Диссертация на соискание ученой степени кандидата
физико-математических наук: 01.04.05 - Оптика. — Федеральное
государственное бюджетное учреждение науки Институт оптики
атмосферы им. В.Е. Зуева Сибирского отделения Российской академии
наук (ИОА СО РАН). — Томск, 2014. — 138 с.
Научный консультант: кандидат физико-математических наук, доцент
Бобровников С.М.
Введение
Дистанционный контроль загрязнения атмосферы
СКР-лидар ка инструмент диагностики газового состава атмосферы
Анализ возможности применения лидарного метода на основе СКР для дистанционной диагностики молекулярных систем в атмосфере в УФ диапазоне длин волн
Факторы, ограничивающие чувствительность СКР-лидарного метода и способы их устранения
Потенциальные возможности лидара на основе эффекта СКР
Экспериментальное исследование СКР-лидарного метода обнаружения химических соединений
Аппаратура лидара
Экспериментальное исследование возможностей СКР-лидара при обнаружении паров веществ в атмосфере
Экспериментальное исследование возможностей СКР-лидара при обнаружении следов химических соединений на поверхности
Результаты
Список литературы Целью диссертационной работы является разработка СКР-лидарного метода дистанционной диагностики окружающей среды с высокой чувствительностью и помехозащищенностью, и экспериментальное исследование его потенциальных возможностей. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
анализ возможности создания лидарного метода дистанционной диагностики окружающей среды на основе эффекта СКР при использовании УФ диапазона длин волн;
разработка математической модели процесса зондирования атмосферы на основе эффекта СКР в УФ области спектра и определение требований к характеристикам лидара;
создание макета СКР-лидара на базе источника излучения УФ диапазона длин волн;
экспериментальное исследование помехоустойчивости метода и определение достижимых минимально обнаружимых концентраций паров и следов химических соединений, определяемых с помощью разработанного СКР-лидара.
При решении поставленных задач были выделены основные результаты, получившие обоснования в процессе выполнения диссертации и выдвигаемые в качестве защищаемых положений. Научная новизна работы
Впервые для определения концентрации химических соединений в атмосфере методом СКР предложено использовать в качестве опорного сигнала первый обертон кислорода или азота.
Впервые для исследования возможности метода СКР использовался эксимерный лазер на среде КrF с узкой линией излучения (5 пм) и с возможностью перестройки в щироком спектральном диапазоне (2 им).
Впервые экспериментально обоснованна чувствительность СКР-лидара в 2 ррm при обнаружении паров загрязняющих веществ в атмосфере с использованием многоканального матричного фотоприемника.
Впервые показано, что использование высокой плотности энергии зондирующего импульса эксимерного лазера на среде КrF приводит к снижению эффективности СКР-лидарного метода обнаружения следов химических веществ на поверхности.
Впервые экспериментально показана возможность дистанционного обнаружения следов тринитротолуола с поверхностной концентрацией 500 нг/см с помощью эффекта СКР при возбуждении излучением с длиной волны 248,3 нм.
Дистанционный контроль загрязнения атмосферы
СКР-лидар ка инструмент диагностики газового состава атмосферы
Анализ возможности применения лидарного метода на основе СКР для дистанционной диагностики молекулярных систем в атмосфере в УФ диапазоне длин волн
Факторы, ограничивающие чувствительность СКР-лидарного метода и способы их устранения
Потенциальные возможности лидара на основе эффекта СКР
Экспериментальное исследование СКР-лидарного метода обнаружения химических соединений
Аппаратура лидара
Экспериментальное исследование возможностей СКР-лидара при обнаружении паров веществ в атмосфере
Экспериментальное исследование возможностей СКР-лидара при обнаружении следов химических соединений на поверхности
Результаты
Список литературы Целью диссертационной работы является разработка СКР-лидарного метода дистанционной диагностики окружающей среды с высокой чувствительностью и помехозащищенностью, и экспериментальное исследование его потенциальных возможностей. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
анализ возможности создания лидарного метода дистанционной диагностики окружающей среды на основе эффекта СКР при использовании УФ диапазона длин волн;
разработка математической модели процесса зондирования атмосферы на основе эффекта СКР в УФ области спектра и определение требований к характеристикам лидара;
создание макета СКР-лидара на базе источника излучения УФ диапазона длин волн;
экспериментальное исследование помехоустойчивости метода и определение достижимых минимально обнаружимых концентраций паров и следов химических соединений, определяемых с помощью разработанного СКР-лидара.
При решении поставленных задач были выделены основные результаты, получившие обоснования в процессе выполнения диссертации и выдвигаемые в качестве защищаемых положений. Научная новизна работы
Впервые для определения концентрации химических соединений в атмосфере методом СКР предложено использовать в качестве опорного сигнала первый обертон кислорода или азота.
Впервые для исследования возможности метода СКР использовался эксимерный лазер на среде КrF с узкой линией излучения (5 пм) и с возможностью перестройки в щироком спектральном диапазоне (2 им).
Впервые экспериментально обоснованна чувствительность СКР-лидара в 2 ррm при обнаружении паров загрязняющих веществ в атмосфере с использованием многоканального матричного фотоприемника.
Впервые показано, что использование высокой плотности энергии зондирующего импульса эксимерного лазера на среде КrF приводит к снижению эффективности СКР-лидарного метода обнаружения следов химических веществ на поверхности.
Впервые экспериментально показана возможность дистанционного обнаружения следов тринитротолуола с поверхностной концентрацией 500 нг/см с помощью эффекта СКР при возбуждении излучением с длиной волны 248,3 нм.