Введение
Глава 1. Основные принципы моделирования атмосферного поглощения 24
1.1. Коэффициент поглощения 24
1.2. Резонансные линии 25
1.2.1. Диаграмма спектра 25
Вращение молекул 25
Колебания в молекулах 27
1.2.2. Форма молекулярных спектральных линий 29
Радиационное уширение 31
Доплеровское уширение 31
Столкновительное уширение 32
Совместное действие механизмов уширения 33
Форма линии за рамками приближения Фойгта 34
Зависимость столкновительной релаксации от скорости 34
Упругие столкновения, изменяющие направление движения 34
Столкновительная связь молекулярных линий 36
1.2.3. Параметры резонансных линий в газовых смесях 36
1.2.4. Температурные зависимости столкновительных параметров 37
1.2.5. Особенности формы широких атмосферных линий 38
1.2.6. Особенности широкодиапазонного моделирования спектров 39
1.3. Нерезонансное поглощение 44
1.3.1. Эмпирическое описание континуума 45
1.3.2. Бимолекулярное поглощение как результат столкновительного взаимодействия 45
Что происходит при соударениях молекул 46
Вириальное уравнение состояния газа и димеризация молекул 47
Столкновительное взаимодействие молекул в газовых смесях 49
Нужно ли учитывать тройные молекулы 50
1.3.3. Принципы моделирования спектра бимолекулярного поглощения 51
Поглощение, связанное со свободными парами молекул 51
Поглощение стабильными димерами 52
Димер воды и его спектр 52
Гетеродимеры 58
Поглощение, связанное с метастабильными димерами 59
Глава 2. Резонаторный спектрометр 62
2.1. Принцип действия 62
2.2. Основные элементы резонаторного спектрометра 64
2.2.1. Измерительный резонатор 64
Потери на отражение 65
Потери на связь 66
Дифракционные потери 68
2.2.2. Источник возбуждающего резонатор излучения 69
Фазовая автоподстройка частоты 70
Супергетеродинное детектирование биений 70
Сканирование частоты 71
Сканирование без фазовых скачков 72
2.2.3. Волноводный тракт 74
2.2.4. Смесители-умножители для систем ФАПЧ 76
2.2.5. Система регистрации отклика резонатора и определения его параметров 79
Детектирование отклика резонатора 79
Анализ формы сигнала отклика резонатора 80
2.3. Как регистрировать спектр газа 83
2.4. Пример реализации резонаторного спектрометра 90
2.4.1. Особенности построения 90
2.4.2. ФАПЧ лампы обратной волны 91
2.4.3. Волноводный тракт
93 2.4.4. Возможности спектрометра в сравнении с аналогами 95
FASSST-спектрометр 96
Спектрометр Ганса Либе 102
Лилльский спектрометр 104
2.4.5. Перспективы развития 106
Сокращение потерь времени при переключениях частоты излучения 107
Повышение скорости сканирования 108
Повышение чистоты спектра излучения 111
Глава 3. Экспериментальные исследования спектральных особенностей атмосферного поглощения 114
3.1. Атмосферные линии 115
3.1.1. Спектр водяного пара 115
Экспериментальные исследования 117
183-ГГц линия 117
325-ГГц линия 123
380-ГГц и 448-ГГц линии 125
Сравнение с другими методами 129
3.1.2. Спектр кислорода 139
Экспериментальные исследования 143
60-ГГц полоса 143
118-ГГц линия 156
Первый вращательный триплет 166
3.2. Атмосферный континуум 170
3.2.1. Количественные характеристики континуума 173
Континуум, связанный с влажностью 173
«Сухой» континуум 182
3.2.2. Природа континуума 188
Спектральные проявления стабильных димеров воды 188
Вклад дальних крыльев резонансных линий 200
Заключение
