Терагерцовая спектроскопия и визуализация конденсатов нитросоединений тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Плеханов Андрей Александрович

• Плеханов Андрей Александрович
• кандидат наук
• 2025

Оглавление диссертации кандидат наук Плеханов Андрей Александрович

Введение

Актуальность

Цель и задачи работы

Основные положения, выносимые на защиту

Научная новизна

Практическая значимость результатов

Теоретическая значимость результатов

Апробация работы

Публикации

ГЛАВА 1. Терагерцовая спектроскопия и визуализация (обзор)

1.1 Взаимодействие терагерцового излучения с веществом в газообразном и конденсированном состоянии

1.2 Методики терагерцовой визуализации со спектральным разрешением

1.3 ТГц спектры конденсатов нитросоединений

Постановка задач

ГЛАВА 2. Экспериментальная установка и методики. Методы математического моделирования. Исследуемые образцы

2.1 Установка терагерцового радиовидения со спектральным разрешением

2.2 Экспериментальная методика для исследования рассеяния ТГц излучения конденсатами нитросоединений

2.3 Экспериментальная методика для исследования ТГц изображений отдельных микрокристаллов нитросоединений в режиме реального времени

2

2.4 Теория рассеяния Ми. Метод матриц переноса для математического моделирования спектров пропускания и отражения однослойных и многослойных конденсированных сред

2.5 Исследуемые образцы

ГЛАВА 3. Исследование отдельных микрокристаллов нитросоединений

3.1 Экспериментальное исследование ТГц изображений отдельных микрокристаллов RDX

3.2. Экспериментальное исследование ТГц изображений отдельных микрокристаллов РБТК

3.3. Исследование процессов поглощения и рассеяния ТГц излучения отдельным микрокристаллами нитросоединений с помощью математического моделирования на основе теории Ми

3.4 Выводы к Главе

ГЛАВА 4. ТГц спектры пропускания и отражения конденсатов RDX различной дисперсности

4.1 ТГц спектры пропускания порошков RDX с размером микрокристаллов <450 мкм и плёнок КОХ с размером неоднородностей <50 мкм

4.2 Рассеяние ТГц излучения плёнками КОХ с размером неоднородностей <50 мкм и порошками КОХ с размером микрокристаллов ~100 мкм

4.3 ТГц спектры отражения порошков RDX с размером микрокристаллов ~100 мкм в области полосы поглощения гексогена ~0,8 ТГц

4.4 ТГц спектры отражения плёнок RDX с размером неоднородностей <50 мкм в области полосы поглощения гексогена ~0,8 ТГц

4.5 Выводы к Главе

ГЛАВА 5. Спектральная идентификация нитросоединений с помощью ТГц источника на основе лавинно-пролётного диода

5.1 Исследование спектра излучения ТГц источника на основе лавинно-

пролетного диода

5.2 ТГц спектры пропускания RDX и TNT, полученные с помощью ТГц источника на основе лавинно-пролетного диода

5.3 Выводы к Главе

Заключение и основные выводы

Благодарности

Список литературы

Введение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Терагерцовая спектроскопия и визуализация конденсатов нитросоединений»

Актуальность

В настоящее время наблюдается стремительный рост количества научных публикаций, связанных с терагерцовым (ТГц) излучением [1]. Такой интерес вызван целым рядом свойств ТГц диапазона. Среди них можно выделить наличие в терагерцовой области спектра характеристических полос (линий) поглощения множества молекулярных сред, находящихся как в конденсированном, так и газообразном состоянии. Благодаря этому ТГц спектроскопия оказывается высокоинформативным методом, пригодным не только для проведения фундаментальных исследований физических процессов на внутри- и межмолекулярном масштабе, но и для решения прикладных задач, где требуется обнаружение и идентификация веществ [2]. Стоит отметить, что большое внимание также привлекает изучение терагерцовых метаматериалов [3-4] и фотонных кристаллов [5-6], для которых характерно резонансное взаимодействие с ТГц излучением, что приводит к выраженным особенностям в их ТГц спектрах пропускания и отражения. С другой стороны, слабое поглощение терагерцового излучения во многих непроводящих средах делает весьма актуальным использование ТГц визуализации (радиовидения) для изучения объектов, скрытых за различными диэлектрическими преградами (неразрушающий контроль) [7]. Таким образом, одним из перспективных направлений ТГц фотоники можно считать ТГц радиовидение, в том числе со спектральным разрешением. Причем, интенсивное развитие ТГц техники, и в первую очередь ТГц источников и детекторов, создаёт предпосылки для эффективного развития этого направления в таких сферах как неразрушающий контроль [8-9], биомедицинская визуализация [10-11], досмотровые системы безопасности [12-13] и т.д.

Необходимо иметь в виду, что с прикладной точки зрения всегда будет особо актуальна задача обнаружения и идентификации нитросоединений, поскольку для многих из них требуется повышенный контроль. Взаимодействие терагерцового излучения с азотосодержащими органическими соединениями сопряжено с физическими процессами, представляющими интерес для исследований с помощью ТГц спектроскопии и визуализации (радиовидения). Нитросоединения в твёрдом состоянии имеют в ТГц области частот большое количество характеристических полос поглощения [14-15], наличие которых обусловлено главным образом межмолекулярными связями. Конденсаты этих веществ часто представляют собой порошки или плёнки, а размеры их частиц (неоднородностей) в некоторых случаях могут достигать сотен микрон [16], что оказывается сопоставимо с длинами ТГц волн и, следовательно, приводит к возникновению рассеяния Ми [17] в терагерцовом диапазоне.

Несмотря на то, что полосы поглощения азотосодержащих органических соединений в ТГц области спектра во многом хорошо известны [14-15], а обсуждение рассеяния Ми для таких сред в твёрдом состоянии можно найти в некоторых работах [16, 18-22], тем не менее, взаимодействие ТГц излучения с этими веществами остаётся до конца не изученным. Продолжают быть актуальными ТГц исследования конденсатов нитросоединений различной дисперсности с учётом рассеяния Ми и оптических свойств поверхностей, на которых они могут располагаться. В том числе, нуждается в изучении возможность детектирования малых концентраций таких веществ в виде отдельных микрокристаллов.

Важно, что здесь естественным образом появляется потребность в разработке и использовании ТГц методик, имеющих перспективу практического применения в режиме реального времени и дистанционно, а также вне лабораторных условий. Активное развитие в настоящий момент технологии терагерцовых видеокамер делает их применение очень

привлекательным наряду с другими существующими методиками визуализации, поскольку естественным образом позволяет регистрировать ТГц изображения исследуемых объектов с частотой десятки и более кадров в секунду [23]. При этом некоторые устройства указанного типа чувствительны в диапазоне частот от десятых долей до единиц ТГц и более, что делает целесообразным их использование не только с узкополосными, но и с широкополосными ТГц источниками [24]. Следовательно, терагерцовые видеокамеры могут быть пригодными не только для визуализации, но и для решения задач ТГц спектроскопии, где их применение открывает большие перспективы для обнаружения и идентификации веществ в режиме реального времени.

Таким образом, в настоящее время исследования конденсатов нитросоединений методами ТГц спектроскопии и радиовидения оказываются актуальными и представляют значительную практическую ценность.

