Терагерцовая спектроскопия

Терагерцовое излучение Терагерцовая спектроскопия

Терагерцовая (ТГц) спектроскопия занимается изучением частотного интервала, занимающего часть электромагнитного спектра между инфракрасным (ИК) и микроволновым диапазонами. Терагерцовая область электромагнитных частот находится в пределах 0,3 до 10 ТГц, т.е. 0,3⋅1012 – 10⋅1012 Гц (длина волны 1 мм – 30 мкм).

В последние годы системы терагерцовой спектроскопии привлекают большой интерес в научных областях, а также для возможных применений в военной и гражданской технике. Терагерцовый (ТГц) диапазон имеет следующие характерные особенности:

  • Большинство характерных спектральных особенностей различных конденсированных сред (твердые тела, жидкости, биомедицинские ткани, водные растворы и смеси, химические соединения различной агрегации) - характеристические признаки таких сред попадают именно в терагерцовый диапазон. Эти признаки используются в качестве селективной диагностики. Это существенным образом отличает терагерцовую (ТГц) спектроскопию от существующих методов, где в качестве диагностики используется локальное значение такой усредненной характеристики вещества, как плотность (рентген и ультразвук), концентрация спинов (магнеторезонансная томография) и т.п.
  • Терагерцовое излучение испытывает значительно меньшее Релеевское рассеяние, нежели излучение инфракрасного и видимого диапазонов. В то же время, ТГц излучение также имеет большое преимущество над микроволновым диапазоном длин волн в пространственном разрешении, определяемым критерием Аббе. Большое количество сред обладает значительно меньшими коэффициентами поглощения в терагерцовом диапазоне по сравнению с характеристиками ближнего инфракрасного и видимого излучения.
  • Спектральные свойства терагерцовой (ТГц) спектроскопии определяют ее важность с точки зрения различных применений в области безопасности, биомедицинских технологий, фармацевтике, нанотехнологиях, микро- и нано- электронике, контроле продуктов питания, мониторинга климата, астрономии, космической связи и т.д.
  • Терагерцовое излучение неинвазивно, т.е. не обладает вредными для биологических объектов свойствами.

Преимущества спектроскопии временного разрешения THz-TDS

  • Широкий спектральный диапазон перекрытия в терагерцовой области
  • Высокий динамический диапазон
  • Полное амплитудное и фазовое детектирование
  • Пикосекундное временное разрешение
  • Возможность использования в качестве ТГц источника накачки

Области применения

  • Исследование материалов
  • Неразрушающий контроль
  • Фармацевтическая промышленность
  • Медицинская техника
  • Производство полупроводников
  • Средства обеспечения безопасности

Один из наиболее популярных методов генерации когерентного терагерцового излучения и обнаружения используется в приборе THz-TDS спектроскопии с разрешением по времени (Terahertz time domain spectroscopy). Данный прибор состоит из фемтосекундного лазера, оптической линии задержки и двух фотопроводящих антенн, работающих как ТГц излучатель и приемник. Субпикосекундные импульсы ТГц излучения регистрируются приемником после прохождения через образец и аналогичную длину свободного пространства. Сравнение фурье-преобразований формы двух данных импульсов дает информацию о спектре поглощения исследуемого образца.

Упрощенная схема прибора для ТГц спектроскопии временного разрешения

Приборы для THz-TDS спектроскопии (генераторы терагерцового излучения):

  • Спектральный диапазон до 4,5 ТГц
  • Cпектральное разрешение: 2,5 ГГц
  • Динамический диапазон: > 70 дБ на 0.4 ТГц
  • Скорость сбора данных до 10 спектров/с
  • Высокое пространственное разрешение ТГц изображений
Узнать цену
  • Спектральный диапазон > 3.5 ТГц
  • Оснащен волоконным лазером накачки с двумя выходными портами
  • Измерения в режиме реального времени
  • Скорость сбора данных до 10 спектров/с
  • Неограниченный срок службы линии задержки
Узнать цену
  • Фемтосекундный лазер накачки с длиной волны 780 нм
  • Диапазон сканирования более 850 пс
  • Спектральный диапазон > 3.5 ТГц
  • Динамический диапазон: > 70 дБ
  • Режим сканирования: быстрый или пошаговый
Узнать цену
  • Быстрая линия задержки с частотой сканирования до 20 Гц
  • Диапазон сканирования более 850 пс
  • Широкий диапазон сканирования: > 4 ТГц
  • Динамический диапазон 80 дБ
  • Волоконная конфигурация
Узнать цену
  • Высокая скорость сканирования: более 200 сканов/с
  • Диапазон сканирования до 4 нс
  • Спектральный диапазон: > 3 ТГц в пошаговом режиме, > 1 ТГц в быстром режиме
  • Режим сканирования: быстрый или пошаговый
  • Волоконная конфигурация
Узнать цену