Взаимодействие СВЧ излучения с газами на резонансных частотах молекул и возможность радиолокационного мониторинга химического состава нижних слоев атмосферы

• Автор: Николаев, Владимир Вадимович
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 119 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. Методы мониторинга химического состава нижних слоев атмосферы. Электродинамические характеристики атмосферы и газов-загрязнителей в сверхвысокочастотном диапазоне длин волн
1.1. Методы и системы дистанционного зондирования атмосферы
1.2. Методы контроля содержания газов-загрязнителей в атмосфере с использованием приборов контактного типа
1.3. Требования, предъявляемые к экологическим радиолокационным системам. Электродинамические характеристики атмосферы и газов-загрязнителей в сверхвысокочастотном диапазоне
Выводы
Глава 2. Особенности спектральных характеристик газов-
загрязнителей в реальных условиях
2.1. Факторы, оказывающие влияние на форму и параметры спектральных линий в реальных условиях. Существующие подходы к спектральным проявлениям меж-молекулярного взаимодействия
2.2. Форма и параметры линии резонансного поглощения с учетом д.инамики многочастичных взаимодействий в квазиклассическом приближении
2.3. Экспериментальное исследование спектральных линий газов-загрязнителей

Выводы
Глава 3. Пути построения радиолокационных систем и методы обработки радиолокационной информации для дистанционного зондирования
3.1. Определение параметров газовых образований по анализу сигнала, отраженного расположенными на границе контролируемой площади опорными отражателями
3.2. Описание динамики газовых образований по анализу радиолокационного изображения подстилающей поверхности
3.3. Дистанционный анализ состава загрязнения. Учет поглощения излучения парами воды, входящими в состав
атмосферы
Выводы
Глава 4. Исследование взаимодействия сверхкоротких СВЧ импульсов с газами на резонансных частотах молекул
4.1. Особенности распространения сверхкоротких СВЧ импульсов на резонансных частотах вращательного спектра молекул
4.2. Взаимодействие сверхкоротких импульсов с газами в
полуклассическом приближении
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список литературы

ВВЕДЕНИЕ
Взаимодействие электромагнитного излучения с газовыми средами, молекулы которых полярны, исследуется давно и к настоящему времени достаточно полная теория контура спектральных линий построена для двух предельных случаев: для сильно разреженных и сильно сжатых, приближающихся по свойствам к конденсированным средам, газов. Однако изучению спектральных характеристик газов в реальных условиях уделялось недостаточно внимания.
Проблема взаимодействия СВЧ излучения с полярными молекулами газов в реальных условиях имеет как научное, так и прикладное значение. Первое связано с тем, что исследование механизмов взаимодействия электромагнитных волн сантиметрового, миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов с газами в наиболее обобщенном виде и, в частности, учет влияния многочастичпых взаимодействий в однородном газе и с частицами примеси на форму и параметры линий резонансного поглощения представляют собой самостоятельную научную проблему. Практическая значимость состоит в возможности использования известных радиотехнических методов для определения параметров газовых образований в атмосфере.
Последний вопрос представляет интерес с двух точек зрения. Во-первых, с точки зрения использования радиофизических методов для определения параметров смеси газов с учетом особенностей взаимодействия молекул при различных условиях (температура, давление, концентрация) и во-вторых, с точки зрения создания методов получения и обработки радиофизической информации с помощью радиотехнических систем, позволяющих анализировать излучение после его прохождения через газовую среду. Для решения этой задачи наиболее перспективным

Глава 2. Особенности спектральных характеристик газов-загрязнителей в реальных условиях
Для проектирования и создания экологических РЛС, использующих свойство резонансного поглощения СВЧ энергии газами-загрязнителями, необходимо теоретическое и экспериментальное изучение формы и параметров спектральных линий газов-загрязнителей в реальных условиях.
Задача определения контура спектральных линий в общем виде чрезвычайно сложна и, по-видимому, не разрешима аналитически. Поэтому в каждом отдельном случае целесообразно ограничиваться учетом только тех факторов, которые оказывают доминирующее влияние на спектральные характеристики газов в заданных условиях.
В данной главе рассмотрены различные механизмы уширения спектральных линий, исследована форма линий резонансного поглощения газов с учетом динамики многочастичных взаимодействий, проведено сравнение с ударной теорией. Приведены результаты экспериментальных исследований линий резонансного поглощения сероводорода, окиси азота, окиси углерода и двуокиси серы в реальных условиях.
2.1. Факторы, оказывающие влияние на форму и параметры спектральных линий в реальных условиях. Существующие подходы к спектральным проявлениям межмолскулярного взаимодействия
Как известно, форма и параметры спектральных линий определяются следующими факторами (см., например, [28,40]):
1. Естественная форма линии.
2. Эффект Доплера.