Цель и задачи работы

Целью настоящей диссертационной работы является исследование

конденсатов нитросоединений методами ТГц спектроскопии и радиовидения.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

1. Разработаны экспериментальные методики и создана установка терагерцового радиовидения со спектральным разрешением на основе фотопроводящей антенны, возбуждаемой фемтосекундными лазерными импульсами, лавинно-пролетного диода и микроболометрической ТГц видеокамеры для исследования конденсатов нитросоединений.

2. Исследована возможность детектирования отдельных микрокристаллов нитросоединений (гексогена (RDX) и пентрита (PETN)) с помощью ТГц радиовидения в режиме реального времени.

3. Исследованы ТГц спектры пропускания и отражения образцов гексогена (RDX) различной дисперсности с учётом рассеяния и оптических свойств подложек с помощью ТГц радиовидения со спектральным разрешением.

4. Исследована возможность спектральной идентификации гексогена (RDX) с помощью ТГц источника на основе лавинно-пролетного диода в диапазоне его гармоник 0,58-1,45 ТГц.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Разработаны экспериментальные методики и создана установка терагерцового радиовидения в диапазоне 0,3-3 ТГц со спектральным разрешением на основе фотопроводящей антенны, возбуждаемой фемтосекундными лазерными импульсами, лавинно-пролетного диода и микроболометрической ТГц видеокамеры для исследования конденсатов нитросоединений.

2. Экспериментально продемонстрировано, что для отдельных микрокристаллов гексогена (RDX) и пентрита (РЕТК) с размерами ~600-300 мкм в области максимума полосы поглощения RDX (0,8 ТГц) контраст ТГц изображений - сравним, несмотря на то, что коэффициенты поглощения этих веществ отличаются на порядок, а для частиц с размерами менее 300 мкм разница в контрасте растет с уменьшением размера микрокристаллов. Результаты математического моделирования на основе теории рассеяния Ми показали, что такой эффект обусловлен сложной зависимостью сечения экстинкции исследуемых микрочастиц от их размера.

3. На основе экспериментальных результатов и математического моделирования с помощью теории рассеяния Ми установлено, что для порошков гексогена (RDX) с размером микрокристаллов ^ 100 мкм в ТГц спектре экстинкции (пропускания) выраженно проявляются полосы поглощения гексогена в области частот 0,8-1,55 ТГц, а в случае размера микрокристаллов ~450 мкм проявление полос - уже отсутствует, а сам спектр обусловлен, в основном, значительным эффектом рассеяния.

4. Экспериментально показано, что в случае сильноотражающих в ТГц диапазоне подложек (коэффициент отражения >99%) для оптически тонких плёнок гексогена (RDX) с размером неоднородностей <50 мкм и оптически тонких порошковых слоёв гексогена (RDX) с размером микрокристаллов

~100 мкм в ТГц спектре отражения присутствует локальный минимум в области полосы поглощения гексогена 0,8 ТГц за счёт эффекта двойного прохождения зондирующего ТГц пучка через слой RDX и поглощения в этом слое. По мере уменьшения коэффициента отражения подложки до ~4% указанный эффект становится всё менее выраженным, а регистрируемый ТГц спектр отражения становится обусловлен главным образом отражением от границы воздух/образец.

5. Экспериментально показано, что в случае слабоотражающих в ТГц диапазоне подложек (коэффициент отражения ~4%) для оптически тонких плёнок гексогена (RDX) с размером неоднородностей <50 мкм в ТГц спектрах отражения существует проявление аномальной дисперсии для плоской границы воздух/образец в виде локального максимума в области полосы поглощения гексогена 0,8 ТГц. При этом для оптически тонких порошковых слоёв RDX с размером микрокристаллов ~100 мкм спектральные особенности на частоте 0,8 ТГц уже отсутствуют, поскольку границу воздух/образец уже нельзя считать плоской.

6. Экспериментально продемонстрирована возможность спектральной идентификации гексогена (RDX) с использованием ТГц источника на основе лавинно-пролетного диода за счёт наличия в частотном диапазоне его гармоник (0,58-1,45 ТГц) характеристической полосы поглощения гексогена в области 0,8 ТГц.

Научная новизна

1. Разработаны экспериментальные методики и создана установка терагерцового радиовидения в диапазоне 0,3-3 ТГц со спектральным разрешением на основе фотопроводящей антенны, возбуждаемой фемтосекундными лазерными импульсами, лавинно-пролетного диода и

микроболометрической ТГц видеокамеры для исследования конденсатов нитросоединений.

2. Экспериментально продемонстрировано, что при детектировании в режиме реального времени отдельных микрокристаллов гексогена (КОХ) и пентрита (РБТК) с размерами ~600-300 мкм в области максимума полосы поглощения RDX (0,8 ТГц) контраст ТГц изображений - сравним, несмотря на то, что коэффициенты поглощения этих веществ отличаются на порядок, а для частиц с размерами менее 300 мкм разница в контрасте растет с уменьшением размера микрокристаллов. Результаты математического моделирования на основе теории рассеяния Ми показали, что такой эффект обусловлен сложной зависимостью сечения экстинкции исследуемых микрочастиц от их размера.

3. На основе экспериментальных результатов и математического моделирования с помощью теории рассеяния Ми установлено, что для порошков гексогена (RDX) с размером микрокристаллов ^ 100 мкм в ТГц спектре экстинкции (пропускания) выраженно проявляются полосы поглощения гексогена в области частот 0,8-1,55 ТГц, а в случае размера микрокристаллов ~450 мкм проявление полос - уже отсутствует, а сам спектр обусловлен, в основном, значительным эффектом рассеяния.

4. Экспериментально показано, что в случае сильноотражающих в ТГц диапазоне подложек (коэффициент отражения >99%) для оптически тонких плёнок гексогена (RDX) с размером неоднородностей <50 мкм и оптически тонких порошковых слоёв гексогена (RDX) с размером микрокристаллов ~100 мкм в ТГц спектре отражения присутствует локальный минимум в области полосы поглощения гексогена 0,8 ТГц за счёт эффекта двойного прохождения зондирующего ТГц пучка через слой RDX и поглощения в этом слое. Обнаруженный эффект может быть использован для детектирования малых концентраций КОХ на поверхности. По мере уменьшения коэффициента отражения подложки до ~4% указанный эффект

становится всё менее выраженным, а регистрируемый ТГц спектр отражения становится обусловлен главным образом отражением от границы воздух/образец.

5. Экспериментально показано, что в случае слабоотражающих в ТГц диапазоне подложек (коэффициент отражения ~4%) для оптически тонких плёнок гексогена (RDX) с размером неоднородностей <50 мкм в ТГц спектрах отражения существует проявление аномальной дисперсии для плоской границы воздух/образец в виде локального максимума в области полосы поглощения гексогена 0,8 ТГц. При этом для оптически тонких порошковых слоёв RDX с размером микрокристаллов ~100 мкм спектральные особенности на частоте 0,8 ТГц уже отсутствуют и границу воздух/образец уже нельзя считать плоской. Обнаруженный эффект может быть использован для детектирования тонких слоёв RDX на поверхности.

6. Экспериментально продемонстрирована возможность спектральной идентификации гексогена (RDX) с использованием ТГц источника на основе лавинно-пролетного диода за счёт наличия в частотном диапазоне его гармоник (0,58-1,45 ТГц) характеристической полосы поглощения гексогена в области 0,8 ТГц.

