zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Scienceszhps-583Research ArticleСтатьиМЕТОДИКА РАСЧЕТА ОПТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК КОМПОЗИТОВ НА ОСНОВЕ ПРОЗРАЧНОЙ МАТРИЦЫ С ОСТАТОЧНОЙ ПОРИСТОСТЬЮ И НАНОЧАСТИЦ МЕТАЛЛОВMETHOD OF CALCULATING THE OPTICAL PROPERTIES OF COMPOSITES BASED ON A TRANSPARENT MATRIX WITH RESIDUAL POROSITY AND METAL NANOPARTICLESЗвековА. А.ZvekovA. A.

650000, Кемерово

 

Kemerovo, 650000

zvekovaa@gmail.comАнаньеваМ. В.Anan’evaM. V.

650000, Кемерово, ул. Красная, 6

6 Krasnaya Str., Kemerovo, 650000

КаленскийА. В.KalenskiiA. V.

650000, Кемерово, ул. Красная, 6

6 Krasnaya Str., Kemerovo, 650000

kriger@kemsu.ruАдуевБ. П.AduevB. P.

650000, Кемерово

Kemerovo, 650000

ГалкинаЕ. В. GalkinaE. V.

650000, Кемерово, ул. Красная, 6

6 Krasnaya Str., Kemerovo, 650000

Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской АН, Институт углехимии и химического материаловеденияFederal Research Center of Coal and Coal Chemistry, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Institute of Chemistry of Coal and Material ScienceКемеровский государственный университетKemerovo State University201920032020863438446Copyright © Звеков А.А., Ананьева М.В., Каленский А.В., Адуев Б.П., Галкина Е.В., 20202020Звеков А.А., Ананьева М.В., Каленский А.В., Адуев Б.П., Галкина Е.В.Zvekov A.A., Anan’eva M.V., Kalenskii A.V., Aduev B.P., Galkina E.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/583

We suggest a method for calculating the optical properties of composites known as a transparent matrix with residual porosity and metal nanoparticles based on the solution of the transport equation of monochromatic radiation using the spherical harmonics approach under the Fresnel boundary conditions. For the method approbation we carry out the modeling of monochromatic radiation transfer in the cyclotrimethylenetrinitramine–aluminum nanoparticles composite with Rayleigh distribution of the pore radii for the cases of four practically important wavelengths. It is shown that in the case of small pores the reflectance increases when the mass fraction of nanoparticles increases too. In the case of large pores, the transmittance dependence on the nanoparticles’ fraction shows a kink for the point relative to the pores totally filled with metal. The possible applications of the results for spectroscopy inverse problems are discussed.

