Парамагнетик

Парамагне'тик,вещество, намагничивающееся во внешнем магнитном поле по направлению поля. В отсутствие внешнего магнитного поля П. немагнитен. Атомы (ионы) П. обладают собственным магнитным моментом, но характерной для ферро- и антиферромагнетиков магнитной структуры у П. нет. Под действием внешнего магнитного поля магнитные моменты атомов (ионов) П. (у парамагнитных металлов - спины части электронов проводимости) ориентируются преимущественно по направлению поля. В результате П. приобретает суммарный магнитный момент J,пропорциональный напряжённости поля Н и направленный по полю. Магнитная восприимчивость П. c = J/Hвсегда положительна. Её абсолютное значение невелико (см. табл.), в слабых полях она не зависит от напряжённости магнитного поля, но очень сильно от температуры (исключение составляет большинство металлов, подробнее см. Парамагнетизм ).

 Магнитная восприимчивость некоторых парамагнитных веществ (c-восприимчивость 1 моля в нормальных условиях).*

*Числовые данные приведены в СГС системе единиц (симметричной).

  К П. относятся молекулярный кислород 0 ₂, щелочные и щёлочноземельные металлы, некоторые переходные металлы с недостроенными d-и f-слоями электронной оболочки, из соединений - NO, соли железа, кобальта, никеля, редкоземельных элементов. Существуют также П., у которых парамагнетизм обусловлен магнитным моментом ядер (например, ³He при температурах Т < 0,1 К).

Парамагнитный усилитель

Парамагни'тный усили'тель, квантовый усилитель СВЧ, рабочим веществом которого является кристалл с примесью парамагнитных ионов.

Парамарибо

Парамари'бо(Paramaribo), город, административный центр Суринама. 102,3 тыс. жителей (1971). Главный порт страны на левом берегу реки Суринам, в 20 кмот её впадения в Атлантический океан. Торговый центр. Пищевая (производство кокосового масла), деревообрабатывающая и др. промышленность. Вывоз риса, цитрусовых, бананов, креветок, древесины, сахара. В районе П.- алюминиевый завод.

Парамеры

Параме'ры(от пара...и греч. mйros - часть), 1) соответствующие друг другу правые и левые органы или их части у двустороннесимметричных животных. Один из П. всегда зеркально подобен другому. 2) Парные придатки копулятивного аппарата самцов некоторых насекомых.

Парамесвара

Парамесва'ра,правитель Малакки в 1402 (или 1403)-1424. Согласно исторической традиции, был суматранским (или яванским) принцем, женатым на принцессе из Маджапахита . Около 1400 появился в Тумасике (Сингапур), где убил местного правителя и захватил власть. Изгнанный сиамскими войсками из Тумасика, П. основал небольшое княжество в устье реки Малакка, в западной части Малаккского полуострова, ставшее ядром Малаккского султаната . При П. началось проникновение ислама в Малакку, куда П. привлекал мусульманских торговцев Северной Суматры. В 1414 П. принял ислам и имя Мегат Искандар-шах.

Параметр (в технике)

Пара'метрв технике, величина, характеризующая какое-либо свойство процесса, явления, системы, технического устройства. Например, в механических системах такими величинами являются масса, коэффициент трения, момент инерции, натяжение и т.п.; для тепловых процессов П. служат теплоёмкость, тепловой поток, температурный напор и т.д.; из электрических П. наиболее характерны сопротивление, индуктивность, ёмкость. Физические процессы, протекающие в системе, описываются уравнениями, связывающими переменные величины этих процессов. П. обычно входят в коэффициенты уравнений, они могут быть постоянными или переменными (зависящими от времени или координат системы).

  П. системы (устройства) могут быть сосредоточенными или распределёнными в пространстве (по одной, двум либо трём координатам). Характерный пример системы с распределёнными параметрами - линия электропередачи, у которой индуктивность, ёмкость, сопротивление (проводимость) распределены по всей длине линии; примером сосредоточенного параметра может служить нагрузка на балку, приложенная на малом по сравнению с длиной балки участке.

  М. М. Майзель.

Параметр (математич.)

Пара'метр(от греч. parametrуn - отмеривающий, соразмеряющий), величина, значения которой служат для различения элементов некоторого множества между собой. Например, в декартовых прямоугольных координатах уравнением ( х-а) ²+ ( у-b) ² =1 определяется множество всех окружностей радиуса 1 на плоскости хОу,полагая, например, а= 3, b= 4, мы выделяем из этого множества вполне определённую окружность с центром (3, 4), следовательно, аи bсуть П. окружности в рассматриваемом множестве. См. также Параметрическое представление функций.

