17.5. МАЗЕРЫ С ДВУМЯ УРОВНЯМИ
17.5.1. Методы ядерного резонанса
Мазер с двумя уровнями основан на явлении ядерного резонанса, условие которого.
дает частоты, примерно в тысячу раз меньшие, чем при электронном резонансе. Однако рассмотрение этих высокочастотных колебаний
полезно потому, что оно является основой для методов, применяющихся в диапазоне сверхвысоких частот. Первые исследования [354] ядерного резонанса в молекулярных пучках были позднее распространены на твердые тела [42, 43, 351]. Применяемые методы достаточно хорошо разработаны в работах [44, 189, 333, 370], и проведены измерения с большим классом веществ [153]. В общем случае образец помещается в магнитное поле соленоида, а резонанс обнаруживается по поглощению небольшого количества мощности. Кроме того, можно использовать и отдельную катушку, в которой момент прецессии будет возбуждать высокочастотное поле. В любом случае величина приложенного магнитного поля проходит через величину, определяемую уравнением (17.78). При больших высокочастотных полях происходит насыщение [358].
С большим успехом применяется импульсная методика, когда ядерный резонанс наблюдается в переходном режиме. При нутационном резонансе 
входная высокочастотная мощность модулирована импульсами, а выходная мощность наблюдается на осциллографе. Высокочастотный импульс наблюдается модулированным по амплитуде (из-за ядерного резонанса), причем модуляция носит экспоненциально затухающий характер вследствие влияния релаксации. Частота модуляции проявляется в виде последовательностей синусоидальных волн с частотой
амплитуда которых затухает с постоянной времени 
Метод спинового эха [190, 191] требует наблюдения за результирующим индуцированным сигналом, который сопровождает импульс. Можно считать, что в результате воздействия мощного импульса оси ядерных моментов оказываются ориентированными в плоскости, перпендикулярной направлению приложенного поля. Затем моменты начинают прецессировать относительно основного поля и скорость затухания индуцированного поля определяется временем, за которое моменты (снова) приобретут беспорядочную ориентацию. Если через время, меньшее 
подать второй импульс, то можно считать, что вектор намагниченности поворачивается на 180°. После воздействия второго импульса векторы моментов опять поворачиваются в перпендикулярной плоскости, но направление вращения (по сравнению с первым импульсом) меняется. Через короткий отрезок времени векторы становятся синфазными и возникающее взаимодействие между двумя вращающимися составляющими намагниченности приводит к излучению эхо-импульса. Модификация этого метода связана [73] с использованием второго импульса, в два раза более мощного, чем первый.
Инверсию энергетических уровней можно также получить путем адиабатического быстрого прохождения, при котором частота или магнитное поле проходят через резонансное значение. Отрица: тельной спиновой температуры можно добиться [350] за счет внезапного быстрого обращения поля за время, малое по сравнению
с периодом прецессии. Было предсказано [3311, что поглощение при ядерном резонансе возрастало бы, если входная мощность была бы достаточна для насыщения поглощения, вызываемого электронным резонансом; при этом индуцируются переходы, которые изменяют обычное больцмановское распределение уровней сверхтонкой структуры [75].
