Анализ работы пассивного лучеводного спектрометра с охлаждаемым селективным приемником
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.
- лучевод
- Lightpipe
- терагерцовая спектроскопия
- пассивная спектроскопия
- радиометрия
- тепловое излучение
Abstract (in English)
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.
Для цитирования
Завьялов В.В. Анализ работы пассивного лучеводного спектрометра с охлаждаемым селективным приемником // Журнал радиоэлектроники. – 2015. – № 1.
Литература
- Rodgers C.D., «Retrieval of Atmospheric Temperature and Composition From Remote Measurements of Thermal Radiation» // Rev. Geophysics and Space Physics, vol. 14, pp. 609-624, Nov. 1976.
- Kikuchi K., Kohjiro S., Yamada T., Shimizu N. and Wakatsuki A., «Compact terahertz passive spectrometer with wideband superconductor-insulator-superconductor mixer» //Rev Sci. Instr. Vol. 83, 023110, 2012.
- Богомолов Г.Д., Завьялов В.В., Зотова Е.А., Шампаров Е.Ю., «Быстродействующий перестраиваемый детектор излучения субмиллиметрового диапазона на циклотронном резонансе в InSb» // ПТЭ 2002, вып. 1, стр.87-95.
- Родэ, С.В., Шампаров Е.Ю. Установка для быстрой терагерцовой спектрометрии тонких диэлектрических материалов // Дизайн и технологии. 2010. № 18. С. 47-52.
- Hawthorn D.G. and Timusk T., «Transmittance of skew rays through metal light pipes» // Appl. Opt., vol. 38, no. 13, pp. 2787-2794, May 1999.
- Рытов С.М., Кравцов Ю.А., Татарский В.И. Введение в статистическую радиофизику, ч.2, гл.3, М.:Наука 1978.
- Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика: том V, Статистическая физика, 5-е изд., ч.I, §63. М.: ФИЗМАТЛИТ 2002.