Моделирование распределения интенсивности в прозрачной среде с френелевскими границами, содержащей наночастицы алюминия
Звеков А.А., Каленский А.В., Никитин А.П., Адуев Б.П.

Институт углехимии и химического материаловедения СО РАН,
Кемеровский государственный университет

Аннотация:
Рассмотрено решение уравнения переноса излучения в слое рассеивающей среды с френелевскими границами методом сферических гармоник на примере распространения света в прозрачной среде, содержащей наночастицы алюминия. Разработана компьютерная программа, и рассчитаны угловые распределения интенсивности на границах и в центре слоя. Сделан вывод, что френелевские граничные условия приводят к несимметричному угловому распределению интенсивности на границах слоя. Обсуждается использование углового распределения интенсивности на границах слоя среды для решения обратных задач спектроскопии светорассеивающих систем.

Ключевые слова :
наночастицы, уравнение переноса излучения, метод сферических гармоник, френелевские граничные условия.

Литература:

  1. Кочиков, И.В. Численные процедуры идентификации и восстановления концентраций веществ в открытой атмосфере при обработке единичного измерения фурье-спек­трорадиометра / И.В. Кочиков, А.Н. Морозов, И.Л. Фуфурин // Компьютерная оптика. - 2012. - Т. 36, № 4. - С. 554-561. - ISSN 0134-2452.
  2. Лысенко, С.А. Неинвазивный экспресс-анализ содержания гемоглобинов в крови с использованием оптоволоконного спектрофотометра / С.А. Лысенко, М.М. Ку­гейко, В.А. Фираго, A.Н. Собчук // Журнал прикладной спектроскопии. - 2014. - Т. 81, № 1. - С. 120-128. - ISSN 0514-7506.
  3. Rey, J.M. Photothermal diffuse reflectance: a new tool for spectroscopic investigation in scattering solids / J.M. Rey, J. Kottman, M.W. Sirgist // Applied Physics B. - 2013. - Vol. 112. - P. 547-551. - ISSN 0946-2171.
  4. Moulin, E. Improved light absorption in thin-film silicon solar cells by integration of silver nanoparticles / E. Moulin, J. Sukmanowski, P. Luo, R. Carius, F.X. Royer, H. Stiebig // Journal of Non-Crystalline Solids. - 2008. - Vol. 354. - P. 2488-2491. - ISSN 0022-3093.
  5. Адуев, Б.П. Взрывчатое разложение тэна с нанодобавками алюминия при воздействии импульсного лазерного излучения различной длины волны / Б.П. Адуев, Д.Р. Нурмухаметов, Р.И. Фурега, А.А. Звеков, А.В. Ка­ленский // Химическая физика. - 2013. - Т. 32, № 8. - С. 39-42. - ISSN 0207-401X.
  6. Ананьева, М.В. Перспективные составы для капсюля оптического детонатора / М.В. Ананьева, А.А. Звеков, И.Ю. Зыков, А.В. Каленский, А.П. Никитин // Перспективные материалы. - 2014. - № 7. - С. 5-12. - ISSN 1028-978X.
  7. Каленский, А.В. Спектральная зависимость критической плотности энергии инициирования композитов на основе пентаэритриттетранитрата с наночастицами никеля / А.В. Каленский, М.В. Ананьева, А.А. Звеков, И.Ю. Зыков // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. - 2014. - Т. 11, № 3. - С. 340-345. - ISSN 1811-1416.
  8. Адуев, Б.П. Влияние добавок ультрадисперсных частиц Al-C на чувствительность тэна к лазерному воздействию / Б.П. Адуев, Д.Р. Нурмухаметов, В.П. Ципилев, Р.И. Фурега // Физика горения и взрыва. - 2013. - Т. 49, № 2. - С. 102-105. - ISSN 0430-6228.
  9. Адуев, Б.П. Влияние начальной температуры на порог лазерного инициирования тетранитропентаэритрита с добавками наночастиц алюминия / Б.П. Адуев, Г.М. Бе­локуров, Д.Р. Нурмухаметов // Химическая физика. - 2012. - Т. 31, № 7. - С. 56-61. - ISSN 0207-401X.
