УДК 621.372.2,
537.876.45
Анализ работы
пассивного лучеводного спектрометра с охлаждаемым селективным приемником
В. В. Завьялов
Институт физических проблем им. П.Л. Капицы
РАН,
Московский
физико-технический институт (государственный университет)
Статья получена 3 января 2015 г.
Аннотация. Представлена
методика расчета потоков излучения и выведены формулы для вычисления
коэффициентов отражения (R) и пропускания (T) образцов при использовании
пассивного спектрометра, состоящего из холодной (с температурой жидкого гелия)
и теплой (с комнатной температурой) камер, соединенных между собой лучеводом.
Селективный приемник располагается в холодной камере. В теплой камере,
перекрывая апертуру многоволновой моды лучевода и по нормали к ней, помещен
механический зеркальный обтюратор, позволяющий использовать модуляционную
методику и синхронное детектирование сигналов. При измерениях с образцом, он
устанавливается а) перед обтюратором и б) после обтюратора. Полученные при
этих позициях сигналы от селективного приемника позволяют вычислить
коэффициенты R и T образца. Данная методика предназначена для работы со слабым
тепловым излучением терагерцового диапазона длин волн, в котором охлаждаемые
приемники практически не имеют альтернативы, а активная спектроскопия с
использованием интенсивного источника излучения затруднена или нежелательна.
Ключевые слова: терагерцовая
спектроскопия, пассивная спектроскопия, радиометрия, тепловое излучение,
лучевод.
Abstract. The procedure of
measurements and the formulas for calculating the sample's reflection (R) and transmission (T)
coefficients with the use of a passive terahertz spectrometer are presented. The
passive spectrometer comprises of cold and room-temperature chambers
interconnected via a multimode waveguide (light pipe). Spectral selective
liquid helium-cooled detector is placed at the cold side, and a specular
disk shutter is positioned near the room-temperature end of the light pipe.
The metered coefficients R and T can be calculated as a result of
the two consecutive synchronous detection measurements — with the specimen
placed before and after the shutter. Passive terahertz spectrometry based on
the selective cooled detectors is a good alternative to active one when the use
of a sophisticated teraherz radiation source is difficult or undesirable.
Key words: Terahertz spectroscopy,
passive spectroscopy, radiometry, thermal radiation, light-pipe.