of the sample with an accuracy of the sample thickness measurement no worse than
±
100
μ
m. This imprecision is much smaller than the ordinary technique permits.
Reconstruction of THz optical properties of the sample is implemented by means of the
error functional minimization. The functional is based on two functions: experimental
complex transfer function of the sample and quasi-Fabry-Perot-model of the sample
transfer function. The algorithm is programmed and experimentally approved.
Keywords
:
terahertz technology, terahertz pulsed spectroscopy, inverse ill-posed
problem of electrodynamics, terahertz spectral characteristics, complex refractive
index of medium.
Введение.
Диапазон частот терагерцового (ТГц) излучения распо-
ложен между инфракрасной (ИК) и микроволновой областями элек-
тромагнитного спектра: 0,1. . . 10 ТГц [1, 2]. ТГц-излучение обладает
уникальными особенностями: низкой ионизирующей способностью;
высокой проникающей способностью; специфическими механизма-
ми поглощения веществом. Поглощение ТГц-излучения средой обу-
словлено изменениями, происходящими в спектре энергетических
уровней молекулы вещества и связанными с вращательными и коле-
бательными степенями свободы молекулы. Перечисленные особенно-
сти делают ТГц-оптотехнику уникальным инструментом для решения
многочисленных фундаментальных и прикладных задач. Особый ин-
терес представляют исследования диэлектрических свойств воды,
водных растворов электролитов и биологических тканей с помощью
ТГц-спектроскопии. Указанные среды имеют богатый спектр враща-
тельных и колебательных уровней, претерпевающий существенные
изменения при изменениях условий окружающей среды [5–7]. На
микроволновую и ТГц-области шкалы электромагнитных волн прихо-
дится существенная часть реликтового излучения космоса [8].
ТГц изображающие системы и ТГц-спектроскопия могут исполь-
зоваться для решения задач обеспечения безопасности жизнедеятель-
ности человека в общественных местах [9], для неразрушающего кон-
троля полимерных конструкционных материалов [10–12], для ранней
неинвазивной диагностики заболеваний организма человека (онколо-
гических заболеваний кожи [13, 14], груди [15, 16] и кишечника [17]),
ожогов [18], деминерализации зубной эмали [19, 20], а также для не-
разрушающих исследований объектов искусства [21].
С момента первых упоминаний об электромагнитном ТГц-излуче-
нии Г. Рубенсом, изучавшим тепловое ТГц-излучение абсолютно чер-
ного тела в 1897 г. [22], а также Глагольевой-Аркадьевой, разработав-
шей в 1924 г. сравнительно мощный источник ТГц-волн [23], глав-
ной проблемой ТГц-оптотехники является отсутствие эффективных
методов генерации и детектирования ТГц-волн. Несмотря на наличие
успешных разработок в области элементной базы ТГц-оптотехники,
связанных с использованием новейших материалов при создании ТГц-
источников, детекторов и модуляторов [24–26], в настоящее время
70
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Естественные науки”. 2014. № 3
