Представлен краткий обзор результатов использования гиротронов для исследования молекулярных спектров с помощью спектрометра с радиоакустическим детектированием (РАД) поглощения. Приводятся примеры записи спектральных линий молекул двуокиси серы (SO2), сероокиси углерода (OCS) и метана (CH4). Демонстрируется достижение рекордной для субтерагерцового диапазона частот чувствительности по коэффициенту поглощения при наблюдении слабых линий метана. Показана возможность спектроскопии на гармониках излучения гиротрона вплоть до 1 ТГц. Приводятся спектроскопические оценки мощности излучения на 2-й и 3-й гармониках по отношению к мощности на основной частоте. Продемонстрированы возможности использования методов нелинейной спектроскопии, а именно двухфотонной спектроскопии, расширяющие круг потенциальных спектроскопических исследований с применением интенсивного излучения гиротронов. Приводятся результаты наблюдения на спектрометре с РАД и спектрометре прямого поглощения линий двухфотонных вращательных переходов молекул OCS и SO2, имеющих хорошо изученные спектры и большой дипольный момент. Обсуждаются представляющиеся перспективными возможности использования гиротронов для решения фундаментальных и практических задач.

На английском языке
Application of gyrotrons for molecular gas spectroscopy
Golubyatnikov G.Yu.
Koshelev M.A.
Tsvetkov A.I.
Fokin A.P.
Ananichev A.A.
Glyavin M.Yu.
Tret'yakov M.Yu.

We give a brief review of the results of using gyrotrons to study molecular spectra by means of a spectrometer with radioacoustic absorption detection (RAD). Examples of recording molecular spectral lines of sulfur dioxide (SO2), carbon sulfide (OCS), and methane (CH4) are presented. The achievement of a record-breaking sensitivity for the sub-terahertz frequency range in terms of the absorption coefficient is demonstrated when observing weak methane lines. The possibility of spectroscopy at harmonics of the gyrotron radiation with a frequency of up to 1 THz is shown. Spectroscopic estimates of the radiation power at the second and third harmonics with respect to the power at the fundamental frequency are given. The possibilities of using the methods of nonlinear spectroscopy, namely, two-photon spectroscopy, which extend the range of potential spectroscopic studies using intense gyrotron radiation, are demonstrated. The results of observations with a RAD spectrometer and a direct absorption spectrometer for the lines of two-photon rotational transitions of OCS and SO2 molecules, which have well-studied spectra and a large dipole moment, are presented. Promising opportunities for using gyrotrons to solve fundamental and practical problems are discussed.