Практическая значимость результатов

1. Разработанные в рамках диссертационной работы экспериментальные методики и созданная установка терагерцового радиовидения в диапазоне 0,3-3 ТГц со спектральным разрешением могут быть использованы для исследования ТГц спектров пропускания и отражения широкого класса веществ в конденсированном состоянии (в том числе скрытых за преградами из различных диэлектрических материалов).

2. Результаты работы могут применяться при создании установок ТГц радиовидения, предназначенных для детектирования в режиме реального

времени отдельных микрокристаллов нитросоединений и других веществ (в том числе скрытых за преградами из различных диэлектрических материалов).

3. Полученные результаты исследований ТГц спектров пропускания и отражения образцов гексогена (КОХ) могут быть использованы при разработке терагерцовых систем безопасности, предназначенных для обнаружения и идентификации конденсатов нитросоединений с различной дисперсностью как на сильно-, так и на слабоотражающих в ТГц диапазоне поверхностях.

4. Экспериментально показанная возможность спектральной идентификации гексогена (RDX) с использованием ТГц источника на основе лавинно-пролетного диода может быть реализована при создании портативных (носимых) ТГц систем безопасности. Использование мощных лавинно-пролетных диодов позволит в перспективе значительно упростить конструкцию систем спектральной идентификации опасных веществ в ТГц диапазоне и повысить дальность обнаружения объектов.

Теоретическая значимость результатов

1. Полученные в работе результаты математического моделирования на основе теории рассеяния Ми позволили объяснить различие контраста ТГц изображений отдельных частиц гексогена (КОХ) и пентрита (РБТК) за счёт определения сложной зависимости сечения экстинкции таких частиц от их размера.

2. Проведение расчётов с использованием теории Ми позволило оценить влияние процесса рассеяния на форму регистрируемых ТГц спектров экстинкции (пропускания) порошков гексогена (КОХ) различной дисперсности.

3. Математическое моделирование на основе метода матриц переноса позволило продемонстрировать, что в случае слабоотражающих в ТГц диапазоне подложек (коэффициент отражения ~4%) для оптически тонких плёнок гексогена (RDX) с размером неоднородностей <50 мкм в ТГц спектрах отражения существует проявление аномальной дисперсии для плоской границы воздух/образец в виде локального максимума в области полосы поглощения гексогена 0,8 ТГц.

Апробация работы

Основные результаты работы прошли апробацию на следующих

конференциях:

• VI Международная конференция по фотонике и информационной оптике (Россия, Москва, 2017 г.);

• VI Международный Симпозиум по когерентному оптическому излучению полупроводниковых соединений и структур КОИПСС-17 (Россия, Москва, 2017 г.);

• 9-я Международная Научно-практическая конференция по физике и технологии наногетероструктурной СВЧ электроники «Мокеровские чтения» (Россия, Москва, 2018 г.);

• Международная научная конференция «SPIE Security + Defence 2018» (Германия, Берлин, 2018 г.);

• Международная научная конференция «SPIE Security + Defence 2019» (Франция, Страсбург, 2019 г.);

• IX Международная конференция по фотонике и информационной оптике (Россия, Москва, 2020 г.);

• Международная научная конференция «SPIE Security + Defence 2020» (Онлайн-формат, 2020 г.);

• X Международная конференция по фотонике и информационной оптике (Россия, Москва, 2021 г.);

• Международная научная конференция «SPIE Security + Defence 2021» (Онлайн-формат, 2021 г.);

• XI Международная конференция по фотонике и информационной оптике (Россия, Москва, 2022 г.);

• Международная научная конференция «SPIE Security + Defence 2022» (Германия, Берлин, 2022 г.);

• 5-я Конференция с международным участием «Терагерцовое и микроволновое излучение: генерация, детектирование и приложения» (ТЕРА-2023) (Россия, Москва, 2023 г.);

• XIII Международная конференция по фотонике и информационной оптике (Россия, Москва, 2024 г.);

• Международная конференция «The 31st International Conference Advanced Laser Technologies ALT 2024» (Россия, Владивосток, 2024 г.).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 8 работ в рецензируемых научных журналах, в том числе 1 статья в журналах и изданиях, включенных в перечень ВАК Министерства науки и высшего образования Российской Федерации, 2 статьи в журналах, входящих в базы данных Web of Science и Scopus, 5 статей в журналах международных конференций; 1 патент Российской Федерации на полезную модель:

Научные статьи в журналах и изданиях, включенных в перечень ВАК Министерства науки и высшего образования Российской Федерации:

1. Плеханов А.А., Акмалов А.Э., Котковский Г.Е., Кузищин Ю.А.,

Мартынов И.Л., Осипов Е.В., Чистяков А.А. Спектральная идентификация

15

нитросоединений с использованием терагерцового источника на основе лавинно-пролетного диода // Письма в ЖТФ. - 2024. - том 50. выпуск - 7. - стр. 35-38. (DOI: 10.61011/PJTF.2024.07.57468.19738) (ВАК К1)

Научные статьи в журналах, входящих в базы данных Web of Science и

Scopus:

2. Plekhanov A.A., Akmalov A.E., Kotkovskii G.E., Kuzishchin Yu.A., Martynov I.L., Osipov E.V., Chistyakov A.A. Real-time detection of single microcrystals of nitro compounds by terahertz imaging // Optical Engineering. -2024. - Vol. 63. - №. 8. - P. 084104-1 - 084104-13. (https://doi.org/10.1117/1.OE.63.8.084104) (Scopus Q3)

3. Plekhanov A.A., Akmalov A.E., Kotkovskii G.E., Kozlovskii K.I., Kuzishchin Yu.A., Martynov I.L., Maksimov E.M., Osipov E.V., Chistyakov A.A. Study of terahertz reflection spectra of optically thin RDX samples by terahertz imaging with spectral resolution //Optical Engineering. - 2023. - Vol. 62. - №. 3. - P. 034109-1 - 034109-13. (https://doi.org/10.1117/1.OE.62.3.034109) (Scopus Q3)

Научные статьи в журналах международных конференций:

4. Akmalov A.E., Aksenov E.A., Kotkovskii G.E., Kozlovskii K.I., Maksimov E.M., Plekhanov A.A., Chistyakov A.A. Spectral identification of traces of explosives in reflected terahertz radiation // Proc. SPIE 11166, Counterterrorism, Crime Fighting, Forensics, and Surveillance Technologies III. - SPIE, 2019. -Vol. 11166. - P. 52-57. (https://doi.org/10.1117/12.2532325) (Scopus; без квартиля)

5. Akmalov A.E., Aksenov E.A., Kozlovskii K.I., Kotkovskii G.E., Luchinin V.V., Maximov E.M., Mityagin Yu.A., Plekhanov A.A., Chistyakov A.A. Registration and spectral identification of THz images in reflected or transmitted light // Proc. SPIE 10800, Millimetre Wave and Terahertz Sensors and Technology XI. -

SPIE, 2018. - Vol. 10800. - P. 109-115. (https://doi.org/10.1117/12.2325385) (Scopus; без квартиля)

