Моделирование оптико-акустических детекторов с цилиндрическими резонаторами переменного сечения
Министерство образования и науки Российской Федерации, госзадание, FSWM-2025-0038
Борисов А.В.1, Макашев Д.Р.1, Бойко А.А.1, Кистенев Ю.В.1
1Национальный исследовательский Томский государственный университет, Томск, Россия e-mail:
Email: borisov@phys.tsu.ru, qiko@inbox.ru, baa.nsk@gmail.com, yuk@iao.ru
Поступила в редакцию: 5 августа 2025 г.
В окончательной редакции: 25 августа 2025 г.
Принята к печати: 25 ноября 2025 г.
Выставление онлайн: 5 февраля 2026 г.
Представлены результаты численного исследования (с его использованием динамической модели) характеристик резонансного оптико-акустического детектора (ОАД) с двумя связанными цилиндрическими резонаторами переменного сечения. Получены зависимости амплитуды давления в центре резонатора (там, где расположена пучность стоячей акустической волны), показано, что увеличение сечения резонаторов в области пучности акустической волны по отношению к их исходному сечению приводит к увеличению давления в этой области, что может быть использовано для увеличения чувствительности ОАД. Также показано, что оценки чувствительности, полученные с использованием широко применяемой аналитической формулы расчета чувствительности резонансного ОАД, принципиально отличаются от результатов расчетов динамической модели для ОАД с резонаторами переменного сечения. Это свидетельствует о неприменимости аналитического выражения для оценки чувствительности резонансных ОАД с резонаторами переменного сечения. Ключевые слова: газовая оптико-акустическая спектроскопия, резонансный оптико-акустический детектор, цилиндрический резонатор переменного сечения. DOI: 10.21883/0000000000
- A. Smolinska, A-Ch. Hauschild, R. Fijten, J.W. Dallinga, J. Baumbach, F.J. van Schooten. J. Breath Res., 8 (2), 027105 (2014). DOI: 10.1088/1752-7155/8/2/027105
- C. Louren co, C. Turner. Metabolites, 4 (2), 465 (2014). DOI: 10.3390/metabo4020465
- M.P. van der Schee, T. Paff, P. Brinkman, W. Marinus. C. van Aalderen, E.G. Haarman, P.J. Sterk. CHEST, 147 (1), 224 (2015). DOI: 10.1378/chest.14-0781
- L.D. Bos, P.J. Sterk, S.J. Fowler. J. Allergy Clin. Immunol., 138 (4), 970 (2016). DOI: 10.1016/j.jaci.2016.08.004
- A.V. Borisov, A.G. Syrkina, D.A. Kuz.min, V.V. Ryabov, A.A. Boyko, O. Zaharova, V.S. Zasedatel., Y.V. Kistenev. J. Breath Res., 15 (2), 027104 (2021). DOI: 10.1088/1752-7163/abebd4
- Yu.V. Kistenev, A.V. Borisov, D.A. Kuzmin, O.V. Penkova, N.Yu. Kostyukova, A.A. Karapuzikov. J. Biomed. Opt., 22 (1), 017002 (2017). DOI: 10.1117/1.JBO.22.1.017002
- А.А. Boyko, A.V. Borisov, V.S. Zasedatel, V.V. Romanchuk, Yu.V. Kistenev. J. Biomed. Photonics \& Engineering, 8 (4), 40301 (2022). DOI: 10.18287/JBPE22.08.040301
- Y.V. Kistenev, A.V. Borisov, V.S. Zasedatel, L.V. Spirina. J. Biophotonics, 16 (9), e202300198 (2023). DOI: 10.1002/jbio.202300198