  10. Адуев, Б.П. Светочувствительный материал на основе смеси тэна и наночастиц алюминия / Б.П. Адуев, Г.М. Бе­локуров, Д.Р. Нурмухаметов, Н.В. Нелюбина // Физика горения и взрыва. - 2012. - Т. 48, № 3. - С. 127-132. - ISSN 0430-6228.
  11. Исимару, А. Распространение и рассеяние волн в случайно-неоднородных средах Т. 1./ А. Исимару, пер. с англ. - М.: Мир, 1981. - С. 202.
  12. Gao, M. Angular distribution of diffuse reflectance from incoherent multiple scattering in turbid media / M. Gao, X. Huang, P. Yang, G.W. Kattawar // Applied Optics. - 2013. -Vol. 52(24). - P. 5869-5879. -ISSN 1559-128X.
  13. Sandoval, C. Deriving Kubelka-Munk theory from radiative transport / C. Sandoval, A.D. Kim // Journal of Optical Society of America A. - 2014. - Vol. 31(3). - P. 628-636. - ISSN 1084-7529.
  14. Hayakawa, C.K. Comparative analysis of discrete and continuous absorption weighting estimators used in Monte Carlo simulations of radiative transport in turbid media / C.K. Hayakawa, J. Spanier, V. Venugopalan // Journal of Optical Society of America A. - 2014. -Vol. 31(2). - P. 301-311. - ISSN 1084-7529.
  15. Будак, В.П. Методы решения уравнения переноса излучения / В.П. Будак. - М: Издательский дом МЭИ, 2007. - 52 с.
  16. Garcia, R.D.M. Radiative transfer with polarization in a multi-layer medium subject to Fresnel boundary and interface conditions / R.D.M. Garcia // Journal of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer. - 2013. - Vol. 115. - P. 28-45. - ISSN 0022-4073.
  17. Garcia, R.D.M. Fresnel boundary and interface conditions for polarized radiative transfer in a multilayer medium / R.D.M. Garcia // Journal of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer. - 2012. - Vol. 113. - P. 306-317. - ISSN 0022-4073.
  18. Sahin, D. Radiative transport theory for light propagation in luminescent media / D. Sahin, B. Ilan // Journal of Optical Society of America A. - 2013. -Vol. 30(5). - P. 813-820. - ISSN 1084-7529.
  19. Адуев, Б.П. Исследование оптических свойств наночастиц алюминия в тетранитропентаэритрите с использованием фотометрического шара / Б.П. Адуев, Д.Р. Нур­мухаметов, Г.М. Белокуров, А.А. Звеков, А.В. Кален­ский, А.П. Никитин, И.Ю. Лисков // Журнал технической физики. - 2014. - Т. 84, № 9. - С. 126-131. - ISSN 0044-4642.
  20. Liemert, A. Green’s functions for the two-dimensional radiative transfer equation in bounded media / A. Liemert, A. Kienle // Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical. - 2012.- Vol. 45 - P. 175201-10. - ISSN 1751-8113.
  21. Шифрин, К.С. Рассеяние света в мутной среде / К.С. Шифрин. - М., Л.: Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1951. - 288 с.
  22. Асенчик, О.Д. Применение метода рассеянного поля для FDTD-моделирования электромагнитных полей вблизи диэлектрических и металлических наночастиц / О.Д. Асенчик, Е.Г. Стародубцев // Компьютерная оптика. - 2013. - Т. 37, № 3. - С. 316-325. - ISSN 0134-2452.
  23. Оптические постоянные природных и технических сред: Справочник / под ред. В.М. Золотарева, В.Н. Мо­розова, Е.В. Смирновой. - Л.: Химия, 1984 - 216 с.
  24. Budak, V.P. On the solution of a vectorial radiative transfer equation in an arbitrary three-dimensional turbid medium with anisotropic scattering / V.P. Budak, S.V. Kor­kin // Journal of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer. - 2008. - Vol. 109. - P. 220-234. - ISSN 0022-4073.

© 2009, IPSI RAS
Institution of Russian Academy of Sciences, Image Processing Systems Institute of RAS, Russia, 443001, Samara, Molodogvardeyskaya Street 151; E-mail: ko@smr.ru; Phones: +7 (846) 332-56-22, Fax: +7 (846) 332-56-20