Физическая энциклопедия - субмиллиметровая спектроскопия

исследования спектров в-в в субмиллиметровом диапазоне длин волн l. Субмиллиметровые волны (l=100-1000 мкм) занимают промежуточное положение в спектре эл.-магн. волн между длинноволновым ИК излучением и СВЧ диапазоном. Они долго оставались последним «белым пятном» на шкале электромагнитных волн.

Их освоению и использованию препятствовала невозможность непосредственного перенесения в этот диапазон методов генерирования, усиления и канализации излучения, а также методов измерений, развитых для соседних участков спектра. В диапазоне субмиллиметровых волн лежат частоты вращат. спектров и крутильных колебаний полярных молекул, частоты колебаний атомов в ионных и мол.

кристаллах (см. КОЛЕБАНИЯ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ РЕШЁТКИ); ему соответствуют энергии фазовых переходов в сегнетоэлектриках, сверхпроводниках и ферромагнетиках, практически весь спектр возбуждённых состояний мелких примесей в ПП, а также энергии связи мн. примесных комплексов, экситонов, частоты зеемановских и штарковских переходов для возбуждённых состояний примесей, резонансные частоты эл-нов проводимости и дырок и др. Субмиллиметровые спектры содержат информацию о хим. и изотопном составе мн. в-в, о строении молекул, их электрич. и магн. св-вах, о внутримол. и межмол. взаимодействиях. С. с. перспективна для исследования в-в во всех агрегатных состояниях, включая плазму. Осн. приборы С. с.Фурье спектрометры (см. ФУРЬЕ СПЕКТРОСКОПИЯ), лазеры и субмиллиметровые спектрометры сверхвысокого разрешения, разрешающая способность и чувствительность к-рых в 103 раз выше, чем у Фурье спектрометров. Устройство таких спектрометров мало отличается от спектрометров электронного парамагнитного резонанса или циклотронного резонанса. Источником излучения в таком спектрометре служит лампа обратной волны. Питающее напряжение в нек-ром диапазоне изменяется плавной перестройкой l (сканирование). Схема выполняется из квазиоптич. устройств (см. КВАЗИОПТИКА), а управление поляризацией, мощностью, отражением и пропусканием излучения осуществляется с помощью элементов из одномерных проволочных сеток. Они же служат отражающими зеркалами в открытых резонаторах, предназначенных для измерений l.

Наиболее употребительны спектрометры с акустич. детекторами и охлаждаемыми приёмниками из InSb с электронной проводимостью. Для исследования газов применяются акустич. детекторы. Излучение модулируется по интенсивности звук. частотой, а в ячейку с газом помещают чувствит. микрофон, к-рый регистрирует колебания давления газа (с частотой модуляции), возникающие при нагреве газа, вызванном поглощением излучения. Вне линий поглощения детектор не реагирует на проходящее через ячейку излучение. Субмиллиметровый спектрометр с акустич. детектором позволил расшифровать спектры молекул OCS, NH3, SO2 и др. Его чувствительность (по коэфф/ поглощения) =10-8 см-1 (наивысшая чувствительность в субмиллиметровой области). Она может быть увеличена, если использовать источники излучения большой мощности, т. к. при увеличении мощности излучения растёт величина сигнала (предел мощность, при к-рой происходит насыщение линий поглощения). Напр., при использовании в кач-ве генератора мазера на циклотронном резонансе была достигнута чувствительность =10-11 см-1. Перестраиваемые лазеры субмиллиметрового диапазона пока не вышли из лабораторной стадии, и лазерная С. с. возможна лишь за счёт Зеемана эффекта при использовании лазеров и вариации магн. поля или изменением др. параметров электрич. поля, давления и т. д. .