WAYS TO REDUCE ERRORS IN MEASURING THE DIELECTRIC CONSTANT OF WEAKLY ABSORBING DIELECTRICS IN THE MILLIMETER AND SUBMILLIMETER (TERAHERTZ) WAVELENGTH RANGES BY THE SURFACE PLASMON RESONANCE METHOD
Subject and Purpose. The sources of errors are identified that may arise in the course of terahertz-range measurements of the dielec- tric constant of weakly absorbent dielectrics, if performed within the surface plasmon resonance (SPR) technique. Possible ways are analyzed for reducing or fully eli...
Збережено в:
| Дата: | 2024 |
|---|---|
| Автори: | , , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Видавничий дім «Академперіодика»
2024
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://rpra-journal.org.ua/index.php/ra/article/view/1440 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Radio physics and radio astronomy |
Репозитарії
Radio physics and radio astronomy| id |
rpra-journalorgua-article-1440 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Radio physics and radio astronomy |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2024-07-01T12:16:48Z |
| collection |
OJS |
| language |
Ukrainian |
| topic |
dielectric constant measurements electromagnetic radiation diffraction surface plasmon resonance |
| spellingShingle |
dielectric constant measurements electromagnetic radiation diffraction surface plasmon resonance Gavrikov, V. K. Lytvynenko, L. M. Myshenko, V. V. Polikarpov, O. V. Korolev, A. M. Chechotkin, D. L. Spevak, I. S. WAYS TO REDUCE ERRORS IN MEASURING THE DIELECTRIC CONSTANT OF WEAKLY ABSORBING DIELECTRICS IN THE MILLIMETER AND SUBMILLIMETER (TERAHERTZ) WAVELENGTH RANGES BY THE SURFACE PLASMON RESONANCE METHOD |
| topic_facet |
dielectric constant measurements electromagnetic radiation diffraction surface plasmon resonance вимірювання діелектричної проникності електромагнітне випромінювання дифракція хвиль поверхневий плазмонний резонанс |
| format |
Article |
| author |
Gavrikov, V. K. Lytvynenko, L. M. Myshenko, V. V. Polikarpov, O. V. Korolev, A. M. Chechotkin, D. L. Spevak, I. S. |
| author_facet |
Gavrikov, V. K. Lytvynenko, L. M. Myshenko, V. V. Polikarpov, O. V. Korolev, A. M. Chechotkin, D. L. Spevak, I. S. |
| author_sort |
Gavrikov, V. K. |
| title |
WAYS TO REDUCE ERRORS IN MEASURING THE DIELECTRIC CONSTANT OF WEAKLY ABSORBING DIELECTRICS IN THE MILLIMETER AND SUBMILLIMETER (TERAHERTZ) WAVELENGTH RANGES BY THE SURFACE PLASMON RESONANCE METHOD |
| title_short |
WAYS TO REDUCE ERRORS IN MEASURING THE DIELECTRIC CONSTANT OF WEAKLY ABSORBING DIELECTRICS IN THE MILLIMETER AND SUBMILLIMETER (TERAHERTZ) WAVELENGTH RANGES BY THE SURFACE PLASMON RESONANCE METHOD |
| title_full |
WAYS TO REDUCE ERRORS IN MEASURING THE DIELECTRIC CONSTANT OF WEAKLY ABSORBING DIELECTRICS IN THE MILLIMETER AND SUBMILLIMETER (TERAHERTZ) WAVELENGTH RANGES BY THE SURFACE PLASMON RESONANCE METHOD |
| title_fullStr |
WAYS TO REDUCE ERRORS IN MEASURING THE DIELECTRIC CONSTANT OF WEAKLY ABSORBING DIELECTRICS IN THE MILLIMETER AND SUBMILLIMETER (TERAHERTZ) WAVELENGTH RANGES BY THE SURFACE PLASMON RESONANCE METHOD |
| title_full_unstemmed |
WAYS TO REDUCE ERRORS IN MEASURING THE DIELECTRIC CONSTANT OF WEAKLY ABSORBING DIELECTRICS IN THE MILLIMETER AND SUBMILLIMETER (TERAHERTZ) WAVELENGTH RANGES BY THE SURFACE PLASMON RESONANCE METHOD |
| title_sort |
