à ammoniac en résonance magnétique électronique (RPE)

J. Hardin et J. Uebersfeld

Laboratoire de l'Horloge Atomique du C. N. R. S., 25, Besançon Laboratoire de Résonance Magnétique, Faculté des Sciences de Paris

Abstract
An ammoniac maser which oscillates with a resonant cavity constituted by two coupled resonators has been built. The first resonator receives the beam of active molecules, the second one is set in the magnetic field and contains the sample we want to study by electronic paramagnetic resonance. This maser oscillator behaves towards the phenomenon of RPE like a « marginal oscillator » used in nuclear magnetic resonance. We have studied the response of the maser depending on the oscillation level and the modulation frequency. The study of the oscillator noise, on the other hand enabled us to show that the « flicker » noise is negligible and that the sensitivity is only limited by the thermal noise in the cavity. The measured experimental sensitivity is in fact that of an ideal spectrometer, that is to say that of a classical spectrometer using a perfect receiver. The sample may be excited to a power level as low as 10-12 W.

Résumé
On a construit un maser à ammoniac qui oscille avec une cavité résonnante constituée par deux résonateurs couplés. Le premier résonateur reçoit le jet de « molécules actives », le second est placé dans le champ magnétique et contient l'échantillon que l'on désire étudier par résonance paramagnétique électronique (RPE). Ce maser oscillateur se comporte vis-à-vis du phénomène de RPE comme un « oscillateur marginal » utilisé en résonance magnétique nucléaire. On a étudié la réponse du maser à un phénomène de RPE en fonction du niveau d'oscillation et de la fréquence de modulation. L'étude du bruit de l'oscillateur, d'autre part, a permis de montrer que le bruit de scintillation est négligeable et que la sensibilité est seulement limitée par le bruit thermique dans la cavité. La sensibilité expérimentale mesurée est effectivement celle d'un spectromètre idéal, c'est-à-dire celle d'un spectromètre classique avec un récepteur parfait. Il est possible d'exciter l'échantillon avec une puissance aussi faible que 10-12 W.

PACS
4262F - Laser spectroscopy.
0757P - Submillimeter wave, microwave and radiowave spectrometers; magnetic resonance spectrometers, auxiliary equipment, and techniques.

Key words
Masers -- EPR spectroscopy -- Sensitivity analysis -- Noise -- Ammoniac masers -- Maser spectroscopy