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.