ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Методы лазерного дистанционного зондирования из "Лазерное дистанционное зондирование " Хотя резонансное рассеяние, называемое иногда атомной или резонансной флюоресценцией, также имеет большое сечение, тушение при столкновениях с более распространенными составляющими атмосферы обычно приводит к тому, что сигнал оказывается слабым вследствие этого наиболее эффективно метод может работать при исследовании малых составляющих верхней атмосферы [174—178]. В случае молекулярной флюоресценции столкновительное тушение может также оказывать вредное действие, в частности тогда, когда имеются долгоживущие состояния [179]. Широкополосная природа молекулярной флюоресценции является причиной низкого значения отношения сигнала к шуму при этом основной вклад в шум дает фоновое излучение [180, 181]. С ростом продолжительности флюоресценции может падать пространственное разрешение. [c.235] Как мы видели ранее (разд. 3.5.2), комбинационное рассеяние можно рассматривать как неупругий процесс, при котором лазерное излучение вызывает переход молекулы на виртуальный уровень с последующим мгновенным ( 10 с) излучением на длине волны, отличной от лазерной. Разность энергий падающего и испущенного фотонов является характеристикой рассеивающей молекулы и обычно соответствует изменению колебательного квантового числа на единицу. [c.235] Сдвиги частоты для Q-ветвей колебательно-вращательных комбинационных спектров большой группы молекул приведены на рис. 3.23. Очевидно, что в эту группу вошло большинство молекул, которые, вероятно, могут представлять интерес при исследованиях загрязнений атмосферы. К сожалению, из-за незначительной величины сечений комбинационного рассеяния чувствительность этого метода весьма ограниченна Поэтому наиболее вероятным представляется применение комбинационного рассеяния для дистанционного контроля газодымовых шлейфов труб, концентрации составляющих в которых могут быть довольно высокими 10—100 млн- по сравнению со значениями 0,1—5 МЛН , типичными для малых составляющих, pa ennni ix в атмосфере. [c.235] Как следует из рис. 6.1, некоторое увеличение сечения (по крайней мере, в 10 раз) в принципе может иметь место в тех случаях, когда возбуждающая частота близка к частоте разрещенного перехода. К сожалению, как показано в статье [286], улучшение чувствительности при резонансном комбинационном рассеянии не удается реализовать из-за сильного поглощения как падающего, так и рассеянного излучения. [c.237] Привлекательной особенностью комбинационного рассеяния является та легкость, с которой этот метод позволяет определить отнощение концентрации любой составляющей к концентрации некоторой опорной компоненты (например, азота) по отношению комбинационных сигналов при условии того, что отношение сечений известно [95, 86, 89, 182]. [c.237] Хотя чувствительность детекторов делает методы, основанные на флюоресценции и ДПР, более пригодными для зондирования молекул, имеющих полосы поглощения в видимой или ближней УФ-областях спектра, недавние усовершенствования ИК-детекторов в части повышения их чувствительности придают методу ДПР более универсальный характер [202, 203]. В последнее время широкое распространение получил лидар на дифференциальном поглощении, который используется для всех видов лазерной дистанционной техники, основанной на дифференциальном поглощении. [c.238] В конце первого десятилетия развития работ по лазерному дистанционному зондированию определенное внимание было уделено разработке систем для зондирования поверхности Земли с таких подвижных средств, как самолеты и вертолеты. Вначале эти лазерные системы использовались в некоторой степени подобно радарам при этом основными типами взаимодействия излучения с поверхностью были рассеяние и отражение. Первыми вопросами, которым было уделено серьезное внимание, стали исследования поверхностных волн и батометрические измерения в прибрежных водах [204—206]. Возможность лазерных исследований замутненности воды естественным образом проявилась в последующей серии экспериментов [207]. [c.238] Более того, наблюдения могут проводиться дистанционно как с пространственным, так и с временным разрешением. Лазерные системы могут устанавливаться как на наземных площадках, так и на подвижных средствах судах, вертолетах, самолетах или спутниках (рис. 6.2). Спутниковые наблюдения скорее всего будут ограничиваться исследованиями верхней атмосферы [225], за исключением тех случаев, когда будет использоваться отражение от земной поверхности или облаков. Предполагается, что общее содержание интересующей составляющей в столбе атмосферы между спутником и земной поверхностью будет определяться с помощью дифференциального поглощения при использовании Земли или верхней границы облачности в качестве диффузных отражателей на двух длинах волн [226—238]. [c.239] В отсутствие ослабления. — Прим. ред. [c.245] К основным характеристикам, определяющим выбор фотодетектора, относятся спектральная чувствительность, квантовый выход, частотная характеристика, коэффициент усиления по току, а также величина темпового тока. Иногда могут приниматься во внимание и другие соображения, относящиеся к габаритам приемника, его прочностным данным или стоимости. В больщинстве случаев при выборе типа фотодетектора, используемого в тех или иных приложениях, решающим фактором является длина волны излучения, на которой принимается сигнал. В диапазоне длин волн 200 нм — 1 мкм (от УФ- до ближней ИК-области спектра) предпочтительным обычно оказывается применение фотоэлектронных умнох-сителей (ФЭУ) ввиду присущего им большого значения коэффициента усиления и низкого уровня шума. Действительно, способность ФЭУ регистрировать единичные фотоны позволяет проводить измерения при небольшой интенсивности излучения в режиме счета фотонов [230]. [c.246] В обшем случае технические характеристики ФЭУ определяются 1) спектральной чувствительностью фотокатода 2) величиной темпового тока фотокатода 3) коэффициентом усиления динодной цепи 4) эффектами дисперсии времени пролета электронов между динодами 5) временем пролета электронов между последним динодом и анодом. В табл. 6,2 приведены типичные данные, позволяющие сделать выбор среди выпускаемых в настояшее время ФЭУ. Поскольку ФЭУ представляют собой источники тока, наблюдаемый сигнал ограничивается на высоких частотах напряжением, которое может быть создано на шинах кабеля с импедансом 2о, обычно не превосходящим 100 Ом. Хотя существуют и кабели с импедансом о, превышающим 100 Ом, большие потери на высоких частотах ограничивают их применение. Из вышесказанного следует, что при регистрации высокочастотных сигналов важным параметром является коэффициент усиления по току. [c.246] В некоторых типах фотодиодов при работе с высоким напря-н ением обратного смещения появляется внутреннее усиление за счет процесса размножения носителей тока. Эти лавинные фотодиоды подобны ФЭУ в том отношении, что их чувствительность не ограничивается тепловыми шумами в детекторе и внешней цепи [245]. Одним из наиболее широко применяемых чувствительных ИК-детекторов в диапазоне 1—5,5 мкм является фотодиод на 1п5Ь, охлаждаемый жидким азотом [180 Полезный обзор по ИК-детекторам дан в работе [246], а в статье [247] имеется ряд таблиц, содержащих различные характеристики ИК-детекторов. [c.249] Спектроанализаторы используются для выделения интервала длин волн, нужного для наблюдений, и отсечки излучения с длинами волн вне выбранного спектрального интервала, что может относиться и к лазерному рассеянному, и к фоновому солнечному, и к любым другим видам излучения, имеющим длины волн, отличные от длины волны полезного сигнала. Обычно это достигается с помощью одного или нескольких спектрально селективных конструктивных элементов или приборов. [c.249] Вернуться к основной статье