Том 31, номер 08, статья № 2

Аннотация:

Обнаружено, что коэффициент отражения (R) многослойных диэлектрических зеркал сильно зависит от влажности среды. Этот эффект может приводить как к увеличению, так и к уменьшению R, который определяется изменением показателей преломления (при заполнении водяным паром) слоев материалов, применяемых для образования многослойного зеркала. Увеличение R может достигать 0,9% в среде с влажностью, близкой к точке росы. Рассмотрены изменения коэффициента в средах, содержащих различные изотопы водяного пара H₂¹⁶O, H₂¹⁸O и D₂O. Исследованы зеркала CRDS-спектрометра с R = 0,9999, для которых оценена верхняя граница изменения коэффициента отражения от влажности воздуха.

Ключевые слова:

вода, коэффициент отражения, диэлектрическое покрытие, нанопоры

Список литературы:

1. Годлевский А.П. Лазерные методы определения параметров атмосферы на основе внутрирезонаторного поглощения и оптического пробоя // Дис. ... канд. физ.-матем. наук. Томск: ТГУ, 1981.
2. Mondelain D., Aradj A., Kassi S., Campargue A. The water vapour self-continuum by CRDS at room temperature in the 1.6 μm transparency window // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2013. V. 130. P. 381–391.
3. Tretyakov M.Yu., Krupnov A.F., Koshelev M.A., Makarov D.S., Serov E.A., Parshin V.V. Resonator spectrometer for precise broadband investigations of atmospheric absorption in discrete lines and water vapor related continuum in millimeter wave range // Rev. Sci. Instrum. 2009. V. 80. P. 093106.
4. Koshelev M.A., Serov E.A., Parshin V.V., Tretyakov M.Yu. Millimeter wave continuum absorption in moist nitrogen at temperatures 261–328 K // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2011. V. 112. P. 2704–2712.
5. Mondelain D., Manigand S., Kassi S., Campargue A. Temperature dependence of the water vapor self-continuum by cavity ring-down spectroscopy in the 1.6 µm transparency window // J. Geophys. Res.: Atmos. 2014. V. 119. P. 5625–5639.
6. Serdyukov V.I., Sinitsa L.N., Lugovskoi A.A. Influence of gas humidity on the reflection coefficient of multilayer dielectric mirrors // Appl. Opt. 2016. V. 55, N 17. P. 4763.
7. Engeln R., Berden G., Peeters R., and Meijer G. Cavity enhanced absorption and cavity enhanced magnetic rotation spectroscopy // Rev. Sci. Instrum. 1998. V. 69. P. 3763–3769.
8. Vander Auwera J., Ngo N.H., El Hamzaoui H., Capoen B., Bouazaoui M., Ausset P., Boulet C., Hartmann J.-M. Infrared absorption by molecular gases as a probe of nanoporous silica xerogel and molecule-surface collisions: Low-pressure results // Phys. Rev. A. 2013. V. 88. P. 042506.
9. Bernstein H.J., Herzberg G. Rotation‐vibration spectra of diatomic and simple polyatomic molecules with long absorbing paths. I. The spectrum of fluoroform (CHF3) from 2.4 μ to 0.7 μ // J. Chem. Phys. 1948. V. 16. P. 30–39.
10. Serdyukov V.I., Sinitsa L.N., Vasil’chenko S.S., Voronin B.A. High-sensitive Fourier-transform spectroscopy with short-base multipass absorption cells // Atmos. Ocean. Opt. 2013. V. 26. P. 329–336.
11. Rothman L.S., Gordon I.E., Babikov Y., Barbe A., Chris Benner D., Bernath P.F., Birk M., Bizzocchi L., Boudon V., Brown L.R., Campargue A., Chance K., Cohen E.A., Coudert L.H., Devi V.M., Drouin B.J., Faytl A., Flaud J.-M., Gamache R.R., Harrison J.J., Hartmann J.-M., Hill C., Hodges J.T., Jacquemart D., Jolly A., Lamouroux J., Le Roy R.J., Li G., Long D.A., Lyulin O.M., Mackie C.J., Massie S.T., Mikhailenko S., Müller H.S.P., Naumenko O.V., Nikitin A.V., Orphal J., Perevalov V., Perrin A., Polovtseva E.R., Richard C., Smith M.A.H., Starikova E., Sung K., Tashkun S., Tennyson J., Toon G.C., Tyuterev Vl.G., Wagner G. The HITRAN 2012 molecular spectroscopic database // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2013. V. 130. P. 4–50.
12. Ptashnik I.V., Shine K.P., Vigasin A.A. Water vapour selfcontinuum and water dimers: 1. Analysis of recent work // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2011. V. 112. P. 1286–1303.
13. Ptashnik I.V., Petrova T.M., Ponomarev Y.N., Solodov A.A., Solodov A.M., Shine K.P. Near-infrared water vapour self-continuum at close to room temperature // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2013. V. 120. P. 23–35.
14. Rouquerol F., Rouquerol J., Sing K. Adsorption by Powders and Porous Solids. Principles, Methodology and Applications. London: Academic Press, 1999. 467 p.
15. Sinitsa L.N., Lugovskoy A.A. Dynamic registration of the absorption spectrum of water in the SiO₂ nanopores in high frequency range // J. Chem. Phys. 2010. V. 133. P. 204506 (1–5).
16. Кишенбаум И. Тяжелая вода. Физические свойства и методы анализа. M.: 1953. 488 с.
17. Шатенштейн А.И. Изотопный анализ воды. М.: Изд-во АН СССР, 1957. 265 с.
18. Demtröder W., Laser Spectroscopy: Experimental Techniques, 4th ed. Berlin, Heildelberg: Springer, 2008. 797 p.
19. Sinitsa L.N., Serdyukov V.I., Danilyuk A.F., Lugov-skoi A.A. Observation of water dimers in nanopores of silicon aerogel // J. Exp. Theor. Phys. Lett. 2015. V. 102. P. 32–35.
20. Nara H., Tanimoto H., Tohjima Y., Mukai H., Nojiri Y., Katsumata K., Rella C.W. Effect of air composition (N₂, O₂, Ar, and H₂O) on CO₂ and CH₄ measurement by wavelength-scanned cavity ring-down spectroscopy: Calibration and measurement strategy // Atmos. Meas. Tech. 2012. V. 5. P. 2689–2701.
21. Rosenmann L., Hartmann J.M., Perrin M.Y., Taine J. Accurate calculated tabulations of IR and Raman CO₂ line broadening by CO₂, H₂O, N₂, O₂ in the300–2400-K temperature range // Appl. Opt. 1988. V. 27, N 18. P. 3902–3907.
22. Rosenmann L., Perrin M.Y., Hartmann J.M., Taine J. Diode-laser measurements and calculations of CO₂-line-broadening by H₂O from 416 to 805 K and by N₂ from 296 to 803 K // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 1988. V. 40, N 5. P. 569–516.