ways to reduce errors in measuring the dielectric constant of weakly absorbing dielectrics in the millimeter and submillimeter (terahertz) wavelength ranges by the surface plasmon resonance method |
| title_alt |
ШЛЯХИ ЗМЕНШЕННЯ ПОХИБОК ВИМІРЮВАННЯ ДІЕЛЕКТРИЧНОЇ ПРОНИКНОСТІ СЛАБОПОГЛИНАЮЧИХ ДІЕЛЕКТРИКІВ У МІЛІМЕТРОВОМУ ТА СУБМІЛІМЕТРОВОМУ (ТЕРАГЕРЦОВОМУ) ДІАПАЗОНАХ ДОВЖИН ХВИЛЬ МЕТОДОМ ПОВЕРХНЕВОГО ПЛАЗМОННОГО РЕЗОНАНСУ |
| description |
Subject and Purpose. The sources of errors are identified that may arise in the course of terahertz-range measurements of the dielec- tric constant of weakly absorbent dielectrics, if performed within the surface plasmon resonance (SPR) technique. Possible ways are analyzed for reducing or fully eliminating such errors.Methods and Methodology. Specific details of applying the SPR method for dielectric constant measurements have been analyzed, with the aim of identifying the major factors that particularly affect the measurement accuracy.Results. It has been noted that in order to reduce the level of backlight interference (which may lead to blinding the receiver), it is expedient to make surface resonance records via frequency scanning. In that case the impact of the interference signal nonstationa- rity arising from the partial conversion of the surface wave energy into that of the volume wave, which occurs at the grating edges, is markedly lower than in the case of angular scanning. A mathematical expression has been derived which suggests a relation between scanning step sizes in angle and in frequency (for the angular and frequency scanning, respectively). As has been shown, a better mea- surement accuracy is achievable if the SPR is recorded as a function of frequency. Indeed, the frequency can be varied, with the use of familiar technologies, in steps of a much smaller size than such adopted for angular scanning. Errors in the above measurements can also arise if the resonance is excited on a grating whose Fourier spectrum contains many high-frequency components which carry a noticeable portion of the diffracted radiation energy. These energy losses can be greatly reduced if the SPR is excited on a grating whose profile involves the lowest number of spatial Fourier harmonics.Conclusions. The method suggested allows a significant reduction in the level of errors of the dielectric constant measurements in weakly absorbing dielectrics if the surface plasmon resonance effects are registered in dependence on the incident frequency, while the SPR is excited at a diffraction grating whose troughs-and-peaks profile is close to harmonical.Keywords: dielectric constant measurements; electromagnetic radiation; diffraction; surface plasmon resonanceManuscript submitted 22.11.2023Radio phys. radio astron. 2024, 29(2): 105-112REFERENCES1. Egorov, V. N., 2007. Resonance methods for microwave studies of dielectrics (Review). Instrum. Exp. Tech., 50(2), pp. 143—175. DOI: https://doi.org/10.1134/S00204412070200172. Parshin, V. V., and Serov, Е.А., 2015. Precise resonator methods investigation of dielectric and metal at 40 GHz — 500 GHz frequency range and in 4 K — 900 K temperature interval. Elektronika i Mikroelektronika SVCh, 1, pp. 34—39 (in Russian). DOI: https://doi.org/10.1109/GSMM.2016.75003143. Kuznetsov, S.А., Astafev, М.