Главная Работы на конкурс Предметное образование Физико-математические дисциплины
Научно-исследовательская работа «Исследование неоднородных слоистых сред в терагерцовом диапазоне частот»
Автор: Жакупов Сергей Николаевич
Место работы/учебы (аффилиация): Национальный исследовательский Томский государственный университет, Студент
Актуальность:
Терагерцовое излучение – это вид электромагнитного излучения, спектр частот которого расположен между ИК и СВЧ диапазонами, которому соответствует интервал длин волн от 0,01 до 3 мм. Данное излучение обладает рядом характерных свойств, которые находят своё применение в таких сферах жизнедеятельности человека как: медицина, системы безопасности, контроль качества в сельскохозяйственной и пищевой промышленности, анализ исторических и культурных объектов.
Изучение объектов, представляющих культурную и историческую ценность, является актуальной задачей в наши дни. Подавляющие большинство таких объектов, в частности картин, имеют хрупкую структуру, в связи с чем при их анализе крайне важно отсутствие механического контакта. Ещё одной важной задачей при анализе объектов искусств является обнаружение скрытых дефектов и полостей внутри объекта, для определения состояния целостности структуры и организации возможностей дальнейшей реставрации. Помимо этого, изучение картин, зачастую, имеет целью обнаружение скрытых и недоступных в видимом диапазоне графических изображений. Всё выше сказанное может быть реализовано с помощью использования терагерцового излучения.
Цель работы:
Измерить распределение интенсивности электромагнитной волны, прошедшей через объект, имеющий неоднородную слоистую структуру, в двумерном пространстве.
Задачи работы:
- освоить методику работы на спектрометре терагерцового диапазона СТД‑21;
- создать макет модуля позиционирования материалов в двумерном пространстве для терагерцового спектрометра;
- запустить усовершенствованную экспериментальную установку и провести ряд экспериментов;
- построить картины двумерного распределения интенсивности электромагнитной волны, прошедшей через образец;
- обработать полученные результаты.
Объект исследования:
Объектом исследования являются изделия, имеющие неоднородную слоистую структуру, содержащие невидимые в оптическом диапазоне элементы, представляющие интерес в культурной и исторической областях.
Предмет исследования:
- Исследование неоднородных слоистых сред в терагерцовом диапазоне частот
Основные результаты:
В результате эксперимента было обнаружено оптически скрытое изображение. За счет разности проводимости рисунка и бумаги, на котором он произведен, рисунок получился достаточно контрастным, чтобы разобрать не только основной контур изображения, но и сделанную надпись с толщиной символов около 1 мм. На основной представленной картине распределения интенсивности в верхней части видна тонкая линия толщиной 0,5 мм, эта линия служила частью ограничительной рамки в которой наносился рисунок, стоит отметить что после нанесения изображения, данная рамка была стёрта. Причина, по которой мы можем её наблюдать, является длина волны излучения, она намного меньше толщины линии, в связи с этим данная линия оказывает влияние на распространение электромагнитной волны. Таким образом можно судить о высокой чувствительности данного метода.
Из представленных изображений, показывающих градацию интенсивности по уровням, можно увидеть места сосредоточения наибольшей толщины графита. Исходя из этого, можно сделать вывод, что в этих областях при нанесении рисунка автор прилагал наибольшие усилия. Таким образом можно предположить, что при анализе чисто монохромного рисунка, выполненного карандашом, можно будет увидеть изначальный набросок, замысел художника, скрытый основным изображением.
Изображение получилось качественным, но размытым, это опять же связано с длиной волны, если взять более высокую частоту изображение получится более резкое и чёткое, но не стоит забывать о шаге перемещения образца, если взять его недостаточно малым изображение получится с низким разрешением, т.е. низкого качества.
Что касается закрывающего листа бумаги с нанесенным на него тонером черного цвета, то он конечно же ослабил уровень интенсивности излучения, поступающего на детектор, но не смог полностью поглотить электромагнитную волну.
Таким образом по результатам данного эксперимента можно судить о возможностях применения терагерцового излучения для анализа исторических и культурных объектов, в частности картин. Представленный метод предоставляет возможность проведения бесконтактного анализа, обнаружения оптически скрытых изображений, определение диэлектрических свойств материалов, выявление скрытых внутренних дефектов. Все это может быть использовано для установления подлинности картины, проведения её реставрации, обнаружения скрытых элементов или изначального замысла художника.
Смотреть похожие работы
Исследовательский проект «Исследование магнитной левитации на постоянных магнитах»
Исследовательский проект «Измерение индукции магнитного поля постоянных магнитов»
Доступна к просмотру полнотекстовая версия работы
Исследовательская работа «Магнитное поле Земли»
Доступна к просмотру полнотекстовая версия работы
Исследовательская работа «Магнитное поле Земли»
Научно-исследовательская работа «Экранирование электромагнитного поля доступными материалами»
Исследовательская работа «Исследование влияния постоянного и переменного магнитных полей и электромагнитных излучений на прорастание и дальнейший рост семян бобов»
Мероприятие завершено
Добавить комментарий