Изменение спектральных характеристик некоторых полимерных материалов в интервале частот от 0.2 до 2 ТГц в результате воздействия мегаваттным потоком субмиллиметрового излучения микросекундной длительности

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Зарегистрировано влияние воздействия импульсными мегаваттными потоками излучения в интервале частот 0.1–0.4 ТГц на спектральные характеристики некоторых тонкопленочных полимерных материалов в диапазоне частот от 0.2 до 2 ТГц. Характеризация полимерных образцов проведена с использованием технических решений в рамках спектроскопии во временной области и ЛОВ-спектроскопии. Для воздействия использован поток излучения в субмиллиметровом диапазоне длин волн длительностью около 4 мкс, генерируемый при пучково-плазменном взаимодействии на установке ГОЛ-ПЭТ (ИЯФ СО РАН). Установлено, что относительные изменения реальной части диэлектрической проницаемости отдельных образцов из поливинилиденфторида достигают уровня 0.5 при исходной величине около 3.0, в то время как для образцов из поливинилхлорида никаких изменений этого параметра не зарегистрировано. В то же время для отдельных образцов из полимочевины зарегистрированы как значительные изменения этого параметра, так и малозначимое его изменение по результатам воздействия. Результаты проведенных экспериментов дают основу для использования тонкопленочных полимерных материалов в качестве подложек для образцов супрамолекулярных комплексов, которые при исследованиях будут подвергаться воздействию мощных импульсных потоков излучения в субмиллиметровом диапазоне длин волн.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. В. Аржанников

Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера Сибирского отделения Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: A.V.Arzhannikov@inp.nsk.su
Россия, Новосибирск

С. Л. Синицкий

Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера Сибирского отделения Российской академии наук

Email: A.V.Arzhannikov@inp.nsk.su
Россия, Новосибирск

Д. А. Самцов

Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера Сибирского отделения Российской академии наук

Email: A.V.Arzhannikov@inp.nsk.su
Россия, Новосибирск

П. В. Калинин

Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера Сибирского отделения Российской академии наук

Email: A.V.Arzhannikov@inp.nsk.su
Россия, Новосибирск

С. А. Кузнецов

Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера Сибирского отделения Российской академии наук

Email: A.V.Arzhannikov@inp.nsk.su
Россия, Новосибирск

В. Д. Степанов

Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера Сибирского отделения Российской академии наук

Email: A.V.Arzhannikov@inp.nsk.su
Россия, Новосибирск

С. С. Попов

Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера Сибирского отделения Российской академии наук

Email: A.V.Arzhannikov@inp.nsk.su
Россия, Новосибирск

Е. С. Сандалов

Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера Сибирского отделения Российской академии наук

Email: A.V.Arzhannikov@inp.nsk.su
Россия, Новосибирск

М. Г. Атлуханов

Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера Сибирского отделения Российской академии наук

Email: A.V.Arzhannikov@inp.nsk.su
Россия, Новосибирск

А. В. Станкевич

Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики имени академика Е. И. Забабахина; Институт органического синтеза им. И.Я. Постовского Уральского отделения Российской академии наук

Email: A.V.Arzhannikov@inp.nsk.su
Россия, Снежинск; Екатеринбург

А. В. Пестов

Институт органического синтеза им. И.Я. Постовского Уральского отделения Российской академии наук

Email: A.V.Arzhannikov@inp.nsk.su
Россия, Екатеринбург

Н. А. Николаев

Институт автоматики и электрометрии Сибирского отделения Российской академии наук

Email: A.V.Arzhannikov@inp.nsk.su
Россия, Новосибирск

А. А. Рыбак

Институт автоматики и электрометрии Сибирского отделения Российской академии наук

