Диссертация (1025280), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Разработанный метод определения комплексной диэлектрической проницаемости сильно поглощающих средв терагерцовом диапазоне может быть использован для исследования физических свойств сильно-поглощающих конденсированных сред в научноисследовательских лабораториях, для создания методов неразрушающегоконтроля композиционных материалов и керамик на предприятиях, производящих конструкционные материалы, для регистрации и систематизациидиэлектрических характеристик биологических тканей в профильных медицинских учреждениях.
По оценкам специалистов, предложенный метод ана-9лиза терагерцовой комплексной диэлектрической проницаемости пигментныхневусов кожи может использоваться для создания новых методов диагностики диспластических невусов и меланомы кожи in situ.Сапфировые фотонно-кристаллические волноводы могут быть применены для передачи терагерцового излучения к объекту исследования при проведении медицинской диагностики заболеваний и неразрушающего контроляматериалов.Достоверность результатов основана на корректном рассмотренииисследуемых физических процессов, использовании правомерных допущений, корректном применении методов исследования, а также на соответствиирезультатов теоретических и экспериментальных исследований.Реализация и внедрение результатов исследований. Результатыдиссертации использованы в Институте физики твердого тела Российскойакадемии наук, Первом Московском государственном медицинском университете имени И.М. Сеченова, в учебном процессе кафедры лазерных и оптикоэлектронных систем МГТУ им.
Н.Э. Баумана. Внедрение подтверждено соответствующими актами.Научные исследования в рамках диссертационной работы поддержаны грантами Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ),проекты # 14-08-31124, 14-08-31102, 14-02-00256, 14-02-00781 и 15-38-21009,грантами Российского научного фонда (РНФ), проекты # 14-15-00758 и 1429-00277, Стипендией президента Российской Федерации по приоритетнымнаправлениям модернизации и технологического развития экономики России за 2013 и 2014 года, а также Премией Правительства Москвы молодымученым за 2015 год.Апробация результатов работы.
Основные результаты диссертациидокладывались на 18 международных научных мероприятиях:∙ конференции «17th International Conference «Laser Optics 2016»,г. Санкт-Петербург, Россия, 27 июня ҫ 1 июля 2016 г.;∙ конференции «The First BRICS Conference on Photonics 2016», Инновационный Центр Сколково, г. Москва, Россия, 30ҫ31 мая 2016 г.;∙ конференции «Interdisciplinary Research Projects Organization in theFormat of Multilateral Cooperation», состоявшейся в рамках Международного консорциума «Scientiҥc Consortium on Terahertz Photonics and10∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙Optoelectronics», г.
Москва, Россия, 17 декабря 2015 г.конференции «IX International Conference of Young Scientists andSpecialists «Opticsҫ2015»», г. Санкт-Петербург, Россия, 12ҫ16 октября2015 г.;конференции «3rd International Symposium «Optics and itsApplications»», г. Ереван ҫ г. Аштарак, Армения, 1ҫ5 октября 2015 г.;конгрессе «European Cancer Congress 2015 (ECC 2015)», г. Вена, Австрия, 25ҫ29 сентября 2015 г.;конференции «The 23th Annual International Conference on AdvancedLaser Technologies «ALT 15», г. Фаро, Португалия, 7ҫ11 сентября 2015 г.;симпозиуме «The 4th RussiaҫJapanҫUSA Symposium on Fundamental &Applied Problems of Terahertz Devices & Technologies (RJUS TeraTechҫ2015)», г.
Черноголовка, Россия, 9ҫ12 июня 2015 г.;конференции «SPIE Optics + Photonicsҫ2014», г. Сан-Диего, США, 14ҫ21 августа 2014 г.;конференции «16th International Conference «Laser Optics 2014»»,г. Санкт-Петербург, Россия, 30 июня ҫ 4 июля 2014 г.;съезде «XIV всероссийский съезд дерматовенерологов и косметологов», Международный выставочный центр «Крокус Экспо», г.
Красногорск, 25 июня 2014 г.;симпозиуме «The 3rd RussiaҫJapanҫUSA Symposium on Fundamental &Applied Problems of Terahertz Devices & Technologies (RJUS TeraTechҫ2014)», г. Баффало, США, 17ҫ21 июня 2014 г.;семинарах «Фундаментальные и прикладные проблемы фотоники и физики конденсированного состояния», г. Москва, Россия, 2014 г.;научной школе «1st International Scientiҥc School on Methods of DigitalImage Processing in Optics and Photonics», г.