Параметр потока отказов

Пара'метр пото'ка отка'зов,показатель надёжности ремонтируемых технических устройств. Характеризует среднее количество отказов ремонтируемого устройства в единицу времени; зависит от времени.

Параметр удара

Пара'метр уда'ра,прицельное расстояние, прицельный параметр, в классической теории рассеяния частиц - расстояние между рассеивающим силовым центром и линией первоначального движения рассеивающейся частицы.

Параметрит

Параметри'т(от пара...и греч. mйtга - матка), воспаление тазовой клетчатки, расположенной около матки . Вызывается чаще всего стафило- и стрептококками, кишечной палочкой, которые проникают в клетчатку из шейки матки (при абортах, особенно внебольничных), из её тела (после осложнённых родов), реже из др. органов (прямая кишка, мочевой пузырь). П. начинается на 2-й неделе послеродового или послеабортного периодов общим недомоганием, слабостью, ознобом, повышением температуры до 38-39 °С, небольшими болями внизу живота. Возникающий в клетчатке воспалительный инфильтрат доходит до стенок малого таза . Через 1-2 недели, как правило, происходит рассасывание инфильтрата. Нагноение наблюдается редко.

  Лечение в острой стадии: покой, холод на низ живота, антибиотики, противовоспалительные средства; в хронической стадии для рассасывания инфильтрата - физиотерапевтические процедуры. Профилактика- предупреждение занесения инфекции во время родов и абортов, борьба с незаконными абортами.

  Лит.:Бартельс А. В., Послеродовые инфекционные заболевания, М., 1973.

  А. П. Кирюгценков.

Параметрические генераторы света

Параметри'ческие генера'торы све'та,источники когерентного оптического излучения, основным элементом которых является нелинейный кристалл, в котором мощная световая волна фиксированной частоты параметрически возбуждает световые волны меньшей частоты. Частоты параметрически возбуждаемых волн определяются дисперсией света в кристалле. Изменение дисперсии среды, т. е. величины n, позволяет управлять частотой волн, излучаемых П. г. с.

  П. г. с. предложен в 1962 С. А. Ахмановым и Р. В. Хохловым (СССР). В 1965 были созданы первые П. г. с. Джорджмейном и Миллером (США) и несколько позднее Ахмановым и Хохловым с сотрудниками. Световая волна большой интенсивности (волна накачки), распространяясь в кристалле, модулирует его диэлектрическую проницаемость e (см. Нелинейная оптика ). Если поле волны накачки: Е _н = Е _ноsin (w _н t- к _н х +j _н) ( к _н =w _н/u _н - волновое число,j _н- начальная фаза), диэлектрическая проницаемость e изменяется по закону бегущей волны: e = e ₀[1 +msin (w _н t + к _н х+ j _н], где m =4pc Е _н0 /e ₀называется глубиной модуляции диэлектрической проницаемости, c -величина, характеризующая нелинейные свойства кристалла. У входной грани ( х =0) кристалла с переменной во времени диэлектрической проницаемостью e возбуждаются электромагнитные колебания с частотами w ₁и w ₂и фазами j ₁, j ₂, связанными соотношениями: w ₁+w ₂= w _ни j ₁+ j ₂= j _н, аналогично параметрическому возбуждению колебаний в двухконтурной системе (см. Параметрическое возбуждение и усиление электрических колебаний ). Колебания с частотами w ₁, w ₂распространяются внутри кристалла в виде двух световых волн. Волна накачки отдаёт им свою энергию на всём пути их распространения, если выполняется соотношение между фазами:

  j _н( х) =j ₁( х) +j ₂( х) +p/2 .(1)

  Это соответствует условию фазового синхронизма:

  к ₁ + к ₂ = к _н .(2)

  Соотношение (2) означает, что волновые векторы волны накачки к _ни возбуждённых волн k ₁и k ₂образуют замкнутый треугольник. Из (2) следует условие для показателей преломления кристалла на частотах w _н, w ₁, w ₂: n(w _н) ³ n(w ₂)+ [ n(w ₁) - n(w ₂)] w ₁/w _н.