спектроскопиянаночастицы ядро—оболочкаоптические характеристикирассеяние светаspectroscopycore-shell nanoparticlesoptic propertieslight scatteringРабота выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (№ 18-03-00421_a), Министерства образования и науки РФ (задание № 3.5363.2017/8.9) и госзадания ИУХМ ФИЦ УУХ СО РАН (проект АААА-А17-117041910150-2, руководитель Б. П. Адуев).ReferencesА. Е. Ковтанюк, Г. В. Гренкин, А. Ю. Чеботарев. Опт. спектр., 123 , № 2 (2017) 194—199 [ A. E. Kovtanyuk, G. V. Grenkin, A. Yu. Chebotarev. Opt. Spectrosc., 123 , N 2 (2017) 205—210]А. Е. Ковтанюк, Г. В. Гренкин, А. Ю. Чеботарев. Опт. спектр., 123 , № 2 (2017) 194—199 [ A. E. Kovtanyuk, G. V. Grenkin, A. Yu. Chebotarev. Opt. Spectrosc., 123 , N 2 (2017) 205—210]I. Nishidate, T. Ishizuka, A. Mustari, K. Yoshida, Sa. Kawauchi, Sh. Sato, M. Sato. Appl. Spectrosc., 71 , N 5 (2017) 866—878I. Nishidate, T. Ishizuka, A. Mustari, K. Yoshida, Sa. Kawauchi, Sh. Sato, M. Sato. Appl. Spectrosc., 71 , N 5 (2017) 866—878E. J. M. Baltussen, P. Snæbjörnsson, S. G. B. de Koning, H. J. C. M. Sterenborg, A. G. J. Aalbers, N. Kok, G. L. Beets, B. H. W. Hendriks, K. F. D. Kuhlmann, Th. J. M. Ruers. J. Biomed. Opt., 22 , N 10 (2017) 106014—106016E. J. M. Baltussen, P. Snæbjörnsson, S. G. B. de Koning, H. J. C. M. Sterenborg, A. G. J. Aalbers, N. Kok, G. L. Beets, B. H. W. Hendriks, K. F. D. Kuhlmann, Th. J. M. Ruers. J. Biomed. Opt., 22 , N 10 (2017) 106014—106016А. Н. Юшков, Н. В. Борзых, А. И. Бутенко. Журн. прикл. спектр., 83 , № 2 (2016) 323—328 [ A. N. Yushkov, N. V. Borzykh, A. I. Butenko. J. Appl. Spectr., 83 , N 2 (2016) 302—306]А. Н. Юшков, Н. В. Борзых, А. И. Бутенко. Журн. прикл. спектр., 83 , № 2 (2016) 323—328 [ A. N. Yushkov, N. V. Borzykh, A. I. Butenko. J. Appl. Spectr., 83 , N 2 (2016) 302—306]J. Skytte, F. Møller, O. Abildgaard, A. Dahl, R. Larsen. Appl. Spectrosc., 69 , N 9 (2015) 1096—1105J. Skytte, F. Møller, O. Abildgaard, A. Dahl, R. Larsen. Appl. Spectrosc., 69 , N 9 (2015) 1096—1105Б. П. Адуев, Д. Р. Нурмухаметов, Г. М. Белокуров, А. А. Звеков, А. В. Каленский, А. П. Никитин, И. Ю. Лисков. Журн. техн. физики, 84 , № 9 (2014) 126—131 [ B. P. Aduev, D. R. Nurmukhametov, G. M. Belokurov, A. A. Zvekov, A. V. Kalenskii, A. P. Nikitin, I. Yu. Liskov. Tech. Phys., 59 , N 9 (2014) 1387—1392]Б. П. Адуев, Д. Р. Нурмухаметов, Г. М. Белокуров, А. А. Звеков, А. В. Каленский, А. П. Никитин, И. Ю. Лисков. Журн. техн. физики, 84 , № 9 (2014) 126—131 [ B. P. Aduev, D. R. Nurmukhametov, G. M. Belokurov, A. A. Zvekov, A. V. Kalenskii, A. P. Nikitin, I. Yu. Liskov. Tech. Phys., 59 , N 9 (2014) 1387—1392]Б. П. Адуев, Д. Р. Нурмухаметов, А. А. Звеков, А. П. Никитин, Н. В. Нелюбина, Г. М. Белокуров, А. В. Каленский. Приборы и техн. экспер., № 6 (2015) 60—66 [ B. P. Aduev, D. R. Nurmukhametov, A. A. Zvekov, A. P. Nikitin, N. V. Nelyubina, G. M. Belokurov, A. V. Kalenskii. Instrum. Exp. Tech., 58 , N 6 (2015) 765—770]Б. П. Адуев, Д. Р. Нурмухаметов, А. А. Звеков, А. П. Никитин, Н. В. Нелюбина, Г. М. Белокуров, А. В. Каленский. Приборы и техн. экспер., № 6 (2015) 60—66 [ B. P. Aduev, D. R. Nurmukhametov, A. A. Zvekov, A. P. Nikitin, N. V. Nelyubina, G. M. Belokurov, A. V. Kalenskii. Instrum. Exp. Tech., 58 , N 6 (2015) 765—770]П. М. Пахомов, С. Д. Хижняк, В. Е. Ситникова. Журн. прикл. спектр., 84 , № 5 (2017) 780—785 [ P. M. Pakhomov, S. D. Khizhnyak, V. E. Sitnikova. J. Appl. Spectr., 84 , N 5 (2017) 837—842]П. М. Пахомов, С. Д. Хижняк, В. Е. Ситникова. Журн. прикл. спектр., 84 , № 5 (2017) 780—785 [ P. M. Pakhomov, S. D. Khizhnyak, V. E. Sitnikova. J. Appl. Spectr., 84 , N 5 (2017) 837—842]Н. В. Нелюбина, М. П. Пидгирный, О. Н. Булгакова, А. А. Звеков, А. В. Каленский. Комп. оптика, 40 , № 4 (2016) 525—532 [ N. V. Nel’ubina, M. P. Pidgirny, O. N. Bulgakova, A. A. Zvekov, A. V. Kalenskii. Comput. Opt., 40 , N 4 (2016) 525—532]Н. В. Нелюбина, М. П. Пидгирный, О. Н. Булгакова, А. А. Звеков, А. В. Каленский. Комп. оптика, 40 , № 4 (2016) 525—532 [ N. V. Nel’ubina, M. P. Pidgirny, O. N. Bulgakova, A. A. Zvekov, A. V. Kalenskii. Comput. Opt., 40 , N 4 (2016) 525—532]А. Д. Зинченко, А. И. Погребов, В. И. Таржанов, Б. Б. Токарев. Физика горения и взрыва, 28 , № 5 (1992) 80—87 [ A. D. Zinchenko, A. I. Pogrebov, V. I. Tarzhanov, B. B. Tokarev. Combust. Explos. Shock Waves, 28 , N 5 (1992) 524—530]А. Д. Зинченко, А. И. Погребов, В. И. Таржанов, Б. Б. Токарев. Физика горения и взрыва, 28 , № 5 (1992) 80—87 [ A. D. Zinchenko, A. I. Pogrebov, V. I. Tarzhanov, B. B. Tokarev. Combust. Explos. Shock Waves, 28 , N 5 (1992) 524—530]Е. И. Александров, А. Г. Вознюк, В. П. Ципилев. Физика горения и взрыва, 25 , № 1 (1989) 3—9 [ E. I. Aleksandrov, A. G. Voznyuk, V. P. Tsipilev. Combust. Explos. Shock Waves, 25 , N 1 (1989) 1—7]Е. И. Александров, А. Г. Вознюк, В. П. Ципилев. Физика горения и взрыва, 25 , № 1 (1989) 3—9 [ E. I. Aleksandrov, A. G. Voznyuk, V. P. Tsipilev. Combust. Explos. Shock Waves, 25 , N 1 (1989) 1—7]Е. Ю. Орлова. Химия и технология бризантных взрывчатых веществ, Ленинград, Химия (1973) [ Ye. Yu. Orlova. The Chemistry and Technology of High Explosives, Dayton, OH (1961)]Е. Ю. Орлова. Химия и технология бризантных взрывчатых веществ, Ленинград, Химия (1973) [ Ye. Yu. Orlova. The Chemistry and Technology of High Explosives, Dayton, OH (1961)]T. Ghambari, D. Dorranian. Опт. спектр., 119 , № 5 (2015) 838—848 [ T. Ghambari, D. Dorranian. Opt. Spectrosc., 119 , N 5 (2015) 816—826]T. Ghambari, D. Dorranian. Опт. спектр., 119 , № 5 (2015) 838—848 [ T. Ghambari, D. Dorranian. Opt. Spectrosc., 119 , N 5 (2015) 816—826]К. С. Шифрин. Рассеяние света в мутной среде, Москва, Ленинград, Гос. изд. техн.-теор. лит. (1951) 38—67К. С. Шифрин. Рассеяние света в мутной среде, Москва, Ленинград, Гос. изд. техн.-теор. лит. (1951) 38—67A. L. Aden, M. Kerker. J. Appl. Phys., 22 , N 10 (1951) 1242—1246A. L. Aden, M. Kerker. J. Appl. Phys., 22 , N 10 (1951) 1242—1246V. K. Pustovalov, L. G. Astafyeva. Laser Phys., 21 , N 12 (2011) 2098—2107V. K. Pustovalov, L. G. Astafyeva. Laser Phys., 21 , N 12 (2011) 2098—2107А. Исимару. Распространение и рассеяние волн в случайно-неоднородных средах, 1 , Москва, Мир (1981) [ A. Ishimaru. Wave Propagation and Scattering in Random Media, Wiley-IEEE Press (1999)]А. Исимару. Распространение и рассеяние волн в случайно-неоднородных средах, 1 , Москва, Мир (1981) [ A. Ishimaru. Wave Propagation and Scattering in Random Media, Wiley-IEEE Press (1999)]А. В. Каленский, А. А. Звеков, А. П. Никитин, Н. В. Газенаур. Изв. ВУЗов. Физика, 59 , № 2 (2016) 87—94 [ A. V. Kalenskii, A. A. Zvekov, A. P. Nikitin, N. V. Gazenaur. Russ. Phys. J., 59 , N 2 (2016) 263—272]А. В. Каленский, А. А. Звеков, А. П. Никитин, Н. В. Газенаур. Изв. ВУЗов. Физика, 59 , № 2 (2016) 87—94 [ A. V. Kalenskii, A. A. Zvekov, A. P. Nikitin, N. V. Gazenaur. Russ. Phys. J., 59 , N 2 (2016) 263—272]G. Y. Panasyuk, J. C. Schotland, V. A. Markel. J. Phys. A, 39 , N 1 (2006) 115—137G. Y. Panasyuk, J. C. Schotland, V. A. Markel. J. Phys. A, 39 , N 1 (2006) 115—137А. В. Каленский, А. А. Звеков, Е. В. Галкина, Д. Р. Нурмухаметов. Компьют. оптика, 42 , № 2 (2018) 254—266 [ A. V. Kalenskii, A. A. Zvekov, E. V. Galkina, D. R. Nurmuhametov. Comput. Opt., 42 , N 2 (2018) 254—266]А. В. Каленский, А. А. Звеков, Е. В. Галкина, Д. Р. Нурмухаметов. Компьют. оптика, 42 , № 2 (2018) 254—266 [ A. V. Kalenskii, A. A. Zvekov, E. V. Galkina, D. R. Nurmuhametov. Comput. Opt., 42 , N 2 (2018) 254—266]A. G. Mathewson, H. P. Myers. J. Phys. F, 2 , N 2 (1972) 403—415A. G. Mathewson, H. P. Myers. J. Phys. F, 2 , N 2 (1972) 403—415А. В. Каленский, А. А. Звеков. Письма в ЖТФ, 43 , № 11 (2017) 72—80 [ A. V. Kalenskii, A. A. Zvekov. Tech. Phys. Lett., 43 , N 6 (2017) 535—538]А. В. Каленский, А. А. Звеков. Письма в ЖТФ, 43 , № 11 (2017) 72—80 [ A. V. Kalenskii, A. A. Zvekov. Tech. Phys. Lett., 43 , N 6 (2017) 535—538]А. В. Каленский, А. А. Звеков, А. П. Никитин, М. В. Ананьева, Б. П. Адуев. Опт. спектр., 118 , № 6 (2015) 1012—1021 [ A. V. Kalenskii, A. A. Zvekov, A. P. Nikitin, M. V. Ananeva, B. P. Aduev. Opt. Spectrosc., 118 , N 6 (2015) 978—987]А. В. Каленский, А. А. Звеков, А. П. Никитин, М. В. Ананьева, Б. П. Адуев. Опт. спектр., 118 , № 6 (2015) 1012—1021 [ A. V. Kalenskii, A. A. Zvekov, A. P. Nikitin, M. V. Ananeva, B. P. Aduev. Opt. Spectrosc., 118 , N 6 (2015) 978—987]M. W. Knight, N. S. King, L. Liu, H. O. Everitt, P. Nordlander, N. J. Halas. ACS Nano, 8 , N 1 (2014) 834—840M. W. Knight, N. S. King, L. Liu, H. O. Everitt, P. Nordlander, N. J. Halas. ACS Nano, 8 , N 1 (2014) 834—840J. K. Cooper, Ch. D. Grant, J. Z. Zhang. J. Phys. Chem. A, 117 , N 29 (2013) 6043—6051J. K. Cooper, Ch. D. Grant, J. Z. Zhang. J. Phys. Chem. A, 117 , N 29 (2013) 6043—6051С. А. Лысенко, М. М. Кугейко. Квант. электрон., 43 , № 7 (2013) 683—689 [ S. A. Lisenko, M. M. Kugeiko. Quantum Electron., 43 , N 7 (2013) 683—689]С. А. Лысенко, М. М. Кугейко. Квант. электрон., 43 , № 7 (2013) 683—689 [ S. A. Lisenko, M. M. Kugeiko. Quantum Electron., 43 , N 7 (2013) 683—689]А. В. Орлов, С. Н. Чириков. Опт. спектр., 122 , № 3 (2017) 498—505 [ A. V. Orlov, S. N. Chirikov. Opt. Spectrosc., 122 , N 3 (2017) 482—488]А. В. Орлов, С. Н. Чириков. Опт. спектр., 122 , № 3 (2017) 498—505 [ A. V. Orlov, S. N. Chirikov. Opt. Spectrosc., 122 , N 3 (2017) 482—488]

The authors declare that there are no conflicts of interest present.