- C. Haisch. Measurement Science and Technology, 23 (1), 012001 (2011). DOI: 10.1088/0957-0233/23/1/012001
- D.C. Dumitras, D.C. Dutu, C. Matei, A.M. Magureanu, M. Petrus, C. Popa. J. Optoelectronics and Advanced Materials, 9 (12), 3655 (2007)
- М.А. Проскурнин, В.Р. Хабибуллин, Л.О. Усольцева, Е.А. Вырко, И.В. Михеев, Д.С. Волков. УФН, 192 (3), 294 (2022). DOI: 10.3367/UFNe.2021.05.038976
- В.А. Капитанов, А.И. Карапузиков, Ю.Н. Пономарев, И.В. Шерстов. Резонансный оптико-акустический детектор и оптико-акустический лазерный газоанализатор. Патент РФ N 51 746 U1, 2006
- А.И. Карапузиков, А.А. Карапузиков, И.В. Шерстов. Оптико-акустический детектор. Патент РФ N 133 306 U1, 2013
- A.A. Karapuzikov, I.V. Sherstov, D.B. Kolker, A.I. Karapuzikov, Yu.V. Kistenev, D.A. Kuzmin, M.Yu. Styrov, N.Yu. Dukhovnikova, K.G. Zenov, A.A. Boyko, M.K. Starikova, I.I. Tikhonyuk, I.B. Miroshnichenko, M.B. Miroshnichenko, Yu.V. Myakishev, V.N. Loconov. Physics Wave of Phenomena, 22 (3), 189 (2014). DOI: 10.3103/S1541308X14030054
- В.Н. Алферов, Д.А. Васильев. Приборы и техника эксперимента, 1 (5), 148 (2020). DOI: 10.31857/S0032816220050080
- И.В. Шерстов, Д.Б. Колкер. Квант. электрон., 50 (11), 1063 (2020). DOI: 10.1070/QEL17316
- I.V. Sherstov, V.A. Vasiliev. Infrared Physics \& Technology, 119, 103922 (2021). DOI: 10.1016/j.infrared.2021.103922
- S. Alahmari, X. W. Kang, M. Analytical and Bioanalytical Chemistry, 411 (17), 3777 (2019). DOI: 10.1007/s00216-019-01877-0
- Y.V. Kistenev, A.V. Borisov, D.A. Kuzmin, A.A. Bulanova, A.A. Boyko, N.Y. Kostyukova, A.A. Karapuzikov. Proc. SPIE 9707, Dynamics and Fluctuations in Biomedical Photonics XIII, 97070M (March 17, 2016). DOI: 10.1117/12.2214645
- Ю.Н. Пономарев. Оптика атмосферы и океана, 8 (1), 224 (1995)
- Г.К. Распопин, Д.Р. Макашев, А.В. Борисов, Ю.В. Кистенев. Опт. и спектр., 130 (6), 826 (2022). DOI: 10.21883/OS.2022.06.52622.28-22
- C.M. Lee, K.V. Bychkov, V.A. Kapitanov, A.I. Karapuzikov, Y.N. Ponomarev, I.V. Sherstov, V.A. Vasiliev. Optical Engineering, 46 (6), 064302-064302-8 (2007). DOI: 10.1117/1.2748042
- A. Miklos, P. Hess, Z. Bozoki. Rev. Scientific Instruments, 72 (4), 1937 (2001). DOI: 10.1063/1.1353198
- A.L. Ulasevich, A.V. Gorelik, A.A. Kouzmouk, V.S. Starovoitov. Infrared Physics \& Technology, 60, 174 (2013). DOI: 10.1016/j.infrared.2013.04.011
- M. Tavakoli, M. Tavakoli, A. Tavakoli, M. Taheri, H. Saghafifar. Optics \& Laser Technolog., 42 (5), 828 (2010). DOI: 10.1016/j.optlastec.2009.12.012
- L. Wu, T. Chen, B. Xiang, L. Xing. Appl. Sci., 14 (23), 11343 (2024). DOI: 10.3390/app142311343
- G. Wu, X. Wu, Z. Gong, J. Xing, Y. Fan, J. Ma, W. Peng, Q. Yu, L. Mei. Optics Express, 31 (21), 34213(2023). DOI: 10.1364/OE.502733
- J. M. Rey, C. Romer, M. Gianella, M.W. Sigrist. Appl. Phys. B, 100 (1), 189 (2010). DOI: 10.1007/s00340-010-3994-x
© 2026 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук