Малогабаритный высокочувствительный электронный спектрометр для анализа состава корпускулярных потоков
DOI:
https://doi.org/10.31489/2023No2/112-117Ключевые слова:
электронный спектрометр, энергоанализ, энергоанализатор, электростатическое зеркало, корпускулярно-оптическая системаАннотация
Работа посвящена теоретической разработке малогабаритного высокочувствительного электронного спектрометра для анализа состава корпускулярных потоков в широком диапазоне измеряемых энергий частиц. Зеркальный энергоанализатор частиц в спектрометре построен на основе электростатического октупольно-цилиндрического поля и обладает большим фокусным расстоянием. Рассчитаны фокусирующие свойства схемы, оценены светосила и разрешающая способность прибора. В составе комплекса оборудования для космических аппаратов предложенный прибор позволить определять состав заряженных частиц в нестационарных потоках в межпланетном пространстве. Также при конструировании прибора есть возможность комбинирования нескольких методов анализа (например, с масс-спектрометрическими методами), которые будут успешно дополнять друг друга, что будет обеспечивать высокую информативность совместного анализа. Данная тенденция наблюдается при создании космических исследовательских комплексов, в составе которых, как правило, входят несколько независимых методов анализа.
Библиографические ссылки
De Mol N.J., Fischer M.J.E. (editors), Surface plasmon resonance. Methods and protocols. New York, Springer Science, 2010, 286 p.
Homola J. Surface plasmon resonance based sensors. Springer series on chemical sensors and biosensors, Series 4, Berlin, Springer Science, 2006, 252 p.
Geddes C.D., Lakowicz J.R. Metal enhanced fluorescence. J. Fluoresc, 2002, Vol. 12, pp. 121–129, doi:10.1023/A:1016875709579
Ranjan R., Esimbekova E.N., Kirillova M.A., Kratasyuk V.A. Metal–enhanced luminescence: Current trend and future perspectives – A review. Anal. Chimica Acta, 2017, Vol. 971, pp. 1–13. doi:10.1016/j.aca.2017.03.051
Seliverstova E.V., Ibrayev N.K., Zhumabekov A.Z. The Effect of silver nanoparticles on the photodetecting properties of the TiO2/graphene oxide nanocomposite. Opt. Spectrosc, 2020, 128, pp.1449–1457, doi:10.1134/S0030400X20090192
Balykin V.I. Plasmon nanolaser: current state and prospects. Phys. Usp, 2018, Vol. 61, pp. 846–870. doi:10.3367/UFNr.2017.09.038206
Wang D., Wang W., Knudson M.P., Schatz G.C., Odom T.W. Structural engineering in plasmon nanolasers. Chem Rev, Vol. 118, 2018, pp. 2865–2881. doi:10.1021/acs.chemrev.7b00424.
Xu Y., Tan Y., Ma X., Jin X., Tian Y., Li M. Photodynamic therapy with tumor cell discrimination through RNA-targeting ability of photosensitizer. Mol, 2021, Vol. 26, No. 19, pp. 5990. doi:10.3390/molecules26195990
Chen Y., Yu Z., Meng X., et al. Localized surface plasmon resonance improves transdermal photodynamic therapy of hypertrophic scars. Nano Res, Vol.15, 2022, pp. 4258–4265, DOI:10.1007/s12274-021-4067-7
Ibrayev N., Afanasyev D., Ishchenko A., Kanapina A. Influence of silver nanoparticles on the spectral-luminescent and lasing properties of merocyanine dyes solutions. Laser Phys. Lett, 2021, Vol. 18, No. 8, pp. 085001. doi:10.1088/1612-202X/ac0e3f
Morfa A., Rowlen K., Reilly T., et al. Plasmon-enhanced solar energy conversion in organic bulk heterojunction photovoltaics. Appl. Phys. Lett, 2008, Vol. 92, No.1 pp. 013504-013504-3. doi:10.1063/1.2823578
Puspitasari R., Budiarti H., Hatta A., Koentjoro S., Risanti D. Enhanced dye-sensitized solar cells performance through novel core-shell structure of gold nanoparticles and nano-silica extracted from lapindo mud vulcano. Procedia Eng, 2017, Vol.170, pp. 93-100. doi:10.1016/j.proeng.2017.03.018
Ibrayev N., Seliverstova E., Omarova G., Ishchenko A. Sensitization of TiO2 by merocyanine dye in the presence of plasmon nanoparticles. Mater Today: Proc, 2021, Vol. 49, pp. 2464–2468. doi:10.1016/j.matpr.2020.11.424
Chen Y.S., Chao B.K., Nagao T., Hsueh C.H. Effects of Ag particle geometry on photocatalytic performance of Ag/TiO2/reduced graphene oxide ternary systems. Mater. Chem Phys, 2020, Vol. 240, pp. 122216. doi:10.1016/j.matchemphys.2019.122216
Vasilaki E., Georgaki I., Vernardou D., Vamvakaki M., et al. Ag-loaded TiO2/reduced graphene oxide nanocomposites for enhanced visible-light photocatalytic activity. Appl. Surf. Sci, 2015, Vol. 353, pp. 865-872. doi:10.1016/j.apsusc.2015.07.056
Ibrayev N.Kh., Zhumabekov A.Zh., Seliverstova E.V. Photoelectric properties of TiO2-GO+Ag ternary nanocomposite material. Eurasian J. Phys. Funct. Mater, 2020, Vol.4, No. 3, pp. 261-267. doi: 10.29317/ejpfm.2020040309
Seth M., Morton D., Silverstein W., Jensen L. Theoretical studies of plasmonics using electronic structure methods. Chem. Rev., 2011, Vol. 111, pp. 3962–3994. doi: dx.doi.org/10.1021/cr100265f
Kucherenko M.G., Kislov D.A. Plasmon-activated intermolecular nonradiative energy transfer in spherical nanoreactors. J. Photochem. Photobiol. A, 2018, Vol. 354, pp. 25–32. doi:10.1016/j.jphotochem.2017.10.020
Kucherenko M.G., Nalbandyan V.M. Аbsorption and spontaneous emission of light by molecules near metal nanoparticles in external magnetic field. Phys. Procedia, 2015, Vol. 73, pp. 136–142. doi:10.1016j.phpro.2015.09.134
Kulinich A.V., Derevyanko N.A., Ishchenko A.A. Synthesis and spectral properties of malononitrile_based merocyanine dyes. Russ. Chem. Bull, 2005, Vol. 54, No.12, pp. 2820–2830. doi:10.1134/S1070363212040172
Becker W. The bh TCSPC Handbook, Sixth Edition, Becker&Hickl, GmbH, 2014, 466 p.
Anger P., Bharadwaj P., Novotny L. Enhancement and quenching of single molecule fluorescence. Phys. Rev. Lett, 2006, Vol. 96, pp. 113002–113006. doi:10.1103/PhysRevLett.96.113002
Seliverstova E., Ibrayev N., Omarova G., Ishchenko A., Kucherenko M. Competitive influence of the plasmon effect and energy transfer between chromophores and Ag nanoparticles on the fluorescent properties of indopolycarbocyanine dyes. J. Lumin, 2021, Vol. 235, pp. 118000. doi:10.1016/j.jlumin.2021.118000
Novotny L., Hecht B. Principles of Nano-Optics, Cambridge University Press, NY, 2006.