А., Lazorsky, P.A., Sklyarov, V.F., Lonshakov, Ye.A., and Аrzhannikov, А.V., 2014. Spectralmeasurements of dielectric properties of polypropylene films in the subterahertz frequency range. Vestnik Novosibirskogo gosudarstvennogo universiteta. Ser. Fizika, 9(4), pp. 15—38 (in Russian). DOI: https://doi.org/10.54362/1818-7919-2014-9-4-15-384. Vlasov, S.N., Parshin, V.V., and Serov, Е.А., 2010. Methods for investigating thin dielectric films in the millimeter range. Tech. Phys., 55(12), pp. 1781—1787. DOI: https://doi.org/10.1134/S10637842101201215. Fan, W., Yan, B., Wang, Z., and Wu, L., 2016. Three-dimensional all-dielectric metamaterial solid immersion lens. Sci. Adv., 2(8). DOI: https://doi.org/10.1126/sciadv.16009016. Gerasimov, V.V., Knyasev, В.А., Nikitin, А.К., Zhizhin, G.N., 2011. A way to determine the permittivity of metallized surfaces at terahertz frequencies, Appl. Phys. Lett., 98, 171912. DOI:https://doi.org/10.1063/1.35841307. Jorgenson, R.C., Yee, S.S., 1993. A fiber-optic chemical sensor based on surface plasmon resonance. Sensors and Actuators B: Chemical., 12(3), pp. 213—220. DOI: https://doi.org/10.1016/0925-4005(93)80021-38. Lytvynenko, L. N., Myshenko, V. V., Bortsov, V. V., Lisachenko, V. M., Polikarpov, O.V., Gavrikov, V.K., and Spevak, I.S., 2020. The method of determining the dielectric relative permittivity in the mm and submm wavelength ranges based on the measuring of the plasmon-polaritone resonance parametrs. Radio Phys. Radio Astron., 25(3), pp. 231—239 (in Russian). DOI: https://doi.org/10.15407/rpra25.03.2319. Maier, M., 2007. Plasmonics: Fundamentals and Applications. New York: Springer US. DOI: https://doi.org/10.1007/0-387-37825-110. Vukusic, P.S., Bryan-Brown, G.P., Sambles, J.R., 1992. Surface plasmon resonance on gratings as a novel means for gas sensing. Sensors and Actuators B: Chemical., 8(2), pp. 155—160. DOI: https://doi.org/10.1016/0925-4005(92)80173-U11. Homola, J. ed., 2006. Surface Plasmon Resonance Based Sensors. Vol. 4. Springer, Berlin, 2006. DOI: https://doi.org/10.1007/b10032112. Agranovich, V.M., and Mills, D.L. eds., 1985. Surface Polaritons: Electromagnetic Waves at Surfaces and Interfaces. Moscow, Russia: Nauka Publ. (in Russian).13. Gerasimov, V.V., Knyasev, В.А., Nikitin, А.К., 2013. Study of diffraction of surface plasmon-polaritons on the rectangular edge of the metal-dielectric boundary in the terahertz range. NSU Bulletin, Series: Physics, 8(1), pp. 6—15. DOI: https://doi.org/10.54362/1818-7919-2013-8-1-6-1514. Zon, V.В., 2007. Reflection, refraction, and transformation into photons of surface plasmons on a metal wedge. J. Opt. Soc. Am. B, 24(8), pp. 1960—1967. DOI: https://doi.org/10.1364/JOSAB.24.00196015. Kats, A.V., and Spevak, I.S., 2002. Analytical theory of resonance diffraction and transformation of light polarization. Phys. Rev. B., 65(19), id. 195406. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.65.19540616. Spevak, I.S., Kuzmenko, A.A., Tymchenko, M., Gavrikov, V.K., Shulga, V.M., Feng, J., Sun, H.B., Kamenev, Yu.E., and Kats, A.V., 2016. Surface plasmon-polariton resonance at diffraction of THz radiation semiconductor gratings. Low Temp. Phys., 42(8), pp. 698—702. DOI: https://doi.org/10.1063/1.496049717. Spevak, I.S., Tymchenko, М.А., Gavrikov, V.K., Shulga, V.M., Feng, J., Sun H.B., Kamenev, Yu.E., and Kats, A.V., 2013.Influence of the optical properties of the semiconductor and the profile parameters of the periodic surface on the structure of the plasmon- polariton resonance in the THz range. Radio Phys. Radio Astron., 18(4), pp. 341—348 (in Russian). |
