Стр. 1 - К.И. Зайцев, И.Н. Фокина, А.К. Федоров, С.О. Юрченко - Анализ спектральных характеристик воды и льда в терагерцовой области спектра в процессе фазового перехода
Упрощенная HTML-версия
113
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. «Естественные науки». 2012
УДК 536.421
К. И. З а й ц е в, И. Н. Ф о к и н а, А. К. Ф е д о р о в,
С. О. Ю р ч е н к о
АНАЛИЗ СПЕКТРАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК
ВОДЫ И ЛЬДА В ТЕРАГЕРЦОВОЙ ОБЛАСТИ
СПЕКТРА В ПРОЦЕССЕ ФАЗОВОГО ПЕРЕХОДА
Приведены результаты анализа спектральных характеристик воды
в терагерцовойобластиспектраприкомнатнойтемпературеи в про-
цессефазового перехода плавления льда. Представлены спектральные
зависимости показателя преломления и коэффициента удельного по-
глощения терагерцового излучения по амплитуде для воды в жидком
состоянии при комнатной температуре; зависимость амплитудного
коэффициента пропускания слоя воды толщиной 100 мкм от времени
в процессе фазового перехода из кристаллического в жидкое состо-
яние. Показано, что коэффициент амплитудного пропускания воды
снижается во всем рассматриваемом спектральном диапазоне от
0,1 ТГц до 2,6 ТГц в процессе плавления льда.
E-mail:
Ключевые слова:
терагерцовая спектроскопия, фазовый переход, неупорядо-
ченные структуры, конденсированное состояние, вода.
Диапазон частот терагерцового (ТГц) излучения лежит между ин-
фракрасной и микроволновой областями электромагнитного спектра.
Считается, что область ТГц волн начинается с 0,1 ТГц и заканчива-
ется на 10 ТГц (в длинах волн – от 3 мм до 30 мкм). Терагерцовое
излучение обладает рядом характерных особенностей [1]: низкая ио-
низирующая способность, сильное поглощение водой, высокая про-
никающая способность в диэлектрические материалы. В области ТГц
частот поглощение излучения веществами обусловлено процессами
переходов между вращательными и колебательными уровнями моле-
кулярных систем.
В ТГц области спектра существует специфический вид спектро-
скопии – спектроскопия с временным разрешением, принцип дей-
ствия которой предполагает зондирование исследуемого объекта им-
пульсом ТГц излучения длительностью всего 1…2 пс и регистрацию
отраженного или прошедшего через объект сигнала – временной за-
висимости напряженности электрического поля ТГц электромагнит-
ной волны – с высоким временным разрешением (~100…200 фс). Тот
факт, что короткий импульс ТГц излучения содержит в себе спект-
ральные составляющие от 0,1 ТГц до до 3 ТГц, позволяет анализиро-
вать спектральные характеристики исследуемого образца. Подробно
принципы ТГц спектроскопии изложены в работе [1].