6. Akmalov A.E., Kotkovskii G.E., Kozlovskii K.I., Maksimov E.M., Plekhanov A.A., Chistyakov A.A. THz imaging with spectral resolution for identification of traces of explosives // Proc. SPIE 11542, Counterterrorism, Crime Fighting, Forensics, and Surveillance Technologies IV. - SPIE, 2020. -Vol. 11542. - P. 145-150. (https://doi.org/10.1117/12.2573795) (Scopus; без квартиля)

7. Akmalov A.E., Kotkovskii G.E., Kozlovskii K.I., Maksimov E.M., Martynov I.L., Osipov E.V., Plekhanov A.A., Kuzishchin Yu.A., Chistyakov A.A. Detection of trace mm-and sub-mm particles of organic substances using THz imaging with spectral resolution // Proc. SPIE 11869, Counterterrorism, Crime Fighting, Forensics, and Surveillance Technologies V. - SPIE, 2021. - Vol. 11869. - P. 24-28. (https://doi.org/10.1117/12.2599920) (Scopus; без квартиля)

8. Akmalov A.E., Kotkovskii G.E., Kozlovskii K.I., Maksimov E.M., Martynov I.L., Osipov E.V., Plekhanov A.A., Kuzishchin Yu.A., Chistyakov A.A. Detection of objects hidden behind various barriers using the THz radiovision method // Proc. SPIE 12275, Counterterrorism, Crime Fighting, Forensics, and Surveillance Technologies VI. - SPIE, 2022. - Vol. 12275. - P. 128-132. (https://doi.org/10.1117/12.2636168) (Scopus; без квартиля)

Патенты:

9. Патент на полезную модель RU 206 438 U1. Чистяков А.А., Котковский Г.Е., Мартынов И.Л., Козловский К.И., Кузищин Ю.А., Максимов Е.М., Акмалов А.Э., Осипов Е.В., Пашкевич А.А., Плеханов А.А. Устройство для формирования изображений в терагерцовой области спектра, 13.09.2021 Бюл. № 26.

Достоверность полученных результатов

Достоверность экспериментальных результатов работы подтверждается большой статистической обеспеченностью данных и современными методами обработки данных, а также отслеживанием воспроизводимости условий экспериментов.

Достоверность результатов, полученных в работе на основе математического моделирования, обеспечена использованием общепризнанных и широко используемых физических теорий, а также математических методов: использованием теории рассеяния Ми и соответствующих свободно распространяемых программных библиотек с открытым исходным кодом; использованием метода матриц переноса.

Личный вклад автора

Все результаты, представленные в работе, получены автором лично либо при его непосредственном участии, а именно: разработана и создана установка терагерцового радиовидения со спектральным разрешением; на основе ТГц радиовидения со спектральным разрешением созданы экспериментальные методики для детектирования отдельных частиц (микрокристаллов) нитросоединений в режиме реального времени, а также для изучения процесса рассеяния и исследования ТГц спектров пропускания и отражения конденсатов нитросоединений различной дисперсности (слои порошков и плёнки); проведено экспериментальное изучение ТГц изображений отдельных микрокристаллов нитросоединений, выполнен анализ полученных результатов и сформулированы выводы; проведено экспериментальное исследование ТГц спектров пропускания и отражения слоёв порошков и плёнок RDX различной дисперсности с учётом рассеяния и оптических свойств подложек, выполнен анализ полученных результатов и сформулированы выводы; проведено экспериментальное исследование возможности идентификации нитросоединений с помощью ТГц источника на

основе лавинно-пролетного диода, выполнен анализ полученных результатов и сформулированы выводы; проведено математическое моделирование на основе метода матриц переноса для изучения спектральных свойств конденсатов нитросоединений в ТГц диапазоне (проявление аномальной дисперсии в виде спектральных особенностей); проведено математическое моделирование на основе теории Ми для исследования рассеяния ТГц излучения конденсатами нитросоединений.

Объем и структура диссертации

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и основных выводов, благодарностей, списка литературы. Объем диссертации составляет 140 страниц, включая 60 рисунков. Список цитируемой литературы содержит 142 наименования.

ГЛАВА 1. Терагерцовая спектроскопия и визуализация (обзор)

Настоящий обзор посвящён описанию основных физических процессов при взаимодействии терагерцового излучения с веществом. Значительное внимание уделяется молекулярным конденсированным средам, а также анализу актуального состояния ТГц спектроскопии и визуализации.

В первом разделе обсуждается взаимодействие ТГц излучения с веществом в газообразном и конденсированном состоянии.

Во втором разделе рассматриваются методики ТГц визуализации со спектральным разрешением.

В третьем разделе приводятся результаты спектральных исследований различных азотосодержащих органических соединений в ТГц диапазоне.

1.1 Взаимодействие терагерцового излучения с веществом в газообразном и конденсированном состоянии

В терагерцовом диапазоне находятся полосы (линии) поглощения большого количества молекул, а также их конденсатов [2, 7, 25]. Существование этих полос (линий) главным образом обусловлено наличием переходов между вращательными уровнями энергии отдельных молекул в газах, а также колебаниями, связанными с внутри- и межмолекулярными связями веществ в конденсированном состоянии (рисунок 1.1) [26].

Wavelength

300mm 30mm 3mm 300|jm 30|jm Змт ЗООпт

hydrogenbond modes

Fingerprint of molecular structure and arrangement

Рисунок 1.1 - Моды колебаний в различных частотных диапазонах [26]

В результате, ТГц спектроскопия позволяет исследовать физические процессы на внутри- и межмолекулярном масштабе.

В газообразном состоянии, в отличии от конденсированного, в большей степени проявляется вращательное движение отдельных молекул. Вода является примером распространенного вещества, пары которого имеют множество линий поглощения в ТГц диапазоне [27-32]. На рисунке 1.2 представлен спектр поглощения паров воды в воздухе в диапазоне 0,5-2,4 ТГц, полученный с помощью ТГц спектроскопии с временным разрешением (terahertz time-domain spectroscopy, THz-TDS) при различных значениях относительной влажности воздуха (15%, 35%, 55%, 70%, 90%) [31].

Рисунок 1.2 - ТГц спектр поглощения паров воды в воздухе, полученный с помощью ТГц спектроскопии с временным разрешением (ТН^-ТОБ) при различных значениях относительной влажности воздуха (15%, 35%, 55%,

70%, 90%) [31]

Наличие линий поглощения в терагерцовом диапазоне обусловлено главным образом существованием переходов между вращательными уровнями энергии молекул воды (молекула Н20 относится к типу "асимметричный волчок" [33]). При этом на показанном ТГц спектре (рисунок 1.2) присутствуют частотные интервалы с малым коэффициентом поглощения - так называемые "окна прозрачности". В качестве примера таких областей на рисунке 1.2 можно привести участки между линиями на частотах 0,75 ТГц и 0,99 ТГц и между линиями на частотах 0,56 ТГц и 0,75 ТГц. Использование ТГц источников с частотами излучения в диапазонах "окон прозрачности" позволяет применять методы ТГц зондирования для дистанционной работы даже в атмосфере влажного воздуха.

В ТГц диапазоне находятся линии поглощения не только паров воды, но и других газов - метилхлорида (CH3CI), закиси азота (N2O), хлороводорода (HCl), ацетонитрила (CH3CN), аммиака (NH3) и множества других [34]. При этом ширина отдельной линии может составлять до единиц МГц и даже меньше. В качестве примера, на рисунке 1.3 показана одна из линий поглощения паров ацетона, полученная с помощью ТГц спектроскопии высокого разрешения [35].