| publisher |
Видавничий дім «Академперіодика» |
| publishDate |
2024 |
| url |
http://rpra-journal.org.ua/index.php/ra/article/view/1440 |
| work_keys_str_mv |
AT gavrikovvk waystoreduceerrorsinmeasuringthedielectricconstantofweaklyabsorbingdielectricsinthemillimeterandsubmillimeterterahertzwavelengthrangesbythesurfaceplasmonresonancemethod AT lytvynenkolm waystoreduceerrorsinmeasuringthedielectricconstantofweaklyabsorbingdielectricsinthemillimeterandsubmillimeterterahertzwavelengthrangesbythesurfaceplasmonresonancemethod AT myshenkovv waystoreduceerrorsinmeasuringthedielectricconstantofweaklyabsorbingdielectricsinthemillimeterandsubmillimeterterahertzwavelengthrangesbythesurfaceplasmonresonancemethod AT polikarpovov waystoreduceerrorsinmeasuringthedielectricconstantofweaklyabsorbingdielectricsinthemillimeterandsubmillimeterterahertzwavelengthrangesbythesurfaceplasmonresonancemethod AT korolevam waystoreduceerrorsinmeasuringthedielectricconstantofweaklyabsorbingdielectricsinthemillimeterandsubmillimeterterahertzwavelengthrangesbythesurfaceplasmonresonancemethod AT chechotkindl waystoreduceerrorsinmeasuringthedielectricconstantofweaklyabsorbingdielectricsinthemillimeterandsubmillimeterterahertzwavelengthrangesbythesurfaceplasmonresonancemethod AT spevakis waystoreduceerrorsinmeasuringthedielectricconstantofweaklyabsorbingdielectricsinthemillimeterandsubmillimeterterahertzwavelengthrangesbythesurfaceplasmonresonancemethod AT gavrikovvk šlâhizmenšennâpohibokvimírûvannâdíelektričnoíproniknostíslabopoglinaûčihdíelektrikívumílímetrovomutasubmílímetrovomuteragercovomudíapazonahdovžinhvilʹmetodompoverhnevogoplazmonnogorezonansu AT lytvynenkolm šlâhizmenšennâpohibokvimírûvannâdíelektričnoíproniknostíslabopoglinaûčihdíelektrikívumílímetrovomutasubmílímetrovomuteragercovomudíapazonahdovžinhvilʹmetodompoverhnevogoplazmonnogorezonansu AT myshenkovv šlâhizmenšennâpohibokvimírûvannâdíelektričnoíproniknostíslabopoglinaûčihdíelektrikívumílímetrovomutasubmílímetrovomuteragercovomudíapazonahdovžinhvilʹmetodompoverhnevogoplazmonnogorezonansu AT polikarpovov šlâhizmenšennâpohibokvimírûvannâdíelektričnoíproniknostíslabopoglinaûčihdíelektrikívumílímetrovomutasubmílímetrovomuteragercovomudíapazonahdovžinhvilʹmetodompoverhnevogoplazmonnogorezonansu AT korolevam šlâhizmenšennâpohibokvimírûvannâdíelektričnoíproniknostíslabopoglinaûčihdíelektrikívumílímetrovomutasubmílímetrovomuteragercovomudíapazonahdovžinhvilʹmetodompoverhnevogoplazmonnogorezonansu AT chechotkindl šlâhizmenšennâpohibokvimírûvannâdíelektričnoíproniknostíslabopoglinaûčihdíelektrikívumílímetrovomutasubmílímetrovomuteragercovomudíapazonahdovžinhvilʹmetodompoverhnevogoplazmonnogorezonansu AT spevakis šlâhizmenšennâpohibokvimírûvannâdíelektričnoíproniknostíslabopoglinaûčihdíelektrikívumílímetrovomutasubmílímetrovomuteragercovomudíapazonahdovžinhvilʹmetodompoverhnevogoplazmonnogorezonansu |
| first_indexed |
2025-12-02T15:27:17Z |
| last_indexed |
2025-12-02T15:27:17Z |
| _version_ |
1851757479380123648 |
| spelling |