  При фазовом синхронизме амплитуды возбуждаемых волн по мере их распространения в кристалле непрерывно увеличиваются:

  , (3)

  где d - коэффициент затухания волны в обычной (линейной) среде. Очевидно, параметрическое возбуждение происходит, если поле накачки превышает порог:  . В среде с нормальной дисперсией, когда показатель преломления nувеличивается с ростом частоты w, синхронное взаимодействие волн неосуществимо ( рис. 1 ). Однако в анизотропных кристаллах, в которых могут распространяться два типа волн (обыкновенная и необыкновенная), условие фазового синхронизма может быть осуществлено, если использовать зависимость показателя преломления не только от частоты, но и от поляризации волны и направления распространения. Например, в одноосном отрицательном кристалле (см. Кристаллооптика ) показатель преломления обыкновенной волны n ₀больше показателя преломления необыкновенной волны n _e ,который зависит от направления распространения волны относительно оптической оси кристалла. Если волновые векторы параллельны друг другу, то условию фазового синхронизма соответствует определённое направление, вдоль которого:

  2 n _e(w _н, J _с) = n ₀(w ₁) + n ₀(w _н-w ₁),

  2 n _e(w _н,J _с) = n ₀(w ₂) + n _e(w _н-w ₂). (4)

  Угол J _сотносительно оптической оси кристалла называется углом синхронизма, является функцией частот накачки и одной из возбуждаемых волн. Изменяя направление распространения накачки относительно оптической оси (поворачивая кристалл), можно плавно перестраивать частоту П. г. с. ( рис. 2 ). Существуют и др. способы перестройки частоты П. г. с., связанные с зависимостью показателя преломления nот температуры, внешнего электрического поля и т.д.

  Для увеличения мощности П. г. с. кристалл помещают внутри открытого резонатора , благодаря чему волны пробегают кристалл многократно за время действия накачки (увеличивается эффективная длина кристалла, рис. 3 ). Перестройка частоты такого резонаторного П. г. с. происходит небольшими скачками, определяемыми разностью частот, соответствующих продольным модам резонатора. Плавную перестройку можно осуществить, комбинируя повороты кристалла с изменением параметров резонатора.

  Во многих странах организован промышленный выпуск П. г. с. Источником накачки служит излучение лазера (импульсного и непрерывного действия) или его оптических гармоник. Существующие П. г. с. перекрывают диапазон длин волн от 0,5 до 4 мкм. Разрабатываются П. г. с., перестраиваемые в области l 10-15 мкм. Отдельные П. г. с. обеспечивают перестройку частоты в пределах 10% от w _н. Уникальные характеристики П. г. с. (когерентность излучения, узость спектральных линий, высокая мощность, плавная перестройка частоты) превращают его в один из основных приборов для спектроскопических исследований (активная спектроскопия и др.), а также позволяют использовать его для избирательного воздействия на вещество, в частности на биологические объекты.

  Лит.:Ахманов С. А., Хохлов Р. В., Параметрические усилители и генераторы света, «Успехи физических наук», 1966, т. 88, в. 3, с. 439; Ярив А., Квантовая электроника и нелинейная оптика, пер. с англ., М., 1973.

  А. П. Сухоруков.

Рис. 3. Нелинейный кристалл, помещенный в оптический резонатор; З ₁и З ₂- зеркала, образующие резонатор.

Рис. 2. а - условие синхронизма в нелинейном кристалле; J - угол между оптической осью кристалла и лучом накачки; J _с- направление синхронизма; б - изменение длины волнового вектора k _ннеобыкновенной волны накачки и обыкновенных генерируемых волн k ₁и k ₂при повороте кристалла; в - зависимость частот w ₁и w ₂генерируемых волн от J.

Рис. 1. Зависимость показателя преломления n от частоты волны w при нормальной дисперсии.

Параметрический полупроводниковый диод

Параметри'ческий полупроводнико'вый дио'д,полупроводниковый диод, относящийся к группе варакторных диодов, принцип действия которых основан на эффекте зависимости ёмкости р-n-перехода от приложенного к нему напряжения. В параметрических усилителях П. п. д. используют в качестве элемента с переменной ёмкостью, включаемого в колебательный контур усилителя (использование p-n-перехода с этой целью впервые предложено Б. М. Вулом в 1954); на П. п. д. подаётся постоянное обратное смещение (обычно - 0,3-2,0 в) и два переменных СВЧ (до нескольких сотен Ггц) сигнала - от генератора накачки и усиливаемый. П. п. д. отличаются низким уровнем собственных шумов, который зависит в основном от сопротивления полупроводникового материала и его температуры. Для повышения верхней границы полосы частот усиливаемых колебаний стремятся уменьшить ёмкость П. п. д. в рабочей точке C ₀и постоянную времени диода t _s= r _s• C ₀, где r _s -суммарное сопротивление объёма П. п. д., примыкающего к р-n-переходу, и контактов. Мощность колебаний накачки ограничивается допустимым значением обратного напряжения U _допна диоде. П. п. д. изготавливают чаще всего из кремния, германия, арсенида галлия. Значения основных параметров П. п. д., выпускаемых в СССР и за рубежом: C ₀=0,01- 2 пф, t _s= 0,1-2 nceк, U _доп= 6-10 ви диапазон рабочих температур 4-350 К.

