Восстановление профиля диэлектрической проницаемости среды с помощью терагерцовой спектроскопии

Разработан метод решения обратной задачи по восстановлению зависимости диэлектрической проницаемости бездисперсионной среды, не обладающей поглощением, от глубины (профиля диэлектрической проницаемости) на основе обработки сигналов с терагерцового спектрометра. Восстановление профиля диэлектрической проницаемости осуществляется поэтапно. На первом этапе из сигналов терагерцового спектрометра восстанавливается импульсный отклик исследуемой среды. При вычислении импульсного отклика решаются проблемы фильтрации его низкочастотной и высокочастотной шумовых составляющих, а также интерполяции импульсного отклика в области низких частот. На втором этапе из импульсного отклика исследуемой среды методом вложенных операторов рассеяния восстанавливается профиль диэлектрической проницаемости. Проведена апробация разработанного алгоритма, включавшая исследование сред с известными профилями диэлектрической проницаемости.

Литература

[1] Lee Y.-S. Principles of terahertz science and technology. Springer, 2009. 340 p.

[2] Царев М.В. Генерация и регистрация терагерцового излучения ультракороткими лазерными импульсами. Нижний Новгород: Нижегородский государственный университет им. Н.И.Лобачевского, 2010. 74 c.

[3] Зайцев К.И., Фокина И.В., Федоров А.К., Юрченко С.О. Анализ спектральных характеристик воды и льда в ТГц-области спектра в процессе фазового перехода // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки. Спецвыпуск "Моделирование физических и технических процессов", 2012.

[4] Зайцев К.И., Карасик В.Е., Королева С.А., Фокина И.Н. Исследование возможности использования терагерцовых изображающих систем для медицинской диагностики // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. "Приборостроение". 2012. № 4.

[5] Pickwell E., Wallace V.P., Cole B.E. A comparison of terahertz pulsed imaging with transmission microradiography for depth measurement of enamel demineralisation in vitro // Caries Research. 2007. 41:49-55.

[6] Гринев А.Ю., Темченко В.С., Ильин Е.В. Два подхода к восстановлению параметров плоскопараллельных сред при короткоимпульсном сверхширокополосном зондировании // Успехи современной радиоэлектроники. 2009. № 1, 2.

[7] Алексин С.Г., Лебедев С.Г., Дробахин О.О. Восстановление профиля диэлектрической проницаемости слоистых структур с использованием метода Гельфранда–Левитана–Марченко // Радиофизика, информатика, управление. 2009. № 2.

[8] Kristensson G., Krueger R.J. Direct and inverse scattering in the time domain for a dissipative wave equation. II. Simultaneous reconstruction of dissipation and phase velocity profiles // J. Math. Phys. 1986. 27.

[9] Kristensson G., Krueger R.J. Direct and inverse scattering in the time domain for a dissipative wave equation. III. Scattering operators in the presence of a phase velocity mismatch // J. Math. Phys. 1987. 28.

[10] Kristensson G., Krueger R.J. Direct and inverse scattering in the time domain for a dissipative wave equation. IV. Use of phase velocity mismatches to simplify inversions // Inverse Problems. 1989. No. 5.

[11] Kristensson G. Direct and inverse scattering from dispersive media – Green’s functions and invariant imbedding techniques // Electromagnetic Theory. Lund Institute of Technology. 1990.

[12] Fuks P., Kristensson G., Larson G. Permittivity profile reconstruction using transient electromagnetic reflection data // Electromagnetic Theory. Lund Institute of Technology. 1990.

[13] THz Materials & Components – Tydex J.S. Co.: http://www.tydexoptics.com/products/thz_optics/thz_materials

[14] Fuks P., Karlsson A., Larson G. Direct and inverse scattering from dispersive media // Electromagnetic Theory. Lund Institute of Technology. 1993.