Email: A.V.Arzhannikov@inp.nsk.su
Россия, Новосибирск

Список литературы

  1. Fischer B.M., Helm H., Jepsen P.U. // Proc. SPIE. 2006. V. 6038. P. 42. https://doi.org/10.1117/12.651748
  2. Reimann K., Woerner M., Elsaesser T. // J. Chem. Phys. 2021. V. 154. № 12. P. 120901. https://doi.org/10.1063/5.0046664
  3. Surovtsev N.V., Malinovsky V.K., Boldyreva E.V. // J. Chem. Phys. 2011. V. 134. № 4. P. 045102. https://doi.org/10.1063/1.3524342
  4. Afsah-Hejri L., Hajeb P., Ara P., Ehsani R.J. // Compr. Rev. Food Sci. Food Safety. 2019. V. 18. № 5. P. 1563. https://doi.org/10.1111/1541-4337.12490
  5. Folpini G., Reimann K., Woerner M., Elsaesser T., Hoja J., Tkatchenko A. // Phys. Rev. Lett. 2017. V. 119. № 9. P. 097404. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.119.097404
  6. Michalchuk A.A.L., Fincham P.T., Portius P., Pulham C.R., Morrison C.A. // J. Phys. Chem. C. 2018. V. 122. № 34. P. 19395. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.8b05285
  7. Michalchuk A.A.L. Trestman M., Rudić S., Portius P., Fincham P.T., Pulham C.R., Morrison C.A. // J. Mater. Chem. A. 2019. V. 7. № 33. P. 19539. https://doi.org/10.1039/c9ta06209b
  8. Michalchuk A.A.L., Hemingway J., Morrison C.A. // J. Chem. Phys. 2021. V. 154. № 6. P. 064105. https://doi.org/10.1063/5.0036927
  9. Michalchuk A.A.L., Morrison C.A. // Theor. Comput. Chem. 2022. V. 22. P. 215. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-822971-2.00010-3
  10. Stankevich A.V., Taibinov N.P., Kostitsyn O.V., Garmashev A.Yu. // J. Phys.: Conf. Ser. 2021. V. 1787. № 1. P. 012006. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1787/1/012006
  11. Stankevich A.V., Tolshchina S.G., Korotina A.V., Rusinov G.L., Chemagina I.V., Charushin V.N. // Molecules. 2022. V. 27. № 20. P. 6966. https://doi.org/10.3390/molecules27206966
  12. Arzhannikov A.V., Burdakov A.V., Kalinin P.V. et al. // Vestnik Novosibirsk State University. Ser. Phys. 2010. V. 5. № 4. P. 44.
  13. Arzhannikov A.V. Burmasov V.S., Ivanov I.A., Kalinin P.V., Kuznetsov S.A., Makarov M.A., Mekler K.I., Polosatkin S.V., Rovenskikh A.F., Samtsov D.A., Sinitsky S.L., Stepanov V.D., Timofeev I.V. // 44th Int. Conf. on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves (IRMMW-THz). Paris, 2019. P. 1. https://doi.org/10.1109/IRMMW-THz.2019.8874408
  14. Arzhannikov A.V., Ivanov I.A., Kasatov A.A., Kuznetsov S.A., Makarov M.A., Mekler K.I., Polosatkin S.V., Popov S.S., Rovenskikh A.F., Samtsov D.A., Sinitsky S.L., Stepanov V.D., Annenkov V.V., Timofeev I.V. // Plasma Phys. Controlled Fusion. 2020. V. 62. № 4. P. 045002. https://doi.org/10.1088/1361-6587/ab72e3
  15. Arzhannikov A.V., Sinitsky, S.L., Popov S.S., Timofeev I.V., Samtsov D.A., Sandalov E.S., Kalinin P.V., Kuklin, K.N., Makarov M.A., Rovenskikh A.F., Stepanov V.D., Annenkov V.V., Glinsky V.V. // IEEE Trans. on Plasma Sci. 2022. V. 50. № 8. P. 2348. https://doi.org/10.1109/TPS.2022.3183629
  16. Аржанников А.В., Синицкий С.Л., Самцов Д.А., Калинин П.В., Попов С.С., Атлуханов М.Г., Сандалов Е.С., Степанов В.Д., Куклин К.Н., Макаров М.А. // Сиб. физ. журнал. 2023. Т. 18. № 4. С. 79. https://doi.org/10.25205/2541-9447-2023-18-4-79-93
  17. Mamrashev A., Minakov F., Nikolaev N., Antsygin V. // Photonics. 2021. V. 8. № 6. P. 213. https://doi.org/10.3390/photonics8060213
  18. Mamrashev A.A., Maximov L.V., Nikolaev N.A., Chapovsky P.L. // IEEE Trans. Terahertz Sci. Tech. 2018. V. 8. № 1. P. 13. https://doi.org/10.1109/TTHZ.2017.2764385
  19. Кузнецов С.А., Астафьев М.А., Скляров В.Ф., Лазорский П.А., Аржанников А.В. // Вестн. НГУ. Сер. Физика. 2014. Т. 9. № 4. C. 15. https://doi.org/10.54362/1818-7919-2014-9-4-15-38
  20. Станкевич А.В., Соболевская А.В., Грецова А.Н., Стрельцова М.С., Фролова О.А. // Поверхность. Рентген., синхротр. и нейтрон. исслед. 2023. Т. 10. С. 3. https://doi.org/10.31857/S1028096023100205
  21. Семчиков Ю.Д., Жильцов С.Ф., Зайцев С.Д. Введение в химию полимеров: Учебное пособие. СПб.: Лань, 2014. 224 c.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема проведения спектроскопических измерений во временной области (а) и пример обработки результатов регистрации опорного сигнала (1) и сигнала при наличии образца (2) в рамках используемой методики (б). БПФ — быстрое преобразование Фурье.