,„0.28 0,26 0,24 0,22 0,20 0,18 0,16 0,14 0,12 0,10 0,08 0,06 0,04 0,02 0

-0,02 -0,04 -0,06 -0,08 -0,10 -0,12 -0,14 -0,16 -0,18 -0,20 -0,22 -0,24

-

/ \

/ \

1 \ -

\

-

1 1 1 1 1 1 1 1

121082,0 121082,5 121083.0 121083.6 121084.2 121084.8 121085.4 121085,9 МГц

Рисунок 1.3 - Линия поглощения паров ацетона [35]

Как видно, ширина линии составляет менее 1 МГц (полная ширина на уровне половины высоты).

Для жидкого состояния вещества, по сравнению с газообразным, типично наличие связей между молекулами. Одной из основных характеристик жидкости, определяющих взаимодействие с терагерцовым излучением, является дипольный момент её молекул. Полярные жидкости имеют гораздо большее поглощение в ТГц диапазоне по сравнению с неполярными [36]. Время релаксации т характеризует среднее время, необходимое для переориентации диполей в среде по направлению внешнего поля с учётом разрыва связей (обычно слабых водородных) между

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Плеханов Андрей Александрович, 2025 год

Список литературы

1. Pavlidis D. (ed.). Fundamentals of terahertz devices and applications. - 2021.

2. Zhang X. C. et al. Introduction to THz wave photonics. - New York : Springer, 2010.

3. Zang X. et al. Metasurfaces for manipulating terahertz waves //Light: Advanced Manufacturing. - 2021. - Vol. 2. - №. 2. - P. 148-172.

4. He J. et al. Recent progress and applications of terahertz metamaterials //Journal of Physics D: Applied Physics. - 2021. - Vol. 55. - №. 12. - P. 123002.

5. Li S. et al. A tunable terahertz photonic crystal narrow-band filter //IEEE Photonics Technology Letters. - 2015. - Vol. 27. - №. 7. - P. 752-754.

6. Kaeek M. et al. Strong coupling in a self-coupled terahertz photonic crystal //ACS Photonics. - 2021. - Vol. 8. - №. 7. - P. 1881-1888.

7. Peiponen, Kai-Erik, Axel Zeitler, and Makoto Kuwata-Gonokami, eds. Terahertz spectroscopy and imaging. Springer, 2012.

8. Tao Y. H., Fitzgerald A. J., Wallace V. P. Non-contact, non-destructive testing in various industrial sectors with terahertz technology //Sensors. - 2020. - Vol. 20. - №. 3. - P. 712.

9. Shirkavand A. et al. A review on terahertz non-destructive applications for wound and diabetic foot screening //Optical and Quantum Electronics. - 2022. - Vol. 54. - №. 8. - P. 467.

10. Yan Z. et al. THz medical imaging: from in vitro to in vivo //Trends in Biotechnology. - 2022. - Vol. 40. - №. 7. - P. 816-830.

11. Gezimati M., Singh G. Terahertz imaging and sensing for healthcare: current status and future perspectives //IEEE Access. - 2023. - Vol. 11. - P. 1859018619.

12. Tzydynzhapov G. et al. New real-time sub-terahertz security body scanner //Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves. - 2020. - Vol. 41. - P. 632-641.

13. Kasjoo S. R. et al. A brief overview of detectors used for terahertz imaging systems //AIP conference proceedings. - AIP Publishing, 2020. - Vol. 2203. -№. 1.

14. Trofimov V. A., Varentsova S. A. A possible way for the detection and identification of dangerous substances in ternary mixtures using THz pulsed spectroscopy //Sensors. - 2019. - Vol. 19. - №. 10. - P. 2365.

15. Leahy-Hoppa M. R. et al. Wideband terahertz spectroscopy of explosives //Chemical Physics Letters. - 2007. - Vol. 434. - №. 4-6. - P. 227-230.

16. Wilkinson J., Caulder S. M., Portieri A. Manufacturing process effects on the terahertz spectra of RDX //Terahertz for Military and Security Applications VI. - SPIE, 2008. - Vol. 6949. - P. 24-30.

17. Garet F. et al. Evidence of Mie scattering at terahertz frequencies in powder materials //Applied Physics Letters. - 2014. - Vol. 105. - №. 3.

18. Du Y. et al. Absorption spectrum studies on the RDX crystals with different granularity in terahertz frequency range //Journal of Electronic Science and Technology. - 2014. - Vol. 12. - №. 2. - P. 150-155.

19. Kidavu A. V. S. et al. Scattering Analysis of Explosive Materials Mixed in Teflon Matrix in THz Regime //2019 Workshop on Recent Advances in Photonics (WRAP). - IEEE, 2019. - P. 1-3.

20. Zurk L. M. et al. Electromagnetic scattering calculations for terahertz sensing //Terahertz and Gigahertz Electronics and Photonics VI. - SPIE, 2007. - Vol. 6472. - P. 50-58.

21. Palka N., Szala M. Transmission and reflection terahertz spectroscopy of insensitive melt-cast high-explosive materials //Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves. - 2016. - Vol. 37. - P. 977-992.

127

22. Trofimov V. A. et al. High effective THz-TDS method for the detection and identification of substances in real conditions //Micro-and Nanotechnology Sensors, Systems, and Applications VIII. - SPIE, 2016. - Vol. 9836. - P. 516535.

23. Guerboukha H., Nallappan K., Skorobogatiy M. Toward real-time terahertz imaging //Advances in Optics and Photonics. - 2018. - Vol. 10. - №. 4. - P. 843-938.

24. Rogalski A. Progress in performance development of room temperature direct terahertz detectors //Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves. -2022. - Vol. 43. - №. 9. - P. 709-727.

25. Lee, Yun-Shik. Principles of terahertz science and technology. Springer Science & Business Media, 2009.

26. Yang L. et al. Toxic chemical compound detection by terahertz spectroscopy: a review //Reviews in Analytical Chemistry. - 2018. - Vol. 37. - №. 3. - P. 20170021.

27. Rasekh P. et al. Terahertz nonlinear spectroscopy of water vapor //Acs Photonics. - 2021. - Vol. 8. - №. 6. - P. 1683-1688.

28. Van Exter M., Fattinger C., Grischkowsky D. Terahertz time-domain spectroscopy of water vapor //Optics letters. - 1989. - Vol. 14. - №. 20. - P. 1128-1130.

29. Slocum D. M. et al. Atmospheric absorption of terahertz radiation and water vapor continuum effects //Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer. - 2013. - Vol. 127. - P. 49-63.

30. Yang Y., Mandehgar M., Grischkowsky D. Determination of the water vapor continuum absorption by THz-TDS and molecular response theory //Optics Express. - 2014. - Vol. 22. - №. 4. - P. 4388-4403.

31. Xin X. et al. Terahertz absorption spectrum of para and ortho water vapors at different humidities at room temperature //Journal of applied physics. - 2006. -Vol. 100. - №. 9.

32. Clough B., Dai J., Zhang X. C. Laser air photonics: beyond the terahertz gap //Materials Today. - 2012. - Vol. 15. - №. 1-2. - P. 50-58.