rpra-journalorgua-article-14402024-07-01T12:16:48Z WAYS TO REDUCE ERRORS IN MEASURING THE DIELECTRIC CONSTANT OF WEAKLY ABSORBING DIELECTRICS IN THE MILLIMETER AND SUBMILLIMETER (TERAHERTZ) WAVELENGTH RANGES BY THE SURFACE PLASMON RESONANCE METHOD ШЛЯХИ ЗМЕНШЕННЯ ПОХИБОК ВИМІРЮВАННЯ ДІЕЛЕКТРИЧНОЇ ПРОНИКНОСТІ СЛАБОПОГЛИНАЮЧИХ ДІЕЛЕКТРИКІВ У МІЛІМЕТРОВОМУ ТА СУБМІЛІМЕТРОВОМУ (ТЕРАГЕРЦОВОМУ) ДІАПАЗОНАХ ДОВЖИН ХВИЛЬ МЕТОДОМ ПОВЕРХНЕВОГО ПЛАЗМОННОГО РЕЗОНАНСУ Gavrikov, V. K. Lytvynenko, L. M. Myshenko, V. V. Polikarpov, O. V. Korolev, A. M. Chechotkin, D. L. Spevak, I. S. dielectric constant measurements; electromagnetic radiation; diffraction; surface plasmon resonance вимірювання діелектричної проникності; електромагнітне випромінювання; дифракція хвиль; поверхневий плазмонний резонанс Subject and Purpose. The sources of errors are identified that may arise in the course of terahertz-range measurements of the dielec- tric constant of weakly absorbent dielectrics, if performed within the surface plasmon resonance (SPR) technique. Possible ways are analyzed for reducing or fully eliminating such errors.Methods and Methodology. Specific details of applying the SPR method for dielectric constant measurements have been analyzed, with the aim of identifying the major factors that particularly affect the measurement accuracy.Results. It has been noted that in order to reduce the level of backlight interference (which may lead to blinding the receiver), it is expedient to make surface resonance records via frequency scanning. In that case the impact of the interference signal nonstationa- rity arising from the partial conversion of the surface wave energy into that of the volume wave, which occurs at the grating edges, is markedly lower than in the case of angular scanning. A mathematical expression has been derived which suggests a relation between scanning step sizes in angle and in frequency (for the angular and frequency scanning, respectively). As has been shown, a better mea- surement accuracy is achievable if the SPR is recorded as a function of frequency. Indeed, the frequency can be varied, with the use of familiar technologies, in steps of a much smaller size than such adopted for angular scanning. Errors in the above measurements can also arise if the resonance is excited on a grating whose Fourier spectrum contains many high-frequency components which carry a noticeable portion of the diffracted radiation energy. These energy losses can be greatly reduced if the SPR is excited on a grating whose profile involves the lowest number of spatial Fourier harmonics.Conclusions. The method suggested allows a significant reduction in the level of errors of the dielectric constant measurements in weakly absorbing dielectrics if the surface plasmon resonance effects are registered in dependence on the incident frequency, while the SPR is excited at a diffraction grating whose troughs-and-peaks profile is close to harmonical.Keywords: dielectric constant measurements; electromagnetic radiation; diffraction; surface plasmon resonanceManuscript submitted 22.11.2023Radio phys. radio astron. 2024, 29(2): 105-112REFERENCES1. Egorov, V. N., 2007. Resonance methods for microwave studies of dielectrics (Review). Instrum. Exp. Tech., 50(2), pp. 143—175. DOI: https://doi.org/10.1134/S00204412070200172. Parshin, V. V., and Serov, Е.