Скачать (191KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Схема проведения спектроскопических измерений в частотной области (а) и частотный интервал, доступный с различными ЛОВ в условиях умножения частоты (б).

Скачать (336KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Схема проведения облучения образцов мощным потоком субмиллиметрового излучения (а): 1 — электронный пучок; 2 — столб плазмы; 3 — поток ТГц-излучения; 4 — зеркало для потока ТГц-излучения; 5 — пакет с образцами; 6 — панель неоновых ламп; 7 — полихроматор. Отображение сечения потока излучения через свечение газоразрядных неоновых лампочек, собранных в панель, без пакета с образцами (верху) и при наличии пакета с образцами (внизу) (б).

Скачать (123KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Спектральный состав потока, регистрируемый полихроматором, в отсутствие образцов (а) и в условиях, когда он проходит через пакет с образцами исследуемых материалов (б).

Скачать (327KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Изменение реальной части диэлектрической проницаемости поливинилхлорида (а) и поливинилиденфторида (б) в результате воздействия потоком субмиллиметрового излучения (серия из пяти импульсов), полученное с помощью спектроскопии во временной области (сплошные линии) и ЛОВ-спектроскопии (символы) до воздействия излучения (1) и после (2).

Скачать (168KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Изменение реальной части диэлектрической проницаемости образцов № 1581 (а) и № 1580 (б) из полимочевины в результате воздействия потоком субмиллиметрового излучения (два импульса), полученное с помощью спектроскопии во временной области (сплошные линии) и ЛОВ-спектроскопии (символы) до воздействия излучения (1) и после (2).

Скачать (144KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Изменение реальной части диэлектрической проницаемости образцов № 1584 (а) и № 1585 (б) из политетрафторэтилена в результате воздействия потоком субмиллиметрового излучения (пять импульсов), полученное с помощью спектроскопии во временной области (сплошные линии) и ЛОВ-спектроскопии (символы) до воздействия излучения (1) и после (2).

Скачать (190KB)
Метаданные

© Институт физики твердого тела РАН, Российская академия наук, 2025