Главная Работы на конкурс Предметное образование Физико-математические дисциплины Научно-исследовательская работа «Реализация и анализ конструктивного метода повышения разрешающей способности системы терагерцового имиджинга»

Научно-исследовательская работа «Реализация и анализ конструктивного метода повышения разрешающей способности системы терагерцового имиджинга»

Автор: Жакупов Сергей Николаевич

Место работы/учебы (аффилиация): Национальный исследовательский Томский государственный университет (ТГУ), Студент

Научный руководитель: Бадьин Александр Владимирович

Актуальность

Одним из перспективно развивающихся направлений анализа неоднородных материалов является терагерцовый имиджинг. Он представляет собой визуализацию внутреннего строения объекта. В частном случае, при использовании спектрометра терагерцового диапазона с источником непрерывного излучения проводится анализ распределения интенсивности и сдвига фазы проходящего через образец электромагнитного излучения. Данный метод позволяет наглядно демонстрировать все внутренние неоднородности исследуемого объекта, начиная от скрытых дефектов – полости, трещины, заканчивая выявлением вещественного состава, таким образом позволяя проводить детальный бесконтактный анализ неоднородных объектов. Одним из качественных показателей данного метода является его пространственная разрешающая способность. Данную характеристику можно трактовать как минимальное линейное или угловое расстояние между двумя точками, при котором они не сливаются в одно целое и детектор способен их различить. Повышение разрешающей способности системы терагерцового имиджинга за счёт конструктивных изменений позволит производить более детальный анализ неоднородных объектов избегая увеличения значений генерируемой частоты.

Цель работы

Провести моделирование процесса взаимодействия плоской электромагнитной волны с кубическим элементом с различным коэффициентом преломления.

Задачи работы

  • освоить методику работы в программном комплексе CST Microwave Studio;
  • провести компьютерное моделирование процесса взаимодействия субволнового кубического элемента с электромагнитной волной в программном комплексе CST;
  • на основе результатов моделирования выбрать необходимый материал для создания и создать кубический элемент и специальную фиксирующую диафрагму;
  • внедрить фиксирующий элемент в плечо для измерения коэффициента прохождения спектрометра терагерцового диапазона СТД‑21 и провести ряд экспериментов по снятию картины двумерного распределения интенсивности электромагнитной волны, прошедшей через образец;
  • обработать полученные результаты.

Объект исследования

Объектом исследования являются различные методы повышения разрешающей способности системы терагерцового имиджинга.

Предмет исследования

Провести анализ процесса взаимодействия плоской электромагнитной волны с кубическим элементом с различным коэффициентом преломления.

Основные результаты

В ходе выполнения данной научно-исследовательской работы был проведен ряд экспериментов. Первые два эксперимента наглядно показывают эффективность использования фокусирующего элемента (куба). Исходя из эксперимента с зондом, можно сделать вывод, что пятно фокусировки в среднем сужается в 1,5 раза, а эксперимент с металлическими полосами демонстрирует обнаружение полосы с шириной 2 мм, при длине волны генерируемого излучения равной 7 мм. Однако третий эксперимент показывает некую недееспособность данного анализа в целом из-за возникновения ложных минимумов возле острых углов исследуемого образца. С этим нежелательным эффектом можно бороться путем повышения генерируемой частоты. Но не стоит забывать, что каждый фокусирующий элемент пригоден только для определенной частоты, и каждый раз придётся заново его создавать. При этом нужно учитывать сложность создания и конечной обработки куба при его геометрических размерах близких к миллиметру и ниже. Таким образом можно говорить о ограниченности возможности данного метода, обусловленной в первую очередь самим процессом создания фокусирующего элемента.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Смотреть похожие работы

Физико-математические дисциплины

Научно-исследовательская работа «Исследование частотных характеристик музыкальных произведений разных стилей»

Доступна к просмотру полнотекстовая версия работы

Актуальность работы заключается в том, что музыка популярна всегда. Благодаря появлению гаджетов, связанных с прослушиванием музыки, в современном обществе интерес к ней особенно высок. Поэтому важно разобраться в том, как прослушивание музыкальных п...
Посмотреть работу

Физико-математические дисциплины

Научно-исследовательская работа «Водяная пушка»

Данное исследование может быть полезно для оптимизации дизайна судов и подводных аппаратов, спортивного оборудования для водных видов спорта. Кроме того, изучение подлета теннисного шарика в воде может помочь лучше понять физические законы, лежащие в...
Посмотреть работу

Естественно-научные дисциплины, Физико-математические дисциплины

Научно-исследовательская работа «Удивительный песок»

Современный взгляд на окружающий мир неразрывно связан с наблюдением и исследованием некоторых объектов в непосредственной близости от человека. Накопление и расширение знаний об этих объектах имеет огромное значение для сохранения экологической сред...
Посмотреть работу

Физико-математические дисциплины

Исследовательская работа «Нанотехнологии, наноматериалы и наноэлектроника в жизни человека»

Человечество издавна старается улучшить условия своего существования. В первобытном обществе люди использовали различные орудия труда, несколько позже они приручили диких животных, которые стали приносить пользу в быту. Шли годы, менялся мир, менялис...
Посмотреть работу

Физико-математические дисциплины

Научно-исследовательская работа «Тепловые парадоксы»

Доступна к просмотру полнотекстовая версия работы

Смешивание воды разных температур — это процесс, при котором вода с различными температурами соединяется в одну единую среду. Этот процесс может происходить естественным образом, например, когда смешивается горячая и холодная вода из крана, или же ис...
Посмотреть работу

Технические дисциплины, Физико-математические дисциплины

Научно-исследовательская работа «Применение компьютерной программы «GeoGebra» при решении задания №18 из ЕГЭ по математике профильного уровня разными способами»

Доступна к просмотру полнотекстовая версия работы

В данной работе сравнивается несколько математических программ при решении задач с параметрами. Лучшей из них оказалась GeoGebra, ведь с помощью нее происходит оживление математики и , следовательно, развитие интереса к данному предмету у школьников....
Посмотреть работу

Мероприятие завершено

Конкурс, в котором работа участвует

Международный конкурс исследовательских работ молодых ученых «High-level research 2019/2020»

Направление

Физико-математические дисциплины

Форма представления работы

Научно-исследовательская работа

Дата публикации работы

19.04.2020