33. Ельяшевич М. А. Атомная и молекулярная спектроскопия. - 2021.

34. Агранат М. Б., Ильина И. В., Ситников Д. С. Применение терагерцовой спектроскопии для дистанционного экспресс-анализа газов //Теплофизика высоких температур. - 2017. - Т. 55. - №. 6. - С. 759-774.

35. Вакс В. Л. и др. Спектроскопия высокого разрешения терагерцевого частотного диапазона для аналитических приложений //Успехи физических наук. - 2020. - Т. 190. - №. 7. - С. 765-776.

36. Libon I. H. et al. THz spectroscopy of polar liquids //Terahertz Spectroscopy and Applications. - SPIE, 1999. - Vol. 3617. - P. 24-29.

37. Xu J., Plaxco K. W., Allen S. J. Absorption spectra of liquid water and aqueous buffers between 0.3 and 3.72 THz //The Journal of Chemical Physics. - 2006. -Vol. 124. - №. 3.

38. Kim G. J. et al. Terahertz time domain spectroscopy of petroleum products and organic solvents //2008 33rd International Conference on Infrared, Millimeter and Terahertz Waves. - IEEE, 2008. - P. 1-2.

39. Ozaki Y. Infrared spectroscopy—Mid-infrared, near-infrared, and far-infrared/terahertz spectroscopy //Analytical Sciences. - 2021. - Vol. 37. - №. 9. - P. 1193-1212.

40. Chen Y. et al. Quantitative analysis of terahertz spectra for illicit drugs using adaptive-range micro-genetic algorithm // J. Appl. Phys. 2011. Vol. 110, № 4

41. Shikata T., Sakai Y., Watanabe J. Nitrobenzene anti-parallel dimer formation in non-polar solvents // AIP Adv. 2014. Vol. 4, № 6.

42. Allis D.G., Korter T.M. Theoretical Analysis of the Terahertz Spectrum of the High Explosive PETN // ChemPhysChem. 2006. Vol. 7, № 11. P. 2398-2408.

43. Allis D.G., Prokhorova D.A., Korter T.M. Solid-State Modeling of the Terahertz Spectrum of the High Explosive HMX // J. Phys. Chem. A. 2006. Vol. 110, № 5. P. 1951-1959.

44. Allis D.G. et al. Theoretical analysis of the solid-state terahertz spectrum of the high explosive RDX // Chem. Phys. Lett. Elsevier B.V., 2008. Vol. 463, № 1-3. P. 84-89.

45. Yu B. et al. Torsional Vibrational Modes of Tryptophan Studied by Terahertz Time-Domain Spectroscopy // Biophys. J. Elsevier, 2004. Vol. 86, № 3. P. 16491654.

46. Ruggiero M. T. Invited review: Modern methods for accurately simulating the terahertz spectra of solids //Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves. - 2020. - Vol. 41. - №. 5. - P. 491-528.

47. Mancini T. et al. Terahertz spectroscopic analysis in protein dynamics: Current status //Radiation. - 2022. - Vol. 2. - №. 1. - P. 100-123.

48. Ditler E., Luber S. Vibrational spectroscopy by means of first-principles molecular dynamics simulations //Wiley Interdisciplinary Reviews: Computational Molecular Science. - 2022. - Vol. 12. - №. 5. - P. e1605.

49. Choi K. et al. Reflection terahertz time-domain spectroscopy of RDX and HMX explosives //Journal of Applied Physics. - 2014. - Vol. 115. - №. 2.

50. Huang F. et al. Terahertz study of 1, 3, 5-trinitro-s-triazine by time-domain and Fourier transform infrared spectroscopy //Applied Physics Letters. - 2004. -Vol. 85. - №. 23. - P. 5535-5537.

51. Рогалин В. Е., Каплунов И. А., Кропотов Г. И. Оптические материалы для THz диапазона //Оптика и спектроскопия. - 2018. - Т. 125. - №. 6. - С. 851863.

52. Dai J. et al. Terahertz time-domain spectroscopy characterization of the far-infrared absorption and index of refraction of high-resistivity, float-zone silicon //JOSA B. - 2004. - Vol. 21. - №. 7. - P. 1379-1386.

53. Str^g M., Swiderski W. The Terahertz-based nondestructive evaluation of military-designated materials //Emerging Imaging and Sensing Technologies for Security and Defence VII. - SPIE, 2022. - Vol. 12274. - P. 173-178.

54. Pereira M. F., Shulika O. (ed.). THz for CBRN and explosives detection and diagnosis. - Springer, 2017.

55. Rogozhnikov G. S., Kostromykina V. V., Skrybykina A. A. Terahertz security vision system in pandemic environment //2022 International Conference Laser Optics (ICLO). - IEEE, 2022. - P. 1-1.

56. Lee I. M. et al. Terahertz-based Security Screening System Technology //Electronics and Telecommunications Trends. - 2022. - Vol. 37. - №. 2. - P. 11-20.

57. Jiang Y. et al. Machine learning and application in terahertz technology: A review on achievements and future challenges //IEEE Access. - 2022. - Vol. 10. - P. 53761-53776.

58. Wang K., Sun D. W., Pu H. Emerging non-destructive terahertz spectroscopic imaging technique: Principle and applications in the agri-food industry //Trends in Food Science & Technology. - 2017. - Vol. 67. - P. 93-105.

59. Ge H. et al. Applications of THz spectral imaging in the detection of agricultural products //Photonics. - Multidisciplinary Digital Publishing Institute, 2021. -Vol. 8. - №. 11. - P. 1-17.

60. Rawson A. et al. Recent advances in terahertz time-domain spectroscopy and imaging techniques for automation in agriculture and food sector //Food Analytical Methods. - 2022. - Vol. 15. - №. 2. - P. 498-526.

61. Tao Y. H., Fitzgerald A. J., Wallace V. P. Non-contact, non-destructive testing in various industrial sectors with terahertz technology //Sensors. - 2020. - Vol. 20. - №. 3. - P. 712.

62. Wang B. et al. Non-destructive testing and evaluation of composite materials/structures: A state-of-the-art review //Advances in mechanical engineering. - 2020. - Vol. 12. - №. 4. - P. 1687814020913761.

63. Jiang X., Xu Y., Zhao D. Terahertz Non-destructive testing and imaging of corrosion in coated steel plates //Construction and Building Materials. - 2023. -Vol. 385. - P. 131427.

64. Tu W. et al. Non-destructive evaluation of hidden defects beneath the multilayer organic protective coatings based on terahertz technology //Frontiers in Physics.

- 2021. - Vol. 9. - P. 676851.

65. Haaser M. et al. Application of terahertz pulsed imaging to analyse film coating characteristics of sustained-release coated pellets //International journal of pharmaceutics. - 2013. - Vol. 457. - №. 2. - P. 521-526.

66. Sibik J., Zeitler J. A. Direct measurement of molecular mobility and crystallisation of amorphous pharmaceuticals using terahertz spectroscopy //Advanced drug delivery reviews. - 2016. - Vol. 100. - P. 147-157.

67. Bawuah P., Zeitler J. A. Advances in terahertz time-domain spectroscopy of pharmaceutical solids: A review //TrAC Trends in Analytical Chemistry. - 2021.

- Vol. 139. - P. 116272.