Санкт-Петербург, Россия,8-ҫ11 апреля 2014 г.;симпозиуме «The 2nd RussiaҫJapanҫUSA Symposium on Fundamental &Applied Problems of Terahertz Devices & Technologies (RJUS TeraTechҫ2013)», г. Москва, Россия, 3ҫ7 июня 2013 г.;конференции «SPIE Optics + Photonics ҫ 2013», г. Сан-Диего, США,11ҫ16 августа 2013 г.;симпозиуме «The 1st RussiaҫJapanҫUSA Symposium on Modelling11Graphen Terahertz Nano-Mechanical and Acousto-Optical Devises», г. Айзуи г. Сендай, Япония, 6ҫ11 марта 2012 г.;∙ конференции «2nd International Conference «Terahertz and Microwaveradiation: Generation, Detection and Applications (TERAҫ2012)»,г. Москва, Россия, 20ҫ22 июня 2012 г.Основные результаты диссертации опубликованы в 24 статьях в научных журналах, входящих в Перечень ВАК РФ [64ҫ87].Личный вклад автора. Все результаты, представленные в диссертационной работе, получены автором лично.
Во всех случаях заимствованияматериалов других авторов в диссертации приведены ссылки на литературные источники.Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трехглав, общих выводов и списка литературы. Материал изложен на 164 страницах машинописного текста и содержит 55 рисунков, 4 таблицы и списоклитературы из 344 источников.12Глава 1.
Анализ методов терагерцовых спектроскопических исследованийСуществует несколько методов проведения терагерцовых спектроскопических исследований, основанных на различных подходах к генерациии детектированию терагерцового электромагнитного излучения и использующих различные методы решения обратных задач. Каждый методтерагерцовой спектроскопии обладает своими преимуществами и недостатками, поэтому важной проблемой на пути создания новых методовисследования терагерцовых диэлектрических характеристик сильно поглощающих сред и биологических тканей in vivo является выбор методатерагерцовых спектроскопических исследований. Этот выбор может бытьпроведен на основе критического анализа современного состояния исследований в области терагерцовой спектроскопии.1.1.
Свойства терагерцового электромагнитного излученияТерагерцовая область электромагнитного спектра [1] расположена между инфракрасным и микроволновым диапазонами частот (Рис. 1.1). Терагерцовому диапазону соответствуют частоты от 0, 1 до 10, 0 ТГц или длины волнот 30, 0 до 3, 0 мм. Терагерцовая область спектра известна как «терагерцовая щель» или «терагерцовый разрыв» (от английского «terahertz gap»), чтосвязано с историческими трудностями ее освоения, с проблемами созданияэффективной терагерцовой элементной базы (источников, детекторов, оптических элементов, волноводов и волокон).Первое упоминания о терагерцовом электромагнитном излучении связано с работами Г.
Рубенса, Е. Николса и Ф. Карлбаума 1897 года [88ҫ90],в которых исследовалось низкочастотное тепловое излучение нагретых тел.В числе пионеров терагерцовой оптотехники ҫ А.А. ГлагольеваҫАркадьева,предложившая в 1924 году один из первых эффективных источников терагерцового излучения [91ҫ93]. Позднее, в середине XX века, методы инфракрасной (ИК) фурье-спектроскопии [94, 95] и спектроскопии на лампах обратнойволны [2ҫ4] стали широко применяться для исследования терагерцовых диэлектрических характеристик различных сред [10].
Исследования эффекта13ТГц диапазон0,0110,110100100010000100000Волновое число k, см-11000000Радиодиапазон0,010,11Частота ν, ТГц100000100000,010,1Микроволновыйдиапазон101001000100Длина волны λ, мкм110Энергия E, meV10001010,1100100010000ИК диапазонДальнийСредний БлижнийВидимый диапазон0,001УФдиапазонРис. 1.1. Шкала электромагнитных волн [122]фотопереключения в полупроводнике под действием ультракоротких лазерных импульсов, проведенные Д. Аустоном в 1975 году [5], послужили основойпрогресса в области создания новой терагерцовой элементной базы.
Результаты данных исследований позволили разработать новый класс источникови детекторов терагерцового импульсного излучения [6ҫ9], позволяющих генерировать терагерцовые импульсы и когерентно регистрировать амплитудутерагерцовой электромагнитной волны с использованием ультракоротких лазерных импульсов оптического диапазона. Импульсные источники и детекторы составили основу элементной базы терагерцовой импульсной спектроскопии [11] и связанных с ней методов регистрации терагерцовых параметрических изображений объекта [12].Методы терагерцовой спектроскопии и имиджинга применяются длярешения широкого спектра задач фундаментальных и прикладных исследований [96].
В частности, они используются в интересах спектроскопии газов [117, 118] и конденсированных сред [97ҫ111], для неразрушающего технологического и эксплуатационного контроля конструкционных материалов[112ҫ114], для исследований объектов искусства [115, 116] и контроля качества фармацевтической продукции [119ҫ124]. В то же время одним из наиболее перспективных приложений терагерцовой оптотехники является неин-14вазивная, малоинвазивная и интраоперационная медицинская диагностика[29, 30, 40].Механизмы взаимодействия электромагнитного излучения со средой существенно различаются в зависимости от рассматриваемой области частот(Рис. 1.2) [125, 126]. Взаимодействие рентгеновского электромагнитного излучения связано с процессами ионизации атома вещества, а также с комптоновским рассеянием фотонов на свободных электронах среды.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
