Qurilish materiallari va buyumlari“ kafedrasi Metrologiya, standartlashtirish va sertifikatlashtirish fanidan amaliy mashg’ulot uchun uslubiy ko‘rsatma 5340500 «Qurlish materiallari va buyumlari»

Metrologiyada lazerlarni qo’llash
Radio to’lqinlar va optik diapazonlarda ishlovchi kvant kuchaytirgichlar, yahni mazerlar va optik kvant kuchaytirgichlari (lazerlar) yaratilgandan so’ng, sekundni ifodalash uchun atom va molekulalarning elektromagnit nurlarishlaridan foydalanish imkoniyati tug’ildi.
Keyingi paytlarda yarim o’tkazgichli kvant generatorlari yaratildi. Ularning asosiy xususiyatlari juda ixchamligi, foydali ish koeffitsientining birga yaqinlashadigan darajada yuqoriligidir. Taqqoslash uchun ko’rsatib o’tamiz, yorug’lik yog’dusi yordamida qo’zg’aladigan gazli va kristalli optik kvant generatorlarining foydali ish koeffitsienti 1% dan oshmaydi.
Kvant kuchaytirgichlari va generatorlari aloqa texnikasida, materiallarga ishlov berishning yangi texnologik jarayonlarini yaratishda, tibbiyot dastgohlarida keng qo’llanilmoqda.
Ular metrologik takroriylikning standartlari sifatida foydalanilmoqda va vaqt birligini etalonlashtirishga xizmat qilib, sekundning o’ta yuqori aniqlikda ifodalashni tahminlamoqda.
SHu nuqtai nazardan kvant generatorlarini yangi turdagi soatlar, yahni “molekulyar soatlar” deb qarash mumkin.
Lazer va mazerlarning kashf etilishi metrologiya uchun vaqt va takroriylikni etalonlashtirishdan tashqari boshqa yo’nalishlarda ham yangi imkoniyatlar ochib berdi. Lazerlar kogerent nurlanishning qudratli manbai sifatida, uzunlikni yuqori aniqlikda interferentsion o’lchashlarda ishlatilmoqda, uning yordamida chiziqli shkalalar yuqori aniqlikda o’lchash asboblariga ko’chirilmoqda.
Lazer - nodir nurlanish manbai, unda yuqori monoxromatiklik, nurni oz yo’qotish va katta ta’sirli miqdorda uzatish kabi xususiyatlar muvaffaqiyatli mujassamlashgan. SHuning evaziga u optik elektron qurilmaning tarkibida uzunlik, tezlik va turli muhitlarning optik tavsilotlarini o’lchashda eng yaxshi vositalardan biri sifatida ishlatilmoqda.
Lazer interferometri juda katta diapozonda optik o’lchash yelkasi uzunligiga ta’sir etuvchi barcha narsani payqash va o’lchash imkonini beradi. Uning yordamida chiziqli o’lchashlar va undan hosilalar - tezlik, tezlanish, hamda muhitning sindirish ko’rsatgichi va unga ta’sir etuvchi omillar: bosim, harorat, turli aralashmalar miqdori kabi ko’rsatgichlarni aniqlash mumkin.
Lazer interferometri yordamida 1 m gacha uzunlikdagi jismlarni 10-13 m aniqlikda avtomatik o’lchash mumkin.
Lazer interferometrlarini metrologiyada qo’llash shuning uchun ham istiqbolliki, yuqori uzunlikdagi lazer nurlariga vibratsiya, shovqin, tashqi yoritilganlik va hatto havoning ma’lum miqdorda changlanganligi aytarli ta’sir qilmaydi.
Lazer interferometridan foydalanish namunasi 10.1-rasmda ko’rsatilgan.

Lazer interferometridan foydalanib uzunlik o’lchash:
1-o’lchash nuri; 2-tayanch nuri; 3-foto qabul qilgich; 4-lazer; 5-elektron hisob qurilmasi
Messbauer effekti va undan metrologiyada foydalanish imkoniyatlari
Qo’zg’atilgan yadrolar, mahlumki, o’zidan gamma-nurlar, yahni katta energiyali fotonlar chiqaradi. Aksincha, foton ta’sirida, yahni foton yadro tomonidan yutilganda, agar foton energiyasi yadroning quyi energetik sathdan yuqori energetik sathlardan biriga o’tkazish uchun yetarli bo’lsa, yadro qo’zg’alishi mumkin. Bu hodisa 1958 yilda nemis olimi R.Messbauer tomonidan kashf etilgan bulib, uning nomi bilan ataladi.
Messbauer effekti yadrolar tomonidan gamma-kvantlarining rezonans yutilishiga asoslangan bo’lib, gamma-kvantlar nurlatgichi sifatida oddiy yadro emas, balki izomer yadro olinadi.
Messbauer effekti energiya to’laligicha kristall tomonidan qabul qilib olinganda kuzatiladi.
Izomer yadrolarning o’ziga xos xususiyati shundan iboratki, ular nisbatan uzoq muddat qo’zg’atilgan holatda (bir necha yildan tortib 10-8s gacha) tura oladi. Bu vaqt oddiy yadrolarda taxminan 10-23s ga teng bo’ladi. SHuning zvaziga izomer yadrolar chiqaradigan gamma-kvantlar energiyasidagi o’zaro farq oddiy yadrolar tarqatadigan energiyalardagi tarqoqlikdan ko’p marta kichik bo’ladi va 10-12 dan ortmaydi.
SHunday qilib, nurlangan nishon gamma-kvantlar chiqaradi, yahni yutiladigan va chiqariladigan gamma-kvantlar energiyasi, boshqacha aytganda, nurlanish manbai va nishon takroriyliklari aniq mos keladi (ustma-ust tushadi). SHu mahnoda manba va nishon bir xil miqdorni ko’rsatadigan soatlarga o’xshaydi, bunday tizimlar “Yadro soati” ni tashkil etadi. Bunday soatlarning aniqligi 10-12s dan kam bo’lmaydi.
Messbauer effektining fan va texnika uchun ulkan ahamiyati uning nishondagi kattalikning o’zgarishlariga o’ta sezgirligidir. Gamma-kvant energiyasi triliondan bir qismga, ayrim hollarda bundan yana ming marta oz qismga o’zgartirilganda, nurlanishning rezonans yutilishi yoki sochilishi to’liq yo’qoladi. SHunday qilib, muhandislar va olimlar yadro-nurlatgich yoki yadro-yutgich energiyasi o’zgartirishini qayd etuvchi o’ta sezgir vositaga ega bo’ldilar.
Mahlumki, gamma-kvantlarning rezonans yutilishi yoki sochilishi sharoitlariga quyidagilar ta’sir qiladi: manba va yutgichning nisbiy harakat tezligi; manba va yutgichning harakatlaridagi farq; manba va yutgichga ta’sir etuvchi bosimlar farqi; manba va yutgich joylashgan nuqtalardagi gravitatsion potentsiallar farqi; manba va yutgich tezlanishlari farqi. Gamma-kvantlarning yutilish yoki sochilish darajasining o’zgarishiga qarab, shu o’zgarishga sabab bo’lgan fizik kattalikning miqdor o’zgarishi to’g’risida mahlumot olish, yahni shu fizik kattalikni o’lchash mumkin.