  Лит.:Физические основы работы полупроводниковых СВЧ диодов, М., 1965; СВЧ- полупроводниковые приборы и их применение, пер. с англ., М., 1972.

  И. Г. Васильев.

Параметрический усилитель

Параметри'ческий усили'тель,радиоэлектронное устройство, в котором усиление сигнала по мощности осуществляется за счёт энергии внешнего источника (так называемого генератора накачки), периодически изменяющего ёмкость или индуктивность нелинейного реактивного элемента электрической цепи усилителя. П. у. применяют главным образом в радиоастрономии , дальней космической и спутниковой связи и радиолокации как малошумящий усилитель слабых сигналов, поступающих на вход радиоприёмного устройства, преимущественно в диапазоне СВЧ. Чаще всего в П. у. в качестве реактивного элемента используют параметрический полупроводниковый диод (ППД). Кроме того, в диапазоне СВЧ применяют П. у., работающие на электроннолучевых лампах, а в области низких (звуковых) частот -П. у. с ферромагнитным (ферритовым) элементом.

  Наибольшее распространение получили двухчастотные (или двухконтурные) П. у.: в сантиметровом диапазоне - регенеративные «отражательные усилители с сохранением частоты» ( рис. , а), на дециметровых волнах - усилители - преобразователи частоты ( рис. , б) (см. Параметрическое возбуждение и усиление электрических колебаний ). В качестве приёмного колебательного контура и колебательного контура, настраиваемого на вспомогательную, или «холостую», частоту (равную чаще всего разности или сумме частот сигнала и генератора накачки), в П. у. обычно используют объёмные резонаторы,внутри которых располагают ППД. В генераторах накачки применяют лавинно-пролётный полупроводниковый диод , Ганна диод , варактор

ный умножитель частоты и реже отражательный клистрон . Частота накачки и «холостая» частота выбираются в большинстве случаев близкими к критической частоте f _kpППД (т. е. к частоте, на которой П. у. перестаёт усиливать); при этом частота сигнала должна быть значительно меньшей f _kp .Для получения минимальных шумовых температур (10-20 К и менее) применяют П. у., охлаждаемые до температур жидкого азота (77 К), жидкого гелия (4,2 К) или промежуточных (обычно 15-20 К); у неохлаждаемых П. у. шумовая температура 50-100 К и более. Максимально достижимые коэффициент усиления и полоса пропускания П. у. определяются в основном параметрами реактивного элемента. Реализованы П. у. с коэффициентами усиления мощности принимаемого сигнала, равными 10-30 дб,и полосами пропускания, составляющими 10-20% несущей частоты сигнала.

  Лит.:Эткин В. С., Гершензон Е. М., Параметрические системы СВЧ на полупроводниковых диодах, М.. 1964; Лопухин В. М., Рошаль А. С., Электроннолучевые параметрические усилители, М., 1968; СВЧ - полупроводниковые приборы и их применение, пер. с англ., М., 1972; Копылова К. Ф., Терпугов Н. В., Параметрические емкостные усилители низких частот, М., 1973; Penfield P., Rafuse R., Varactor applications, Camb. (Mass.), 1962.

  В. С. Эткин.

Эквивалентные схемы параметрических усилителей: а - регенеративного; б - «с преобразованием частоты вверх»; u _вх- входной сигнал с несущей частотой f _c, u _н- напряжение «накачки»; u _вых1- выходной сигнал с несущей частотой f _c; u _вых2- выходной сигнал с несущей частотой (f _c+ f _н); Tp ₁- входной трансформатор; Тр ₂- выходной трансформатор; Тр ₂- трансформатор в цепи «накачки»; Д - параметрический полупроводниковый диод; L - катушка индуктивности колебательного контура, настроенного на частоту (f _c+ f _н); Ф _с, Ф _сн, Ф _н- электрические фильтры, имеющие малое полное сопротивление соответственно при частотах f _c, (f _c+ f _н), f _ни достаточно большое при всех других частотах.