А., 2015. Precise resonator methods investigation of dielectric and metal at 40 GHz — 500 GHz frequency range and in 4 K — 900 K temperature interval. Elektronika i Mikroelektronika SVCh, 1, pp. 34—39 (in Russian). DOI: https://doi.org/10.1109/GSMM.2016.75003143. Kuznetsov, S.А., Astafev, М.А., Lazorsky, P.A., Sklyarov, V.F., Lonshakov, Ye.A., and Аrzhannikov, А.V., 2014. Spectralmeasurements of dielectric properties of polypropylene films in the subterahertz frequency range. Vestnik Novosibirskogo gosudarstvennogo universiteta. Ser. Fizika, 9(4), pp. 15—38 (in Russian). DOI: https://doi.org/10.54362/1818-7919-2014-9-4-15-384. Vlasov, S.N., Parshin, V.V., and Serov, Е.А., 2010. Methods for investigating thin dielectric films in the millimeter range. Tech. Phys., 55(12), pp. 1781—1787. DOI: https://doi.org/10.1134/S10637842101201215. Fan, W., Yan, B., Wang, Z., and Wu, L., 2016. Three-dimensional all-dielectric metamaterial solid immersion lens. Sci. Adv., 2(8). DOI: https://doi.org/10.1126/sciadv.16009016. Gerasimov, V.V., Knyasev, В.А., Nikitin, А.К., Zhizhin, G.N., 2011. A way to determine the permittivity of metallized surfaces at terahertz frequencies, Appl. Phys. Lett., 98, 171912. DOI:https://doi.org/10.1063/1.35841307. Jorgenson, R.C., Yee, S.S., 1993. A fiber-optic chemical sensor based on surface plasmon resonance. Sensors and Actuators B: Chemical., 12(3), pp. 213—220. DOI: https://doi.org/10.1016/0925-4005(93)80021-38. Lytvynenko, L. N., Myshenko, V. V., Bortsov, V. V., Lisachenko, V. M., Polikarpov, O.V., Gavrikov, V.K., and Spevak, I.S., 2020. The method of determining the dielectric relative permittivity in the mm and submm wavelength ranges based on the measuring of the plasmon-polaritone resonance parametrs. Radio Phys. Radio Astron., 25(3), pp. 231—239 (in Russian). DOI: https://doi.org/10.15407/rpra25.03.2319. Maier, M., 2007. Plasmonics: Fundamentals and Applications. New York: Springer US. DOI: https://doi.org/10.1007/0-387-37825-110. Vukusic, P.S., Bryan-Brown, G.P., Sambles, J.R., 1992. Surface plasmon resonance on gratings as a novel means for gas sensing. Sensors and Actuators B: Chemical., 8(2), pp. 155—160. DOI: https://doi.org/10.1016/0925-4005(92)80173-U11. Homola, J. ed., 2006. Surface Plasmon Resonance Based Sensors. Vol. 4. Springer, Berlin, 2006. DOI: https://doi.org/10.1007/b10032112. Agranovich, V.M., and Mills, D.L. eds., 1985. Surface Polaritons: Electromagnetic Waves at Surfaces and Interfaces. Moscow, Russia: Nauka Publ. (in Russian).13. Gerasimov, V.V., Knyasev, В.А., Nikitin, А.К., 2013. Study of diffraction of surface plasmon-polaritons on the rectangular edge of the metal-dielectric boundary in the terahertz range. NSU Bulletin, Series: Physics, 8(1), pp. 6—15. DOI: https://doi.org/10.54362/1818-7919-2013-8-1-6-1514. Zon, V.В., 2007. Reflection, refraction, and transformation into photons of surface plasmons on a metal wedge. J. Opt. Soc. Am. B, 24(8), pp. 1960—1967. DOI: https://doi.org/10.1364/JOSAB.24.00196015. Kats, A.V., and Spevak, I.S., 2002. Analytical theory of resonance diffraction and transformation of light polarization. Phys. Rev. B., 65(19), id. 195406. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.65.19540616. Spevak, I.S., Kuzmenko, A.A., Tymchenko, M., Gavrikov, V.K., Shulga, V.M., Feng, J., Sun, H.B., Kamenev, Yu.E., and Kats, A.V., 2016. Surface plasmon-polariton resonance at diffraction of THz radiation semiconductor gratings. Low Temp. Phys., 42(8), pp. 698—702. DOI: https://doi.org/10.1063/1.496049717. Spevak, I.S., Tymchenko, М.А., Gavrikov, V.K., Shulga, V.M., Feng, J., Sun H.B., Kamenev, Yu.E., and Kats, A.V., 2013.Influence of the optical properties of the semiconductor and the profile parameters of the periodic surface on the structure of the plasmon- polariton resonance in the THz range. Radio Phys. Radio Astron., 18(4), pp. 341—348 (in Russian). Предмет і мета роботи — визначити джерела похибок, що виникають у процесі вимірювання діелектричної проникності слабопоглинаючих діелектриків методом поверхневого плазмонного резонансу (ППР), та знайти шляхи їх зменшення чи усунення.Методи та методологія. Методом досягнення мети є теоретичний аналіз особливостей використання методу ППР для вимірювання діелектричної проникності та виявлення основних факторів, які найбільше впливають на точність вимірювань.Результати. Виявлено, що для зменшення рівня інтерференційних завад (які призводять до перекручення сигналу ППР внаслідок інтенсивного засвічення фотоприймача паразитним випромінюванням), поверхневий резонанс доцільно реєструвати при частотному скануванні. У цьому випадку вплив нестаціонарності інтерференційного сигналу, що виникає внаслідок перетворення частини енергії поверхневої хвилі в об’ємну хвилю на краях решітки, є меншим, ніж при кутовому скануванні. Знайдено математичний вираз, який пов’язує розміри кроків за кутом і за частотою (при кутовому і частотному скануванні відповідно). Показано, що для досягнення більшої точності необхідно реєструвати ППР як функцію частоти, яку можна змінювати відомими технічними засобами із значно меншим кроком, ніж у випадку кутового сканування. Помилки у вищезгаданих вимірюваннях виникають також через те, що резонанс збуджується на решітці, спектр Фур’є якої містить багато високочастотних складових, в які перерозподіляється частина енергії дифрагованого випромінювання. Такі втрати енергії можна суттєво зменшити, якщо збуджувати ППР на решітці, профіль якої має найменше число гармонік Фур’є.Висновки. Значного зменшення похибок вимірювання діелектричної проникності слабопоглинаючих діелектриків методом ППР можна досягти, якщо реєструвати ППР в залежності від частоти падаючого випромінювання, а поверхневий резонанс збуджувати на дифракційній решітці з профілем заглибин, максимально наближеним до гармонічного.Ключові слова: вимірювання діелектричної проникності; електромагнітне випромінювання; дифракція хвиль; поверхневий плазмонний резонансСтаття надійшла до редакції 22.11.2023Radio phys. radio astron. 2024, 29(2): 105-112БІБЛІОГРАФІЧНИЙ СПИСОК1. Егоров В.Н. Резонансные методы исследования диэлектриков на СВЧ (обзор). Приборы и техника эксперимента. 2007. № 2. С. 5—38.2. Паршин В.В., Серов Е. А. Прецизионные резонаторные методы исследований диэлектриков и металлов в диапазоне частот 40 ГГц — 500 ГГц и в интервале температур 4 К — 900 К. Электроника и микроэлектроника СВЧ. 2015. Т. 1. С. 34—39. 3. Кузнецов С.А., Астафьев М.А., Лазорский П.А., Скляров В.Ф., Лоншаков Е.А., Аржанников А.В. Спектральные измерения диэлектрических свойств полипропиленовых пленок в субтерагерцовом диапазоне частот. Вестник Новосибирского государственного университета. Серия: Физика. 