Исследование особенностей передачи электромагнитного излучения в периодических микро- и нанокапиллярных структурах

Объектом исследования являются массивы капиллярных структур из стекла и полимеров с характерными размерами миллиметрового и микронного масштабов в поперечном сечении для управления излучением видимого, ИК, ТГц и рентгеновского диапазонов частот спектра, а также возможности создания на основе капиллярных структур автоэмиссионных катодов из углеродных материалов. Цели работы – Разработка новых и оптимизация геометрии существующих ТГц волноводов с полой центральной сердцевиной, окруженная одним кольцом капилляров для повышения эффективности передачи, а также принципов создания на их основе ТГц сенсоров для детектирования и идентификации примесных компонентов в жидких средах. Расчет геометрии, изготовление и тестирование фокусирующих свойств поликапиллярной рентгеновской линзы для дифракционных экспериментов с временным разрешением. Разработка способов повышения адгезии углеродных пленок к подложке кремния путем их легирования различными металлами для создания эффективных автоэмиссионных катодов на основе углеродных соединений и массива капиллярных структур из стекла. Методы и методология проведения работы. Изготовление ТГц волноводов с заданными свойствами проведено с помощью модифицированного стекловолоконного метода «сборки и перетяжки» применительно к полимерным материалам. С использованием классического стекловолоконного метода «сборки и перетяжки» изготовлена поликапиллярная линза с заданными фокусирующими характеристиками для рентгенодифракционных экспериментов. Легирование углеродных пленок соединениями хрома/титана проведено методом одновременного электродугового распыления углерода и соответствующего металла из двух независимых испарителей. Исследование фазового состава данных пленок проведено методами РФЭС и КРС. Результаты работы и их новизна. Развиты методы изготовления полимерных микроструктурных волноводов с системой воздушных каналов на основе модифицированного метода «сборки и перетяжки», что позволило создать гибкие волноводы для доставки как низкочастотного-импульсного, так и высокочастотного- узкополосного ТГц излучения. Показана возможность диагностики уровня глюкозы в плазме крови с помощью ТГц волноводного сенсора. Разработана поликапиллярная линза с заданными геометрическими и фокусирующими характеристиками для будущих экспериментов по исследованию сверхбыстрых изменений структуры в кристаллических твердых телах. Получены оптимальные режимы одновременного электродугового распыления углерода и хрома/титана для создания эффективных автоэмиссионных пленок на поверхности кремния. Область применения результатов: ТГц спектроскопия, медицина, биология, рентгеновское приборостроение (миниатюрные спектрометры и дифрактометры). Рекомендации по внедрению или итоги внедрения результатов НИР. Результаты проведенных исследований найдут применение при создании компактных ТГц зондов и сенсоров, развития методов исследования сверхбыстрых процессов в кристаллах, а также в области разработки плоских автоэмиссионных катодов. Экономическая эффективность или значимость работы. Выполненная работа носит частично фундаментальный и прикладной характер и внесет вклад в освоении ТГц диапазона частот, а также в области создания углеродных автоэмиссионных плоских сред. Прогнозные предположения о развитии объекта исследования. В будущем планируется изготовить действующие образцы ТГц волноводов для эффективной передачи на расстояние более 1м и миниатюрных рентгеновских трубок с автокатодом.