Лабораторный спектроскоп на базе многоканального радиометра

Теоретически и экспериментально исследуются параметры микроволнового спектрометра с параллельным анализом спектра (спектроскопа), построенного на базе многоканального радиометра. Показано, что в режиме работы с шумовым зондирующим сигналом, температура которого превышает шумовую температуру приёмника, предельная чувствительность спектроскопа по оптической толщине газа в ячейке ограничена величиной γmin=1/Q, где Q - радиометрический выигрыш системы. При использовании приёмника с предельно низкой шумовой температурой и глубоко охлаждённого излучателя можно примерно на 2 порядка увеличить чувствительность спектроскопа в миллиметровом диапазоне длин волн. Проведены измерения чувствительности спектроскопа трёхмиллиметрового диапазона по линии OCS J=7->8 (частота =97 ГГц), она составляет =3*10-5 см-1 при длине ячейки 1 м и времени накопления 15 с, что сопоставимо с техническим пределом чувствительности сканирующих спектрометров в миллиметровом диапазоне длин волн. Обсуждаются возможности улучшения параметров спектроскопа.

The parameters of the microwave spectrometer with parallel spectrum analysis (spectroscope) built on the basis of a multi-channel radiometer are theoretically and experimentally studied. It has been shown, that in the operating mode with a noise sounding signal which temperature exceeds the receiver noise temperature the limit sensitivity of the spectroscope by the gas cell optical thickness is limited by γmin = 1/Q where Q is the system radiometric gain. For a receiver with an extremely low noise temperature and a highly cooled radiator one can rise the spectroscope sensitivity in wave range by two orders. The sensitivity measurements of 3 mm spectroscope made in the line OCS J=7->8 (frequency = 97 GHz) give the value = 3* 10-5 cm-1 for the cell length 1 m and time constant 15 s that is comparable with the technical sensitivity limit of scanning spectrometers in the mm wave range. The possibilities to improve the spectroscope parameters are discussed.