Методики УНУ ЦКП-7

РАД спектрометр

Методика измерения на спектрометре с синтезатором частот и радиоакустическим детектированием поглощения

РАД спектрометр с синтезатором частот позволяет исследовать профили поглощения молекулярных спектральных линий в миллиметровом и субмиллемтровом дипазаноах длин волн при изменении давления газа от десятков мТорр до десятков Торр. Благодаря такому широкому диапазону рабочих давлений РАД спектрометр является идеальным прибором для измерения праметров столкновения спектральных линий, в первую очередль коэффициентов расширения давления и сдвига. Упрощенная блок-диаграмма РАД спектрометра приведена на рисунке. Подробно методика измерений на РАД спектрометре приведена в публикациях:
1. [скачать] M.Yu. Tretyakov, M.A. Koshelev, D.S. Makarova, M.V. Tonkov/ Precise Measurements of Collision Parameters of Spectral Lines with a Spectrometer with Radioacoustic Detection of Absorption in the Millimeter and Submillimeter Ranges// Instruments and Experimental Techniques, 2008, Vol. 51, No. 1, pp. 78–88.
2. [скачать] G.Yu. Golubiatnikov, M.A. Koshelev, A.I. Tsvetkov, A.P. Fokin, M.Yu. Glyavin, M.Yu. Tretyakov/ Sub-Terahertz High-Sensitivity High-Resolution Molecular Spectroscopy With a Gyrotron// IEEE Transactions on Terahertz Science and Technology, 2020, Vol. 10, No. 5.

Аттестация методики: нет

Резонаторный спектрометр

Методика измерения на резонаторном спектрометре

Ключевой элемент измерительной установки - классический открытый резонатор Фабри—Перо с добротностью порядка 10⁶. Измеряемыми величинами являются резонансные частоты и ширины резонансной кривой пустого и нагруженного резонатора. В состав спектрометра входят источники излучения — ЛОВ, снабжённые прецизионной цифровой системой управления частотой, разработанной на основе фазовой автоподстройки частоты по гармонике управляемого компьютером синтезатора с опорным квантовым стандартом частоты. Для записи формы резонансной кривой резонатора разработана система быстрого сканирования частоты в режиме фазовой автоподстройки с сохранением фазы излучения при переключениях, позволяющая минимизировать искажения отклика резонатора из-за дрейфа центральной частоты резонанса за время записи. Каждая запись обрабатывается лоренцевой кривой, определяется её ширина и далее усредняются уже ширины резонансных кривых. Для исключения влияния атмосферного поглощения при работе с образцами со сверхмалым поглощением, а также во время низко- и высокотемпературных исследований резонатор размещается в колпаке с сухим азотом. Блок-диаграмма резонаторного спектрометра приведена на рисунке. Подробно методика измерений на резонаторном спектрометре приведена в публикациях:
1. [скачать] A.F. Krupnov, M.Yu. Tretyakov, V.V. Parshin, V.N. Shanin, S.E. Myasnikova/ Modern Millimeter-Wave Resonator Spectroscopy of Broad Lines// Journal of Molecular Spectroscopy, 2000, Vol.202, pp. 107–115.
2. [скачать] V.V. Parshin, M.Yu. Tretyakov, M.A. Koshelev, E.A. Serov/ Instrumental Complex and the Results of Precise Measurements of Millimeter- and Submillimeter-wave Propagation in Condensed Media and the Atmosphere // Radiophysics and Quantum Electronics, 2009, Vol. 52, No. 8.
3. [скачать] M.A. Koshelev, G.Yu. Golubiatnikov, I.N. Vilkov, M.Yu. Tretyakov/ Instrumental Complex and the Results of Precise Measurements of Millimeter- and Submillimeter-wave Propagation in Condensed Media and the Atmosphere // Journal of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer, 2018, Vol. 205, pp. 51-58.

Аттестация методики: нет

Спектрометр на основе провала Лэмба

Методика измерения на спектрометре на основе провала Лэмба

Спектрометр работает следующим образом. Исследуемый газ (или смесь газов) инжектируется до нужного давления 10⁻⁴÷10⁻¹ торр в предварительно откачанную до 10⁻⁶ торр ячейку спектрометра. Давление газа измеряется прецизионными мембранными датчиками «MKS Baratron». Ячейка спектрометра представляет собой трубу с длиной 2 м и диаметром 113 мм, сделанную из нержавеющей стали, внутренняя поверхность ячейки отполирована. Оптические вакуумные окна изготовлены из полиэтилена высокой плотности и имеют конусообразную форму с целью уменьшения амплитуды стоячей волны между ними. Сформированный рупорной антенной и линзой пучок линейно поляризованного излучения миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов проходит через ячейку с газом, отражается с поворотом плоскости поляризации на 90^◦ и после обратного прохождения через ячейку направляется проволочным поляризатором на низкотемпературный (T = 4,2 К) болометр или полупроводниковый детектор. По мере прохождения излучения через поглощающий слой газа с толщиной L интенсивность излучения уменьшается по экспоненциальному закону. Зависимость профиля спектральной линии от частоты излучения определяется как столкновениями поглощающих молекул (профиль Лоренца), так и их тепловым движением (профиль Доплера), а в нелинейном случае также мощностью излучения. В субдоплеровском режиме при насыщении населённостей уровней молекулярного перехода встречными волнами на вершине доплеровского контура линии образуется узкий провал — провал Лэмба, ширина и глубина которого зависят от давления газа в ячейке, плотности потока энергии, соотношения интенсивностей встречных волн и спектра излучения Блок-схема спектрометра на основе провала Лэмба. Подробно методика измерений на спектрометре на основе провала Лэмба приведена в публикациях:
1. [скачать] G.Yu. Golubiatnikov, S.P. Belov, I.I. Leonov, A. F. Andriyanov, I.I. Zinchenko, A.V. Lapinov, V.N. Markov, A.P. Shkaev, A. Guarnieri/ Precision sub-Doppler Millimeter and submillimeter Lamp-Dip Spectrometer// Radiophysics and Quantum Electronics, 2014, Vol. 56, No. 8–9.
2. [скачать] G.Yu. Golubiatnikov, S.P. Belov, A.V. Lapinov/ The Accuracy of Measurements of the Spectral-Line Frequencies in the Studies of the Rotational Transitions of the ¹⁶O¹²C³²S Molecule in the Millimeter and Submillimeter Wave Ranges// Radiophysics and Quantum Electronics, 2016, Vol. 58, No. 8.

Аттестация методики: нет