Aspectos adicionales de la teoría del maser

Se examina en detalle la teoría de las transiciones moleculares que son inducidas por el campo de microondas en un maser y los efectos de varios parámetros de diseño. Se muestra que la intensidad mínima detectable teóricamente del haz cuando el maser se utiliza como espectrómetro para la línea 3-3 de amoníaco es de aproximadamente 10^9 moléculas/segundo bajo condiciones experimentales típicas. Se discuten y evalúan varios cambios sistemáticos de frecuencia y fluctuaciones aleatorias de frecuencia del oscilador del maser. Los más prominentes de los primeros son el efecto de "tirado de frecuencia", que surge de la desintonización de la cavidad, y el desplazamiento Doppler debido al acoplamiento asimétrico del haz con los dos componentes de onda viajera de las ondas estacionarias que se establecen en la cavidad. Estos dos efectos pueden producir desplazamientos fraccionarios de hasta una parte en 10^9. Sin embargo, si se toman las precauciones adecuadas, pueden reducirse a una parte en 10^10 o posiblemente menos. Se demuestra que las fluctuaciones aleatorias son del orden de una parte en 10^13 bajo condiciones operativas típicas. Para los haces moleculares en los que se utiliza la transición de dipolo eléctrico, el modo TM₀₁₀ suele ser el más adecuado para el maser; mientras que en los haces atómicos en los que se utilizan transiciones magnéticas, se prefiere el modo TE₀₁₁.