Ученые Томского политехнического университета вместе с коллегами из испанских вузов предложили простой способ, как с помощью маленького кубика из тефлона увеличить чувствительность приемников терагерцового излучения в 3,5 раза. Кубик размером в 1 мм достаточно разместить на поверхности приемника, никак не меняя внутреннее устройство самого приемника.
Такие приемники применяются, например, в сканерах для персонального досмотра, спектрометрах, а в медицине — в приборах для диагностики рака кожи, ожоговых ран, патологических изменений крови. Результаты экспериментов опубликованы в журнале Optics Letters (IF: 3,714; Q1).
На шкале электромагнитных волн терагерцовый диапазон располагается между микроволновым и инфракрасным. К нему относятся волны с длиной меньше 1 мм. Они способны проникать сквозь различные материалы, но, в отличие от рентгеновских лучей, это не приводит к ионизации атомов вещества.
«Приемники терагерцового излучения — это, как правило, достаточно компактные устройства. Повышение их чувствительности и других параметров сегодня интересует исследователей в разных странах. Так как чем выше чувствительность, тем более слабые сигналы можно улавливать и точнее проводить измерения, — говорит один из авторов статьи, профессор отделения электронной инженерии Инженерной школы неразрушающего контроля и безопасности ТПУ Олег Минин. — Большинство исследователей пытаются решить этот вопрос, меняя конструкцию самого приемника и материалы, из которых он сделан. Это сложно и зачастую дорого. Наше решение лежит буквально на поверхности».
В экспериментах ученые использовали микрочастицу в форме кубика из тефлона — доступного диэлектрического материала, через который способны проникать электромагнитные волны терагерцового диапазона. Кубик размещали на поверхности приемника.
«Внутри приемника находится чувствительная площадка. Она бывает из разных материалов, но ее характерный размер всегда меньше длины волны. Именно эта зона отвечает за улавливание электромагнитных волн и передачу. Наш кубик за счет формы и самого материала обладает способностью хорошо фокусировать излучение, попадающее на чувствительную площадку детектора, в размер, ограниченный или меньше дифракционного предела. Эксперименты, проведенные совместно с испанскими коллегами, это подтвердили: частица фокусировала излучение, на выходе оно попадало точно в чувствительную зону», — поясняет Олег Минин.
По словам ученых, разработанный метод повышения чувствительности детекторов без изменения их конструкции применим практически к любым детекторам различных диапазонов.
Во время экспериментов ученые зафиксировали увеличение чувствительности на 11 децибел, что в 3,5 раза выше стандартных параметров детектора.
В исследовании принимали участие ученые Саламанкского университета (Испания), Политехнического университета Валенсии (Испания), Института физики высоких давлений Польской академии наук и Имперского колледжа Лондона. Проект поддержан грантом по Программе повышения конкурентоспособности ТПУ.
Информация предоставлена пресс-службой Томского политехнического университета
Источник фото: https://news.tpu.ru/news/2021/06/23/38654/
