Выпуск № 6 (14), 2024
Содержание номера
|
Раздел 1. Вопросы экспериментальной электродинамики |
|
|
Термоэлектрический приёмник оптического излучения типа ТП-1 |
стр. 4 - 17 |
|
Аннотация Показана необходимость создания отечественного приёмника оптического излучения, способного измерять постоянные потоки оптического излучения в диапазоне освещённостей от 1 до 2000 Вт/м2, спектральном диапазоне от 0,5 до 20 мкм со временем измерения не более 2 с. Приведены характеристики наилучших отечественных термоэлектрических приёмников излучения, работающих в этих же диапазонах, но по совокупности характеристик не удовлетворяющих поставленным требования. Рассчитаны значения основных параметров приёмника, таких как коэффициент преобразования, постоянная времени. Выбрана «штыревая» конструкция чувствительного узла приёмника. По этой модели проведены расчёты составляющих теплопроводностей и составляющих теплоёмкостей элементов конструкции, а также рассчитано электрическое сопротивление приёмника. Разработана конструкция приёмника: чувствительный узел смонтирован на стандартной ножке, корпус приёмника имеет диаметр 15 мм, высота – 9 мм. Входное окно – селенид цинка, при необходимости можно использовать окна из других материалов. Разработан стенд для измерения коэффициента преобразования и для исследования его зависимости от уровня освещённости. В качестве образцового приёмника использовался термоэлектрический приёмник типа ПОИ-1, имеющий приёмный элемент в виде конуса, на котором расположена обмотка электрического замещения. Разработанный приёмник имел следующие основные характеристики: KП = (0, 5 ± 0, 2) В/Вт, постоянная времени τ = 0,4 с, время одного измерения tИЗМ ≤ 2с, сопротивление R = (0, 5±0, 2) Ом, размер приёмной площадки ΑП = (4×1) мм2, спектральный диапазон от 0,5 до 20 мкм, обнаружительная способность D* = 8 · 108 см· Гц0.5· Вт−1, что соответствует лучшим неохлаждаемым тепловым приёмникам излучения. Чернящее покрытие обеспечивает высокий коэффициент поглощения ελ ∼ 0, 93 − 0, 98 в диапазоне от 0,4 до 25 мкм. Граница основной погрешности Δ = 3, 5%. Ключевые слова: коэффициент преобразования КП, тепловая проводимость QΣ [Вт/град], постоянная времени c, суммарная теплоёмкость CΣ [Дж/град], неисключённая систематическая погрешность НСП %, СКО –среднее квадратическое отклонение, граница основной погрешности, образцовый приёмник излучения, термоэлектрический приёмник излучения
Thermoelectric optical radiation receiver type TP-1 Abstract It is shown that it is necessary to create a domestic optical radiation receiver capable of measuring constant optical radiation fluxes in the illumination range from 1 to 2000 W/m2, in the spectral range from 0.5 to 20 microns with a measurement time of no more than 2 seconds. The characteristics of the best domestic thermoelectric radiation receivers operating in the same ranges, but, according to the set of characteristics, do not meet the set requirements, are given. The receiver design has been developed: the sensing unit is mounted on a standard leg, the receiver body has a diameter of 15 mm, height – 9 mm. The entrance window is zinc selenide, if necessary, windows made of other materials can be used. A stand has been developed to measure the conversion coefficient and to study its dependence on the level of illumination. A thermoelectric receiver of the POI-1 type was used as an exemplary receiver, having a receiving element in the form of a cone on which an electric substitution winding is located. The developed receiver had the following main characteristics: KP = (0, 5 ± 0, 2) V/W, time constant τ = 0, 4 s, time of one measurement T =≤ 2 s, resistance R = (0.5 ± 0.2) ohms, size of the receiving area ΑP = (4 × 1) mm2, spectral range from 0.5 to 20 microns, detection capacity D* = 8 · 108 см· Hz0.5· W−1, which corresponds to the best uncooled thermal radiation receivers.The blackening coating provides a high absorption coefficient of ελ ≈ 0, 93 − 0, 98 in the range from 0.4 to 25 microns. The limit of the basic error Δ = 3, 5%. Keywords: conversion coefficient КP , thermal conductivity QΣ [W/deg], time constant C, total heat capacity CΣ[J/deg], non–excluded systematic error NSP %, COEX -mean square deviation, boundary of the basic error, exemplary radiation receiver, thermoelectric radiation receiver |
|
|
Использование антенны с корректирующей линзой для измерения параметров рассеяния материалов на бистатическом стенде |
стр. 18 - 27 |
|
