Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Физико-математические науки
Физика приборов, элементов и систем

Диссертационная работа:

Вакс Владимир Лейбович. Методы диагностики сред, основанные на высокоточных СВЧ измерениях : диссертация ... кандидата физико-математических наук : 01.04.01.- Нижний Новгород, 2003.- 154 с.: ил. РГБ ОД, 61 03-1/1261-9

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Стр.
Введение 4

Глава 1. Задачи диагностики сред, решаемые методами микроволновой 9

газовой спектроскопии и ближнепольной СВЧ радиотермометрии.

1.1. Проблемы достижения чувствительности, близкой к теоретическому 11
пределу в микроволновой газовой спектроскопии

1.2. Задача исследования формирования СВЧ поля вблизи поверхности 23
Глава 2. Микроволновой спектрометр на основе когерентного спонтанного 26

излучения (КСИ -спектрометр) с переключением частоты воздействующего излучения

2.1. Анализ способов реализации микроволновых нестационарных 26
спектрометров, использующих временное разделение сигнала

накачки и молекулярного отклика

  1. Анализ чувствительности спектрометра с манипуляцией частоты 42 воздействующего излучения

  2. Описание практической реализации микроволнового КСИ - 49 спектрометра с частотной манипуляцией воздействующего излучения

Глава 3. Результаты применения КСИ - спектрометра в спектроскопических 55

экспериментах

3.1. Аналитические исследования с использованием КСИ - спектрометра 55
3.1.1 Сравнительный анализ аналитических возможностей различных 55

спектроскопических методов
3.1.2. Определение микропримеси метанола в сверхчистом этаноле 68

  1. Возможности определения микропримесей галоидалкилов CH3J и 78 СНзВг в летучих органических производных элементов П и VI подгрупп периодической системы элементов.

  2. Разработка метода измерения времен вращательной релаксации для 85 Фойгтовского контура линии поглощения

3.4. Применение КСИ спектрометра для исследования и контроля 103
технологического процесса при получении алмазных пленок

3.5. Исследование вращательного спектра H2Se 113

Глава 4. Ближнепольные исследования поглощающих диэлектрических сред 118

4.1. Радиометрическая система для измерения ближнего поля теплового 118
СВЧ излучения

4.2. Система ближнепольного импедансного зондирования слоистых 130
биологических тканей

Заключение 137

Список цитируемой литературы 13 8

Список трудов автора 145

Введение к работе:

Актуальность разработки методов диагностики различных сред, основанных на высокоточных СВЧ измерениях, определяется ценностью информации об измеряемых объектах, которую содержат измеряемые параметры проходящего или формируемого в исследуемых объектах излучения. Естественная логика развития приводит к необходимости всё более точных измерений, достижения предельных чувствительностей, что позволяет расширять область применения микроволновых методов диагностики.

В диссертации рассматриваются принципы и методы достижения высокой чувствительности в СВЧ спектроскопии, разработка и создание на основе этих принципов аппаратуры для осуществления качественного и количественного анализа многокомпонентных газовых смесей в химии высокочистых веществ, контроле высокотехнологичных процессов. Представлены результаты разработки радиометрической системы, реализующей новый одночастотный метод подповерхностного температурного зондирования поглощающих диэлектрических сред, что представляет большой интерес для диагностики в медицине и для неразрушающего контроля технологических процессов. Предложен и апробирован новый метод СВЧ сканирования подповерхностной структуры живых тканей, основанный на регистрации вариаций импеданса контактной антенны, соответствующих этой структуре.

Цели исследования:

Разработка метода нестационарной микроволновой газовой спектроскопии миллиметрового (ММ) и субмиллиметрового (СБММ) диапазонов длин волн.

Изучение возможностей применения метода нестационарной микроволновой газовой спектроскопии для аналитических исследований многокомпонентных газовых смесей и контроля технологических процессов

Разработка методики ближнепольньгх СВЧ радиометрических измерений диэлектрических сред.

Развитие метода импедансной СВЧ диагностики подповерхностных
неоднородностей диэлектрической структуры.

Научная новизна работы состоит в следующем:

Разработана теория и создан микроволновый газовый спектрометр на основе когерентного спонтанного излучения (КСИ - спектрометр), обладающий высокой чувствительностью, приближающейся к теоретическому пределу.

С использованием КСИ-спектрометра были выполнены спектральные и аналитические исследования ряда газовых компонент (H^Se, обнаружение микроконцентраций метанола в сверхчистом этаноле, проведены исследования релаксационных параметров молекул в случае Фойгтовского контура линии).

Разработана методика высокоточных радиометрических измерений ближнего поля теплового излучения диэлектрических сред, позволившая обнаружить эффект зависимости эффективной толщины слоя формирования принимаемого в ближней зоне теплового излучения от размера апертуры антенны.

Осуществлено двумерное сканирование подповерхностной диэлектрической структуры живых тканей импедансным методом.

Практическая значимость работы:

На основе развитых методов нестационарной спектроскопии реализован сканирующий спектрометр миллиметрового диапазона длин волн, имеющий наилучшее приближение к теоретическому пределу чувствительности при доплеровской разрешающей способности. Его применение позволило идентифицировать малые примеси в исследуемом объёме, и наблюдать их быструю динамику в различных процессах, что может иметь широкие приложениях, включая мониторинг атмосферы и моделирование её процессов (стратосферная динамика озона и других малых газовых составляющих), контроль химических и производственных процессов, а также медицинские приложения (анализ выдыхаемого воздуха). Методы ближнепольной радиометрии могут применяться для подповерхностной температурной диагностики в различных технических приложениях и в медицине для диагностики патологических процессов, связанных с локальным повышением температуры а также для контроля

степени разогрева тканей при лечении опухолей методом СВЧ гипертермии. Метод импеданснои диагностики подповерхностных диэлектрических неоднородностеи может иметь применение в технологии и медицине.