68. D'Arco A. et al. THz pulsed imaging in biomedical applications //Condensed Matter. - 2020. - Vol. 5. - №. 2. - P. 25.

69. Gong A. et al. Biomedical applications of terahertz technology //Applied Spectroscopy Reviews. - 2020. - Vol. 55. - №. 5. - P. 418-438.

70. Samanta D. et al. Trends in terahertz biomedical applications //Generation, Detection and Processing of Terahertz Signals. - 2022. - Vol. 794. - P. 285-299.

71. Chen X. et al. Terahertz (THz) biophotonics technology: instrumentation, techniques, and biomedical applications //Chemical Physics Reviews. - 2022. -Vol. 3. - №. 1. - P. 011311.

72. Nikitkina A. I. et al. Terahertz radiation and the skin: a review //Journal of Biomedical Optics. - 2021. - Vol. 26. - №. 4. - P. 043005-043005.

73. Shirkavand A. et al. A review on terahertz non-destructive applications for wound and diabetic foot screening //Optical and Quantum Electronics. - 2022.

- Vol. 54. - №. 8. - P. 467.

74. Chernomyrdin N. V. et al. Terahertz technology in intraoperative neurodiagnostics: A review //Opto-Electronic Advances. - 2023. - Vol. 6. - №. 5. - P. 220071-1-220071-27.

75. Гарнов С. В., Щербаков И. А. Лазерные методы генерации мегавольтных терагерцевых импульсов //Успехи физических наук. - 2011. - Т. 181. - №. 1. - С. 97-102.

76. Глявин М. Ю. и др. Источники мощного терагерцевого излучения для спектроскопии и диагностики различных сред //Успехи физических наук.

- 2016. - Т. 186. - №. 6. - С. 667-677.

77. Номоев С. А. и др. Влияние режима отжига на свойства терагерцевой фотопроводящей антенны на основе LT-GaAs //Письма в Журнал технической физики. - 2018. - Т. 44. - №. 2. - С. 11-17.

78. Гавриленко Д. В., Потылицын А. П., Тищенко А. А. ТГц источник излучения на обратном томсоновском рассеянии //Современные проблемы физики и технологий. - 2022. - С. 166-168.

79. Rieh J. S. Introduction to Terahertz Electronics. - Springer Nature, 2020.

80. Sizov F. F. Detectors and Sources for THz and IR. - Materials Research Forum LLC, 2020.

81. Kinev N. V. et al. Flux-flow Josephson oscillator as the broadband tunable terahertz source to open space //Journal of Applied Physics. - 2019. - Vol. 125.

- №. 15. - P. 151603.

82. Sellers N. Handbook of Terahertz Technology. - Scientific e-Resources, 2018.

83. Kohlhaas R. B. et al. 637 ^ W emitted terahertz power from photoconductive antennas based on rhodium doped InGaAs //Applied Physics Letters. - 2020. -Vol. 117. - №. 13. - P. 131105.

84. Puc U. et al. Ultra-Broadband and High-Dynamic-Range THz Time-Domain Spectroscopy System Based on Organic Crystal Emitter and Detector in Transmission and Reflection Geometry //Advanced Photonics Research. - 2021.

- Vol. 2. - №. 4. - P. 2000098.

85. Анзин В. Б. и др. Унифицированный источник терагерцового излучения на основе ламп обратной волны //Приборы и техника эксперимента. - 2009. -№. 3. - С. 70-74.

86. Вакс В. Л. и др. Нестационарная ТГц спектроскопия высокого разрешения для решения медико-биологических задач //Журнал радиоэлектроники. -2014. - №. 1. - С. 1-14.

87. Khan S. et al. Terahertz radiation from high electron mobility avalanche transit time sources prospective for biomedical spectroscopy //Photonics. - MDPI, 2023. - Vol. 10. - №. 7. - P. 800.

88. Zhang X. Y. et al. Noise characteristics of Ni/GaN Schottky barrier IMPATT diode based on polar-and nonpolar-oriented wurtzite GaN for terahertz application //Superlattices and Microstructures. - 2020. - Vol. 139. - P. 106405.

89. Shchepetilnikov A. V. et al. Linear scanning system for THz imaging //Applied Optics. - 2021. - Vol. 60. - №. 33. - P. 10448-10452.

90. Муравьев В. М., Кукушкин И. В., Молчанов С. Ю. Системы генерации и

матричного приема терагерцового излучения //Взаимодействие

сверхвысокочастотного, терагерцового и оптического излучения с

134

полупроводниковыми микро-и наноструктурами, метаматериалами и биообъектами. - 2022. - С. 371-373.

91. Lewis R. A. A review of terahertz detectors //Journal of Physics D: Applied Physics. - 2019. - Vol. 52. - №. 43. - P. 433001.

92. Rogalski A. Infrared and terahertz detectors. - CRC press, 2019.

93. Jin M. et al. Terahertz detectors based on carbon nanomaterials //Advanced Functional Materials. - 2022. - Vol. 32. - №. 11. - P. 2107499.

94. Gayduchenko I. et al. Tunnel field-effect transistors for sensitive terahertz detection //Nature Communications. - 2021. - Vol. 12. - №. 1. - P. 543.

95. Yachmenev A. E., Khabibullin R. A., Ponomarev D. S. Recent advances in THz detectors based on semiconductor structures with quantum confinement: a review //Journal of Physics D: Applied Physics. - 2022. - Vol. 55. - №. 19. - P. 193001.

96. Гибин И. С., Котляр П. Е. Приемники излучения терагерцового диапазона (обзор) //Успехи прикладной физики. - 2018. - Т. 6. - №. 2. - С. 117-129.

97. Неизвестный И. Г., Климов А. Э., Шумский В. Н. Матричные фотонные приёмники для дальней инфракрасной и субмиллиметровой области спектра //Успехи физических наук. - 2015. - Т. 185. - №. 10. - С. 1031-1042.

98. Oda N. et al. Microbolometer terahertz focal plane array and camera with improved sensitivity in the sub-terahertz region //Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves. - 2015. - V. 36. - P. 947-960.

99. Jang D. et al. Spectral characterization of a microbolometer focal plane array at terahertz frequencies //IEEE Transactions on Terahertz Science and Technology. - 2019. - Vol. 9. - №. 2. - P. 150-154.

100. R. Zhou and J. T. W. Yeow, "Innovations in Bolometer Technology for Enhanced Terahertz Detection," in IEEE Nanotechnology Magazine, Vol. 18, №. 5, P. 4-13, 2024.

101. Dem'yanenko M. A., Startsev V. V. Application of Uncooled Microbolometers for Detecting Pulsed Terahertz and Infrared Radiation //Technical Physics. - 2023. - Vol. 68. - №. 2. - P. S328-S337.

102. Кульчицкий Н. А. и др. Неохлаждаемые матричные терагерцовые микроболометрические приемники //Успехи прикладной физики. - 2022. -Т. 10. - №. 2. - С. 203.

103. Aji A. P. et al. Responsivity and NEP improvement of terahertz microbolometer by high-impedance antenna //Sensors. - 2022. - Vol. 22. - №. 14. - P. 5107.

104. Zdanevicius J. et al. Camera for high-speed THz imaging //Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves. - 2015. - Vol. 36. - P. 986-997.

105. Knap W. et al. Field effect transistors for terahertz detection: Physics and first imaging applications //Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves. -2009. - Vol. 30. - P. 1319-1337.

