「メーザー」Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation


宇宙通信や原子時計などに
利用されている
マイクロ波を増幅する装置を
何という?
テヘンーセ
ネケザエメ
メーザー(答)
52%

スロット
「誘導放出によるマイクロ波増幅」という意味の英語の頭文字をつなげた、宇宙通信などに利用される装置は?
MASER(答)
メーザー
Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation

メーザー(英語: maser)とは、誘導放出によってマイクロ波を増幅したりコヒーレントなマイクロ波を発生させたりできる装置のこと。Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation(誘導放出によるマイクロ波増幅)の略称である。メーザーはレーザー同様、非常に指向性・単波長性が高い。指向性の高さから、先端科学用ピンポイント加熱装置などに用いられることがある[1]。また、分子構造の解析にも利用される。メーザーはマイクロ波用電子管やマイクロ波用半導体素子よりもはるかに低雑音である。

>理論研究の発表は1952年、ジョセフ・ウェーバーによって行われた。これは量子力学の応用に基づくものであった。実際の発振は1954年、コロンビア大学のチャールズ・タウンズらによる。これはレーザーの発明(理論:1958年・初の発振:1960年)に先行するもので、メーザーの開発発展がレーザーを生むことになった。
初の発振はアンモニアメーザーによって行われた。その後、1958年にルビー結晶メーザーが、1960年に水素メーザーが開発された[2]。
これらの発見によって電磁波工学技術が飛躍的に発展した。また原子時計や極めて高精度の周波数カウント技術の発展に繋がった。
引用元:メーザー – Wikipedia https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%A1%E3%83%BC%E3%82%B6%E3%83%BC

メーザー
maser

原子や分子の誘導放出を用いて電磁波の増幅発振を行う装置。 microwave amplification by stimulated emission of radiationの頭文字をつないで名づけられた。 1954年 C.H.タウンズが最初の発振に成功したアンモニア分子線を用いたメーザーや,水素の原子線による気体メーザーは周波数安定性がよく,周波数標準に用いられる。また,常磁性共鳴を利用したルビーなどの固体メーザーは低雑音増幅器として電波望遠鏡の初段増幅器に用いられる。反転分布の状態をつくるには気体メーザーの場合は,分子線や原子線に沿った集束電極または集束磁極を用いる。共振器としてはマイクロ波空洞共振器が使われる。のちにこれが発展して光を発振するものとなり,レーザーとなった。
引用元:メーザー(メーザー)とは – コトバンク https://kotobank.jp/word/%E3%83%A1%E3%83%BC%E3%82%B6%E3%83%BC-141293

LASER・・・Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation(光放射の強制誘導放出(放出とは一点に絞り込んだ放射の意味)による光の増幅)

MASER・・・Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation(誘導放出によるマイクロ波の増幅)

とのことです。「位相のそろった(コヒーレントな)光(=レーザー)」のうち、マイクロ波波長のものをメーザーと呼びます。
引用元:メーザーとレーザーの違い – 物理学 解決済 | 教えて!goo https://oshiete.goo.ne.jp/qa/2203374.html

宇宙には,分子雲とよばれる,温度の比較的低いガスの塊が漂っているところがあります。主成分は水素分子(H2)ですが,そのほかに,一酸化炭素,水蒸気や,水酸基(OH),アルコールやアンモニアなどいろいろな分子があります。この分子ガスが,高密度の状態になって分子同士ぶつかったり,星などから強い放射を受けたりすると,いくつかの種類の分子ではその多数が電波を出しやすい状態(逆励起状態)になることがあります。そこへ,分子雲の外から電波が入るとその電波に分子が刺激を受けて,電波を放出します,放出された電波はまた次の分子に刺激をあたえ電波を放出させ,こうして,次から次へと電波が増えていき,そのガス雲を出るときには,入ってきた電波の強さは高い倍率で増幅されます。こうして,「明るい」天体ができます。このメーザというのは,その分子の種類によって増幅できる電波の波長が違い,水蒸気なら1.348cm,水酸基なら17.98cmと決まっています。このため,『スペクトル線』(ある特定の波長(周波数)の電磁波のみが明るい状態)として観測されます。

(村田泰宏)
引用元:「はるか」特集号 1999.8 No.221 http://www.isas.ac.jp/ISASnews/No.221/column-10.html

宇宙空間における
水メーザーによる観測
 宇宙観測研究室 200720446 扇野光俊

1 メーザー
メーザー(MASER)とは、microwave ampli-
fication by stimulated emittion of radiation
の略で、天体から放射された電磁波が誘導放射によって増幅された、マイクロ波(波長:1~1m)である。一方、マイクロ波ではなく、光
が増幅・放射されたものはレーザー(LASER)である。以下では、メーザーが放射される原理と、H2O メーザー観測の概要を述べる。
■回転スペクトル
分子には様々な固有のエネルギー状態があり、主に、電子遷移、振動遷移、回転遷移による3つの放射過程を持つ。各々の放射過程によっ
て、それぞれ紫外線と可視光、赤外線、電波が放出される。この内、H2O メーザーは回転遷移による放出である。
H2O 分子を簡単のために、剛体と見なす。このとき、H2O 分子の質量重心と電子雲の中心位置が異なることによって永久双極子モーメントが生じる。このため、分子の回転に伴って電子が加速度運動し、電磁波を放出する。

■回転遷移と反転分布
宇宙空間に分布している H2O 分子ガスの密度は、地球上と比べて小さいので、分子同士の衝突が少ない。このため、天体からの輻射や分子ガスによる衝突などによって、高い回転エネルギー準位に励起されたとき、低いエネルギー準位にある粒子数よりも 高い状態にある粒子数の方が多くなり、反転分布を形成しやすい。
反転分布した準位間に、特定の周波数を持った電磁波が入射することにより、高い状態にあった粒子が低い状態に遷移し、入射たものと同じ周波数の電磁波を放射する。H2O メーザーは、この様に増幅され、放射されている。 
引用元:ogino.pdf http://hep-www.px.tsukuba.ac.jp/~hara/HoU07/ogino.pdf