114
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. «Естественные науки». 2012
Особенности взаимодействия ТГц излучения с конденсированным
веществом и возможности структурной идентификации фазового со-
стояния при помощи ТГц изображающих систем сегодня изучены
недостаточно. Такие системы могут найти применение в биомеди-
цинских приложениях, при производственном и эксплуатационном
контроле конструкций из полимерных композиционных материалов,
в том числе, наномодифицированных полимеров.
Особенным веществом для биологических систем Земли явля-
ется вода, которая привлекает внимание исследователей не толь-
ко ввиду большого числа аномальных свойств (в отличие от дру-
гих жидкостей), но и ввиду важности физического, химического
и биологического понимания воды для всех наук о жизни. Одной из
перспективных областей применения ТГц спектроскопии является
создание нового биомедицинского диагностического оборудования
для идентификации опухолевых заболеваний кожи. Вместе с тем,
ТГц спектральные исследования воды при различных температу-
рах, в том числе в окрестности точки фазового перехода, ранее не
проводились.
В лаборатории «Терагерцовая оптотехника» НОЦ «Фотоника
и ИК-техника» были проведены эксперименты по определению
спектральных зависимостей показателя преломления и удельного ко-
эффициента поглощения ТГц излучения по амплитуде тонким слоем
воды (100 мкм) в области ТГц частот. Также измерено изменение ко-
эффициента пропускания образца по амплитуде сигнала в процессе
плавления льда.
Рассмотрим методику проведения эксперимента и вычисление оп-
тических характеристик тонкого слоя воды путем анализа проходя-
щего через образец ТГц излучения. На рис. 1 схематично представ-
лена измерительный отсек ТГц спектрометра в процессе регистрации
сигнала образца (
а
) и базового сигнала (
б
). Сигнал образца – сигнал,
проходящий через кювету, состоящую из двух плоскопараллельных
пластин, в которой закреплен образец с известной толщиной. Базовый
сигнал – сигнал, проходящий через пустую кювету.
Предположим, что на кювету падает полихроматическая плоская
волна:
~
E
inc
(
ω
) =
E
0
(
ω
)exp(
i
(
ωt
–
k
air
(
ω
)
x
)),
(1)
где
E
0
(
ω
) – амплитуда спектральных составляющих полихроматиче-
ской волны;
ω
– частота излучения;
k
air
(
ω
) – спектральная зависимость
волнового числа в воздухе;
x
– координата, вдоль которой распростра-
няется волна;
t
– время.
1 3,4,5,6,7