Аннотация В работе представлен бистатический измерительный стенд сантиметрового диапазона длин волн, модифицированный с помощью использования антенн с корректирующими линзами в качестве приемника и передатчика. Оптимизированная линза с рассчитанными параметрами была напечатана на 3D-принтере. Данная конструкция позволяет создать распределение поля с приемлемыми характеристиками в области размещения исследуемого объекта в широкой полосе частот. При проведении измерения коэффициента зеркального отражения материала в свободном пространстве большое влияние на результаты измерения оказывают дифракционные эффекты на краях образца, которые можно уменьшить, сформировав оптимальное поле в области размещения исследуемого образца. С использованием метода моментов было проведено численное моделирование измерения коэффициента зеркального отражения на модернизированном бистатическом стенде с линзой и в плоском поле. Были проведены экспериментальные исследования коэффициента отражения от материала в квазиплоском поле и в поле, созданном антенной с корректирующей линзой. Результаты расчетов и экспериментов показали, что применение антенны с корректирующей линзой позволяет повысить точность измерения коэффициента зеркального отражения в широком частотном и угловом диапазонах. Ключевые слова: FEKO, метод моментов, гиперболическая линза, краевые эффекты, бистатические измерения, коэффициент отражения
Usage an antenna with a corrective lens to measurement scattering parameters of materials on a bistaticfacility Abstract In this paper a bistatic measuring facility for the centimeter wavelength range, modified by using antennas with correcting lenses as a receiver and transmitter is presented. An optimized lens with the calculated parameters was printed on a 3D printer (2 pieces). This design allows creating a field distribution with acceptable characteristics in the area of the studied object in a wide frequency band. When measuring the specular reflection coefficient of a material in free space, the measurement results are greatly influenced by diffraction effects at the edges of the sample, which can be reduced by forming an optimal field in the area of the studied sample. Using the method of moments, numerical simulation of measuring the specular coefficient on a modified bistatic facility with a lens and in a flat field were carried out. Experimental studies of the reflection coefficient from the material in a quasi-flat field and in the field created by an antenna with a correcting lens were carried out. The results of calculations and experiments showed that the use of an antenna with a correcting lens allows increasing the accuracy of measuring the specular reflection coefficient in a wide frequency and angular ranges. Keywords: FEKO, method of moments, hyperbolic lens, edge effects, bistatic measurements, reflection coefficient, anechoic chamber |
|
|
Раздел 2. Взаимодействие электромагнитного поля с материалами |
|
|
Усиление электромагнитного излучения молекул в пластиковых микросферах с серебряной шляпкой |
стр. 28 - 35 |
|
Аннотация Изучается электродинамическая дипольная модель излучения молекул, помещенных в различные металлические оболочки. Модель качественно описывает вторичное излучение от сферических диэлектрических микрочастиц, покрытых серебряными нанослоями—«шляпками» различной формы. Серебряные наношляпки работают как плазмонные наноантенны и дают усиление сигнала гигантского комбинационного рассеяния (ГКР). Рассчитано изменение плотности потока энергии, излучаемой диполем, в зависимости от толщины нанослоя серебра поверх микрочастиц полистирола. Показано, что толщина и форма серебряных наношляпок существенно влияют на резонансные характеристики микрочастиц. Ключевые слова: ГКР, микросферы полистирола, усиление плотности потока энергии
Amplification of electromagnetic radiation of molecules in plastic microspheres with a silver cap Abstract An electrodynamic dipole model of radiation of molecules placed in various metal shells is studied. The model qualitatively describes secondary radiation from spherical dielectric microparticles coated with silver nanolayers — “caps” of various shapes. Silver nanocaps operate as plasmonic nanoantennas and provide surface-enhanced Raman scattering (SERS) signal. The change in the energy flux density emitted by the dipole is calculated depending on the thickness of the silver nanolayer on top of the polystyrene microparticles. It is shown that the thickness and shape of the silver nanocaps significantly affect the resonance characteristics of the microparticles. Keywords: SERS, polystyrene microspheres, energy flux density enhancement |
|
|
Раздел 3. Методические заметки |
|
|
Вынужденное излучение как пороговое явление |
стр. 36 - 40 |
|
Аннотация Показано, что вынужденное излучение по существу является тем же спонтанным излучением, но излучение фотона происходит не в пустую моду, а в моду, содержащую фотоны. По количеству фотонов в этой моде явление носит пороговый характер. Ключевые слова: тепловое излучение, комбинационное рассеяние, спонтанное и вынужденное излучение, открытые системы
Stimulated emission as a threshold phenomenon Abstract It is shown that stimulated emission is essentially the same spontaneous emission, but the emission of a photon occurs not in an empty mode, but in a mode containing photons. According to the number of photons in this mode, the phenomenon has a threshold character. Keywords:hermal radiation, Raman scattering, spontaneous and stimulated emission, open systems |