Степень обоснованности научных положений диссертации:

Обоснованность представленных в диссертационной работе результатов определяется последовательным экспериментальным подходом при разработке новых методов диагностики. Физическое содержание предложенных методов обосновано использованием известных законов электродинамики и распространения электромагнитных волн.

Апробация работы.

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях и симпозиумах:

  1. VI Симпозиуме по молекулярной спектроскопии высокого и сверхвысокого разрешения. Томск. — 1982;

  2. XIX Всесоюзном съезде по спектроскопии. Томск. - 1983;

  3. VIII Int. Conference on High Resolution Infrared Spectroscopy. Prague. -1984;

  4. VII Всесоюзном Симпозиуме по молекулярной спектроскопии высокого и сверхвысокого разрешения и VIII Всесоюзного симпозиума по распространению лазерного излучения. Томск. -1985;

  5. XX Int. Conf. On High Resolution Infrared Spectroscopy. Prague. - 1986;

  6. X Colloquium on High Resolution Molecular Spectroscopy. Dijon. -1987;

  7. VIII Симпозиуме по спектроскопии высокого разрешения, Красноярск. -1988;

  8. XX Всесоюзном съезде по спектроскопии. Киев. - 1988;

  9. школе "Физика и применение микроволн" МГУ. -1991;

  10. 9-th Int. Conference on Fourier Transform Spectroscopy. Canada. - 1993;

  1. Int. Conf. on Millimeter and Submillimeter waves and appl. 10-14 Jan. 1994 San-Diego, USA. - 1994 ;

  2. XI Symposium School 28 June - 7 Jule, Tomsk. - 1994

  3. 18-th Int. Conference on Infrared and Millimeter Waves. University of Essex Colchester, UK. -1994

  4. Proceedings of 2000 International Conference on Mathematical Methods in Electromagnetic Theory MMET*2000 (Kharkov, Ukraine, 12-15 September 2000);

  5. 11-я Международной конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (КрыМиКо'2001). Севастополь, 10-14 сентября 2001 г;

  6. Scanning Probe Microscopy - 2002 (Nizhny Novgorod, Russia March 3 -6. 2002);

  7. 4d International Conference on Transparent Optical Networks (ICTON 2002, Warsaw, Poland, April 21-25, 2002);

  8. Всероссийской школе-конференции по дифракции и распространению радиоволн (Москва, 19-23 декабря 2001 г., Российский новый университет)2002 4 International Conference on Transparent Optical Networks (ICTON 2002, Warsaw, Poland, April 21-25,2002), National Institute of telecommunications;

  9. 12-й Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (Крым, Украина, 9-13 сент. 2002, Севастополь);

  10. Scanning Probe Microscopy - 2003 (Nizhny Novgorod, Russia March 2 -5. 2003);

Публикации

Результаты диссертации опубликованы в 38 научных работах (16 - статьи, 18 -труды конференций, 4 - тезисы докладов).

Личный вклад автора в совместных публикациях

В работах по разработке микроволнового спектрометра и его применению [18, 21, 25, 27, 28, 40, 41, 61, 70, 99, 105], а также в разработке системы ближнепольного зондирования живых тканей вклад автора диссертации является определяющим. В работах по подповерхностной радиотермометрии автору диссертации принадлежит разработка измерительной системы, участие в экспериментах и обсуждение полученных результатов; научный руководитель диссертации К.П.Гайкович и А.Н.Резник принимали участие в постановке этой задачи, разработки теории ближнепольных измерений и измерениях. Н.В.Юрасова вьшолнила расчёты КПД ближнепольных антенн и показала, что принимаемое ближнепольное излучение не может превосходить уровень планковского излучения.

Автор выражает благодарность своему научному руководителю д.ф.-м.н. К.П.Гайковичу, а также соавторам своих работ.

Подобные работы
Косолапов Владимир Сергеевич
Дистанционное определение вертикальных профилей водности и поля скоростей воздушных потоков в кучевых облаках по наземным и спутниковым измерениям СВЧ-излучения
Бортников Анатолий Юрьевич
Метод измерения параметров структуры наполненных полимеров с использованием текстурного анализа
Вершовский Антон Константинович
Новые квантовые радиооптические системы и методы измерения слабых магнитных полей
Шутеев Сергей Александрович
Физические принципы метода измерения трехмерных координат изображений объектов в реальном времени
Волков Петр Витальевич
Развитие интерференционных и поляризационных методов измерения физических параметров твердых тел
Бразовский Василий Владимирович
Экспериментальный комплекс и голографический метод измерения параметров дисперсного состава конденсированной фазы в продуктах сгорания в ДВС
Гуревич Борис Симхович
Информационные процессы и методы информационных измерений в оптических устройствах обработки и хранения данных
Качурин Анатолий Маркович
Применение метода прецизионного измерения сдвигов ЯМР для изучения координационных соединений и ферментов
Дугин Николай Александрович
Разработка методов и устройств для высокоточных измерений в радиоастрономии и радиоинтерферометрии
Останин Сергей Александрович
Разработка лазерных внутрирезонаторных систем и методов для атмосферно-оптических измерений

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net