Параметрическое бурение

Параметри'ческое буре'ние,проведение скважин в нефтегазоносных областях с целью получения геолого-геофизических параметров, необходимых для разведки. П. б.- составная часть первой стадии поискового этапа. Выбор места заложения скважин производится по данным региональных геолого-геофизических исследований. Глубина скважин обычно составляет 3-5 км, иногда свыше 7 км. Проходка скважин с отбором керна составляет 10-20% от общей их глубины. По керну определяют физические параметры (отражающие, преломляющие, плотностные, электрические, магнитные, акустические и др. свойства), литологический состав горных пород, уточняют стратиграфические границы и т.д.

  В результате П. б. и всех др. региональных исследований выявляются особенности геологического строения земной коры и зоны, благоприятные для скопления нефти, газа и других полезных ископаемых, а также определяются основные направления их поисков. См. также Бурение .

Параметрическое возбуждение и усиление электрических колебаний

Параметри'ческое возбужде'ние и усиле'ние электри'ческих колеба'ний,метод возбуждения и усиления электромагнитных колебаний, в котором усиление мощности происходит за счёт энергии, затрачиваемой на периодическое изменение величины реактивного параметра (индуктивности Lили ёмкости С) колебательной системы. На возможность использования параметрических явлений для усиления и генерации электрических колебаний впервые указали Л. И. Мандельштам и Н. Д. Папалекси , однако практическое применение параметрический метод нашёл лишь в 50-е гг. 20 в., когда были созданы параметрические полупроводниковые диоды с управляемой ёмкостью и разработаны малошумящие параметрические усилители СВЧ.

  Рассмотрим принцип параметрического усиления и генерации на примере простейшей системы - колебательного контура , состоящего из постоянных сопротивления R,индуктивности Lи ёмкости С, которая периодически изменяется во времени ( рис. 1 ). При резонансе ( , где w _с- частота усиливаемого сигнала, w ₀- собственная частота контура) заряд qна обкладках конденсатора изменяется по закону:

  q = q ₀sinw _c t = CQE ₀sinw _c t.(1)

  Здесь E ₀- амплитуда сигнала,   - добротность контура. Электростатическая энергия W,запасаемая в конденсаторе, равна:

  W= ( q ²/2 C) = ( q ² ₀/4 C) (1-cos 2w _c t). (2)

  Из (2) видно, что Wизменяется с частотой, равной удвоенной частоте сигнала. Если в момент, когда q = q ₀ ,ёмкость конденсатора Сскачком изменить на D С(например, раздвинуть пластины конденсатора), то заряд qне успеет измениться, а энергия Wизменится на величину (если D С/С<< 1):

  D W= - WD C/C. (3)

  Отсюда следует, что результирующее увеличение энергии в контуре при периодическом изменении Смаксимально, если уменьшать ёмкость в моменты, когда qмаксимально, а возвращать величину емкости к исходному значению при q =0. Это означает, что если изменять Сс частотой w _н= 2w _си с определённой фазой ( рис. 2 ), то устройство, изменяющее С, как бы «накачивает энергию» в контур дважды за период колебаний. Если, наоборот, увеличивать Св моменты минимальных значений q,то колебания в контуре будут ослабляться. В более общем виде условие эффективной накачки имеет вид: w _н= 2w _с /n,где n =1, 2, 3,... и т.д. При n =1 Сизменяется каждые четверть периода сигнала ( Т _с/4), при бо'льших n-через время, равное nT _c /2.

  Простейший одноконтурный параметрический усилитель обычно представляет собой колебательную систему, где ёмкость Сизменяется в результате воздействия гармонического напряжения от генератора накачки на полупроводниковый параметрический диод, ёмкость которого зависит от величины приложенного к нему напряжения. Конструктивно параметрический усилитель СВЧ представляет собой «волноводный крест» ( рис. 3 ); по одному из волноводов (см. Радиоволновод ) распространяется. усиливаемый сигнал, по другому - сигнал накачки. В пересечении волноводов помещается параметрический диод. Коэффициент усиления по мощности приближённо равен:

  , (4)

  где m =( С _макс- С _мин)/( С _макс+ С _мин) называется глубиной изменения ёмкости. При ( m/2) Q® 1 коэффициент усиления неограниченно растет, при ( m/2) Q³ 1 система превращается в параметрический генератор (см. Параметрическое возбуждение колебаний ). Основной недостаток одноконтурного параметрического усилителя - зависимость К _усот соотношения между фазами усиливаемого сигнала и сигнала накачки.

  Этого недостатка нет у параметрических усилителей, содержащих два контура и больше ( рис. 4 ). В двухконтурном параметрическом усилителе частота и фаза колебаний во втором («холостом») контуре автоматически устанавливаются так, чтобы удовлетворить условиям эффективной накачки энергии.