2014. Т. 9, № 4. С. 15—38.4. Власов С.Н., Паршин В.В., Серов Е.А. Методы исследования тонких диэлектрических пленок в миллиметровом диапазоне. Журн. техн. физики. 2010. Т. 80, № 12. С. 73—79.5. Fan W., Yan B., Wang Z., and Wu L. Three-dimensional all-dielectric metamaterial solid immersion lens. Sci. Adv. 2016, Vol. 2, Iss. 8. DOI: 10.1126/sciadv.16009016. Gerasimov V.V., Knyazev В.А., Nikitin А.К., Zhizhin G.N. A way to determine the permittivity of metallized surfaces at terahertz frequencies. Appl. Phys. Lett. 2011. Vol. 98. 171912.7. Jorgenson R.C., Yee S.S. A fiber-optic chemical sensor based on surface plasmon resonance. Sensors and Actuators B: Chemical. 1993. Vol. 12, Iss. 3. P. 213—220.8. Литвиненко Л. М., Мишенко В. В., Борцов В. В., Лісаченко В. М., Полікарпов О. В., Гавриков В. К., Спевак І. С., Кац О. В. Метод визначення діелектричної проникності діелектриків у мм та субмм діапазонах довжин хвиль на підставі вимірювання параметрів плазмон-поляритонного резонансу. Радиофізика і радіоастрономія. 2020, T. 25, № 3. C. 231—239.9. Maier S. А. Plasmonics: Fundamentals and Applications. New York: Springer US, 2007. 24 р.10. Vukusic P. S., Bryan-Brown G. P., Sambles J. R. Surface plasmon resonance on gratings as a novel means for gas sensing. Sensors and Actuators B: Chemical. 1992. Vol. 8, Iss.2. P. 155—160. DOI: 10.1016/0925-4005(92)80173-U 11. Surface Plasmon Resonance Based Sensors. Vol. 4. Edited by J. Homola. Springer, Berlin, 2006.12. Поверхностные поляритоны: Электромагнитные волны на поверхностях и границах раздела сред. Под ред. В.М. Аграновича и Д.Л. Миллса. Москва: Наука, 1985. 525 с.13. Герасимов В.В., Князев Б.А. Никитин А.К. Исследование дифракции поверхностных плазмон-поляритонов на прямоугольном крае границы металл-диэлектрик в терагерцовом диапазоне. Вестник НГУ, Серия: Физика. 2013. Т. 8, вып. 1. C. 6—15.14. Zon V.В. Reflection, refraction, and transformation into photons of surface plasmons on a metal wedge. J. Opt. Soc. Am. B. 2007. Vol. 24, Iss. 8. P. 1960—1967.15. Kats A. V., and Spevak I. S. Analytical theory of resonance diffraction and transformation of light polarization. Phys. Rev. B. 2002. Vol. 65, Iss. 19. 195406. DOI: 10.1103/PhysRevB.65.19540616. Spevak I. S., Kuzmenko A. A., Tymchenko M., Gavrikov V. K., Shulga V. M., Feng J., Sun H.B., Kamenev Yu.E., and Kats A.V. Surface plasmon-polariton resonance at diffraction of THz radiation on semiconductor gratings. Low Temp. Phys. 2016. Vol. 42, Iss. 8. P. 698—702. DOI: 10.1063/1.496049717. Спевак И.С., Тимченко М.А., Гавриков В.К., Каменев Ю.Е., Шульга В.М., Сан Х. -Б., Фенг Дж., Кац А. В. Влияние оптиче- ских свойств полупроводника и параметров профиля периодической поверхности на структуру плазмон-поляритонно- го резонанса в ТГц диапазоне. Радіофізика и радіоастрономія. 2013. T. 18, № 4. C. 341—348. Видавничий дім «Академперіодика» 2024-06-24 Article Article application/pdf http://rpra-journal.org.ua/index.php/ra/article/view/1440 10.15407/rpra29.02.105 РАДИОФИЗИКА И РАДИОАСТРОНОМИЯ; Vol 29, No 2 (2024); 105 RADIO PHYSICS AND RADIO ASTRONOMY; Vol 29, No 2 (2024); 105 РАДІОФІЗИКА І РАДІОАСТРОНОМІЯ; Vol 29, No 2 (2024); 105 2415-7007 1027-9636 10.15407/rpra29.02 uk http://rpra-journal.org.ua/index.php/ra/article/view/1440/pdf Copyright (c) 2024 RADIO PHYSICS AND RADIO ASTRONOMY |