106. Wang Q., Xie L., Ying Y. Overview of imaging methods based on terahertz time-domain spectroscopy //Applied Spectroscopy Reviews. - 2022. - Vol. 57. - №. 3. - P. 249-264.

107. Hu B. B., Nuss M. C. Imaging with terahertz waves //Optics letters. - 1995. -Vol. 20. - №. 16. - P. 1716-1718.

108. Terroux M. et al. NEP characterization and analysis method for THz imaging devices //Passive and Active Millimeter-Wave Imaging XXIV. - SPIE, 2021. -Vol. 11745. - P. 146-151.

109. Seo C., Kim T. T. Terahertz near-field spectroscopy for various applications //Journal of the Korean Physical Society. - 2022. - Vol. 81. - №. 6. - P. 549561.

110. Mingcong D. A. I. et al. Research progress of terahertz near-field microscopy //Chinese Journal of Quantum Electronics. - 2023. - Vol. 40. - №. 2. - P. 193.

111. De Cumis U. S. et al. Terahertz confocal microscopy with a quantum cascade laser source //Optics Express. - 2012. - Vol. 20. - №. 20. - P. 21924-21931.

112. Flammini M. et al. Confocal terahertz imaging of ancient manuscripts //Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves. - 2017. - Vol. 38. - P. 435-442.

113. Liewald C. et al. All-electronic terahertz nanoscopy //Optica. - 2018. - Vol. 5. - №. 2. - P. 159-163.

114. Ning R. et al. High accuracy terahertz computed tomography using a 3D printed super-oscillatory lens //Optics and Lasers in Engineering. - 2023. - Vol. 167. - P. 107610.

115. Wang D. et al. Continuous-wave terahertz diffraction tomography for measuring three-dimensional refractive index maps //Chinese Optics Letters. -2021. - Vol. 19. - №. 12. - P. 123701.

116. Bowman T. et al. Terahertz tomographic imaging of freshly excised human breast tissues //Journal of Medical Imaging. - 2019. - Vol. 6. - №. 2. - P. 023501-023501.

117. Zolliker P., Hack E. THz holography in reflection using a high resolution microbolometer array //Optics express. - 2015. - Vol. 23. - №. 9. - P. 1095710967.

118. Petrov N. V. et al. Application of terahertz pulse time-domain holography for phase imaging //IEEE Transactions on Terahertz Science and Technology. -2016. - Vol. 6. - №. 3. - P. 464-472.

119. Rong L. et al. Terahertz in-line digital holography of human hepatocellular carcinoma tissue //Scientific reports. - 2015. - Vol. 5. - №. 1. - P. 8445.

120. Heimbeck M. S., Everitt H. O. Terahertz digital holographic imaging //Advances in Optics and Photonics. - 2020. - Vol. 12. - №. 1. - P. 1-59.

121. Balbekin N. S. et al. Increasing the resolution of the reconstructed image in terahertz pulse time-domain holography //Scientific reports. - 2019. - Vol. 9. -№. 1. - P. 1-9.

122. Choporova Y., Knyazev B., Pavelyev V. Holography with high-power CW coherent terahertz source: optical components, imaging, and applications //Light: Advanced Manufacturing. - 2022. - Vol. 3. - №. 3. - P. 525-541.

123. Palka N. Identification of concealed materials, including explosives, by terahertz reflection spectroscopy //Optical Engineering. - 2014. - Vol. 53. - №. 3. - P. 031202-031202.

124. Whitley V. H. et al. Polarization orientation dependence of the far infrared spectra of oriented single crystals of 1, 3, 5-trinitro-S-triazine (RDX) using terahertz time-domain spectroscopy //Analytical and bioanalytical chemistry. -2009. - Vol. 395. - P. 315-322.

125. Melinger J. S., Laman N., Grischkowsky D. The underlying terahertz vibrational spectrum of explosives solids //Applied Physics Letters. - 2008. -Vol. 93. - №. 1. - P. 011102.

126. Chen J. et al. Absorption coefficients of selected explosives and related compounds in the range of 0.1-2.8 THz //Optics express. - 2007. - Vol. 15. -№. 19. - P. 12060-12067.

127. Rice B. M., Chabalowski C. F. Ab initio and nonlocal density functional study of 1, 3, 5-trinitro-s-triazine (RDX) conformers //The Journal of Physical Chemistry A. - 1997. - Vol. 101. - №. 46. - P. 8720-8726.

128. Chen Y. et al. THz spectroscopic investigation of 2, 4-dinitrotoluene //Chemical Physics Letters. - 2004. - Vol. 400. - №. 4-6. - P. 357-361.

129. Palka N., Szala M., Czerwinska E. Characterization of prospective explosive materials using terahertz time-domain spectroscopy //Applied optics. - 2016. -Vol. 55. - №. 17. - P. 4575-4583.

130. Fedulova E. V. et al. Studying of dielectric properties of polymers in the terahertz frequency range //Saratov Fall Meeting 2011: Optical Technologies in Biophysics and Medicine XIII. - SPIE, 2012. - Vol. 8337. - P. 144-152.

131. Piesiewicz R. et al. Properties of building and plastic materials in the THz range //International Journal of Infrared and Millimeter Waves. - 2007. - Vol. 28. - P. 363-371.

132. Van Rheenen A. D., Haakestad M. W. Detection and identification of explosives hidden under barrier materials: what are the THz-technology challenges? //Detection and Sensing of Mines, Explosive Objects, and Obscured Targets Xvi. - SPIE, 2011. - Vol. 8017. - P. 444-458.

133. Liu H. B. et al. Detection and identification of explosive RDX by THz diffuse reflection spectroscopy //Optics Express. - 2006. - Vol. 14. - №. 1. - P. 415423.

134. Berry C. W., Jarrahi M. Broadband terahertz polarizing beam splitter on a polymer substrate //Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves. -2012. - Vol. 33. - P. 127-130.

135. Chen T. et al. Experimental and theoretical investigations of tartaric acid isomers by terahertz spectroscopy and density functional theory //Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy. -2018. - Vol. 205. - P. 312-319.

136. Шифрин, К. С. Рассеяние света в мутной среде. Рипол Классик, 2013.

137. C. Matzler, "Research Report No. 2002-08," Institut fur Angewandte Physik, University of Bern (2002).

138. C. F. Bohren and D. R. Huffman, Absorption and Scattering of Light by Small Particles, P. 531, John Wiley & Sons, New York (1983).

139. Baker C. et al. Detection of concealed explosives at a distance using terahertz technology //Proceedings of the IEEE. - 2007. - Vol. 95. - №. 8. - P. 15591565.

140. Борн М., Вольф Э. Основы оптики. Изд. 2-е. Перевод с английского //М.: Главная редакция физико-математической литературы издательства «Наука». - 1973.

141. Ogishima T. et al. Broadband FIR absorption spectra of low-density polyethylene sheets containing six different antioxidants and estimation of their contents by chemometric analysis //High Voltage. - 2019. - Vol. 4. - №. 3. - P. 161-166.

142. Liu J. et al. Identification of high explosive RDX using terahertz imaging and spectral fingerprints //Journal of Physics: Conference Series. - IOP Publishing, 2016. - Vol. 680. - №. 1. - P. 012030.