RU2759495C1

RU2759495C1 - Method for obtaining infrared absorption spectra of surface plasmon-polaritons by a thin layer of substance

Info

Publication number: RU2759495C1
Application number: RU2021112445A
Authority: RU
Inventors: Алексей Константинович Никитин; Илдус Шевкетович Хасанов
Priority date: 2021-04-29
Filing date: 2021-04-29
Publication date: 2021-11-15

Abstract

FIELD: infrared absorption spectrum obtaining.SUBSTANCE: invention is intended to obtain the infrared absorption spectrum of surface plasmon polaritons (SPP) by a thin layer of the substance. The substance of the invention consists in the fact that a thin layer of a substance is deposited on a flat face of a metal substrate, generation on the face of broadband SPP by thermal fluctuations of the density of conduction electrons, measurement of the spectra of the bulk radiation generated by SPP before and after deposition of the layer, calculation of the absorption spectrum of the layer according to the measurement results, which differs by the fact that the radiation from the SPP track is recorded after they have traveled along the section of the edge containing the layer of a distance exceeding the propagation length of the SPP with the highest frequency of the working spectral interval.EFFECT: ensuring the possibility of obtaining an undistorted IR absorption spectrum of SPP by a thin layer of the substance and increasing the sensitivity of the method of passive absorption SPP spectroscopy.1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к инфракрасной (ИК) спектроскопии проводящей поверхности и ее тонкослойных покрытий, а именно - к определению спектров поглощения (излучения), как самой поверхности, так и ее переходного слоя путем анализа электромагнитного излучения, порождаемого генерируемыми и направляемыми этой поверхностью термостимулированными поверхностными плазмон-поляритонами (ППП), являющихся разновидностью поверхностных электромагнитных волн (ПЭВ), и может найти применение в исследованиях физико-химических процессов на поверхности твердого тела, в ИК спектроскопии окисных и адсорбированных слоев, в оптических контрольно-измерительных и сенсорных устройствах.The invention relates to infrared (IR) spectroscopy of a conductive surface and its thin-layer coatings, namely, to the determination of absorption (radiation) spectra of both the surface itself and its transition layer by analyzing the electromagnetic radiation generated by thermally stimulated surface plasmon generated and directed by this surface polaritons (SPP), which are a kind of surface electromagnetic waves (SEW), and can find application in studies of physicochemical processes on the surface of a solid, in IR spectroscopy of oxide and adsorbed layers, in optical control and measurement and sensor devices.

Абсорбционная спектроскопия поверхности твердого тела - одна из основных областей применения ППП [1, 2]. Метод абсорбционной ППП-спектроскопии используют, в основном, в средней и дальней областях ИК диапазона, где длина распространения ППП (L) составляет тысячи λ, (здесь λ - длина волны ППП) и может быть непосредственно измерена [2]. Причем, так как расстояние взаимодействия излучения с исследуемым слоем на поверхности при этом также многократно возрастает (по сравнению с отражательными методами изучения поверхности), то чувствительность абсорбционной ППП-спектроскопии, соответственно, на много выше чувствительности иных оптических методов контроля поверхности в ИК диапазоне.Absorption spectroscopy of a solid surface is one of the main areas of application of PPP [1, 2]. The SPP absorption spectroscopy method is used mainly in the middle and far regions of the IR range, where the SPP propagation length (L) is thousands of λ, (here λ is the SPP wavelength) and can be directly measured [2]. Moreover, since the distance of interaction of radiation with the layer under study on the surface also increases many times (compared to reflective methods for studying the surface), the sensitivity of absorption SPP spectroscopy, respectively, is much higher than the sensitivity of other optical methods for monitoring the surface in the IR range.

Известен способ получения ИК спектров поглощения ПЭВ тонким слоем вещества, включающий нанесение слоя на плоскую грань металлической подложки, генерацию на грани ПЭВ монохроматическим ИК-излучением дискретно перестраиваемого по частоте источника излучения, измерение длины распространения ПЭВ на различных частотах до и после нанесения слоя, расчет спектра коэффициента поглощения ПЭВ слоем по результатам измерений [3]. Основные недостатки способа - большая продолжительность измерений, необходимость использования внешнего источника излучения, а также - дискретность значений частоты используемого излучения.There is a known method of obtaining IR absorption spectra of a SEW with a thin layer of a substance, including applying a layer on a flat face of a metal substrate, generating a monochromatic IR radiation on the edge of a SEW with monochromatic IR radiation of a discrete frequency-tunable radiation source, measuring the propagation length of a SEW at various frequencies before and after applying a layer, calculating the spectrum the absorption coefficient of the SEW layer according to the measurement results [3]. The main disadvantages of the method are the long duration of measurements, the need to use an external radiation source, and also the discreteness of the frequency values of the radiation used.

Известен способ получения ИК спектров поглощения ПЭВ тонким слоем вещества, включающий нанесение слоя на плоскую грань металлической подложки, генерацию на грани ПЭВ широкополосным ИК-излучением, регистрацию порождаемого ПЭВ объемного излучения после пробега ими макроскопического расстояния по участку грани, содержащему слой, до и после нанесения слоя, расчет спектра поглощения ПЭВ слоем по результатам измерений [4]. Основным недостатком такого способа является необходимость использования внешнего (относительно образца) источника излучения.There is a known method for obtaining IR absorption spectra of a SEW with a thin layer of a substance, including applying a layer on a flat face of a metal substrate, generating on the edge of a SEW with broadband IR radiation, registering the volume radiation generated by SEW after they run a macroscopic distance along a section of the face containing the layer, before and after application layer, the calculation of the absorption spectrum of the SEW layer according to the measurement results [4]. The main disadvantage of this method is the need to use an external (relative to the sample) radiation source.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности является способ получения ИК спектров поглощения ППП тонким слоем вещества, включающий нанесение слоя на плоскую грань металлической подложки, генерацию на грани широкополосных ППП тепловыми флуктуациями плотности электронов проводимости, регистрацию порождаемого ППП объемного излучения, исходящего из точек порождения ППП, до и после нанесения слоя, расчет по результатам измерений спектра коэффициента поглощения ППП слоем [5]. Основным недостатком известного способа является его низкая чувствительность и искажение искомого спектра вследствие внедрения в поле ППП элемента их преобразования в объемное излучение непосредственно в местах порождения ППП.The closest to the claimed technical essence is a method for obtaining IR absorption spectra of SPP with a thin layer of a substance, including applying a layer on the flat face of a metal substrate, generation on the edge of broadband SPP by thermal fluctuations of the density of conduction electrons, registration of the volumetric radiation generated by SPP emanating from the points of generation of SPP, before and after the application of the layer, the calculation based on the results of measurements of the spectrum of the absorption coefficient of the SPP layer [5]. The main disadvantage of the known method is its low sensitivity and distortion of the desired spectrum due to the introduction into the SPP field of an element of their conversion into volumetric radiation directly in the places of SPP generation.

Технический результат изобретения направлен на обеспечение возможности получения неискаженного ИК спектра поглощения ППП слоем и повышение чувствительности способа пассивной (не использующего внешнего, относительно исследуемого образца, источника излучения) абсорбционной ППП-спектроскопии.The technical result of the invention is aimed at ensuring the possibility of obtaining an undistorted IR absorption spectrum of the SPP layer and increasing the sensitivity of the method of passive (not using an external, relative to the sample under study, radiation source) absorption SPP spectroscopy.

Технический результат достигается тем, что в способе получения инфракрасных спектров поглощения поверхностных плазмон-поляритонов (ППП) тонким слоем вещества, включающем нанесение слоя на плоскую грань металлической подложки, генерацию на грани широкополосных ППП тепловыми флуктуациями плотности электронов проводимости, измерение спектров порождаемого ППП объемного излучения до и после нанесения слоя, расчет спектра поглощения слоя по результатам измерений, регистрируют излучение, исходящее не из точек порождения ППП, а после пробега ими по содержащему слой участку грани расстояния, превышающего длину распространения ППП с наибольшей частотой рабочего спектрального интервала.The technical result is achieved by the fact that in a method for obtaining infrared absorption spectra of surface plasmon polaritons (SPP) with a thin layer of a substance, including applying a layer on a flat face of a metal substrate, generation on the edge of broadband SPP by thermal fluctuations in the density of conduction electrons, measuring the spectra of volumetric radiation generated by SPP up to and after applying the layer, the calculation of the absorption spectrum of the layer according to the measurement results, the radiation emanating not from the points of generation of the SPP, but after they have traveled along the portion of the edge containing the layer, a distance exceeding the propagation length of the SPP with the highest frequency of the working spectral interval, is recorded.

Возможность получения неискаженного ПК спектра поглощения ППП слоем в заявляемом способе достигается путем исключения необходимости внедрения в поле ППП элемента их преобразования в объемное излучение; это преобразование реализуется при дифракции ППП, порожденных в различных точках плоской грани металлической подложки на локализованной неоднородности ее поверхности (например, планарной дифракционной решетке или прямоугольном ребре самой грани).The possibility of obtaining an undistorted PC absorption spectrum of the SPP layer in the inventive method is achieved by eliminating the need to introduce an element of their conversion into volumetric radiation into the SPP field; this transformation is realized in the diffraction of SPPs generated at various points of the flat face of the metal substrate on a localized inhomogeneity of its surface (for example, a planar diffraction grating or a rectangular edge of the face itself).

Повышение чувствительности способа пассивной ППП-спектроскопии обусловливается тем, что преобразование ППП в объемное излучение осуществляют не в точках порождения ППП, а после пробега ими по участку грани, содержащему слой, макроскопического расстояния, что обеспечивает увеличение длины взаимодействия излучения (в форме ППП) со слоем и, вследствие этого, - повышение чувствительности измерений.An increase in the sensitivity of the passive SPP spectroscopy method is due to the fact that the transformation of SPP into volumetric radiation is carried out not at the points of SPP generation, but after they have run the macroscopic distance along the face section containing the layer, which provides an increase in the length of the interaction of radiation (in the form of SPP) with the layer and, as a consequence, an increase in the measurement sensitivity.

Возможность реализации заявляемого способа следует из результатов работы [6], в которой разработана аналитическая модель спектра термости-мулированных поверхностных плазмон-поляритонов (ТППП), поступающих на ребро плоской грани металлического тела, и установлено, что такие ТППП имеют непрерывный спектр, зависящий от температуры тела и протяженности грани. Наличие тонкого слоя (толщиной не превышающей десятой доли минимальной длины волны ТППП λ_min рабочего спектрального диапазона) на грани приводит к изменению спектра ТППП, уверенно регистрируемому серийными спектрометрами объемного ИК излучения.The possibility of implementing the proposed method follows from the results of work [6], in which an analytical model of the spectrum of thermally stimulated surface plasmon-polaritons (TPPP) arriving at the edge of the flat face of a metal body was developed, and it was found that such TPPP have a continuous spectrum depending on temperature the body and the length of the face. The presence of a thin layer (with a thickness not exceeding a tenth of the minimum wavelength of TPPP λ _{min of the} working spectral range) on the edge leads to a change in the TPPP spectrum, which is reliably recorded by commercial volume IR spectrometers.

Согласно [6], формула для расчета спектральной плотности мощности излучения всей совокупности ТППП, поступающих на торцовое ребро полосового металлического образца с плоской гранью длиной

и шириной

имеет вид:According to [6], the formula for calculating the spectral power density of the radiation of the entire set of TPPPs arriving at the end edge of a strip metal sample with a flat face of length

and width

looks like:

где

- спектральная плотность мощности ТППП с частотой ω, генерируемых в произвольной точке поверхности этого образца;

- групповая скорость ТППП с частотой ω;

с - скорость света в вакууме;

- комплексное волновое число ТППП (i - мнимая единица);

k_B - постоянная Больцмана; T - температура образца, ω_p - плазменная частота металла; ω_τ - столкновительная частота электронов проводимости металла,

- длина распространения ТППП с частотой ω. Отметим, что формула (1) учитывает экспоненциальное затухание гармонических компонент ТППП по мере распространения на расстояние x от места их порождения до ребра грани.where

is the spectral power density of TPPP with frequency ω, generated at an arbitrary point on the surface of this sample;

- group speed of TPPP with frequency ω;

c is the speed of light in vacuum;

- complex wave number TPPP (i - imaginary unit);

k _B - Boltzmann's constant; T is the temperature of the sample, ω _p is the plasma frequency of the metal; ω _τ is the collision frequency of the conduction electrons of the metal,

is the length of TPPP propagation with frequency ω. Note that formula (1) takes into account the exponential decay of the harmonic components of the TPPP as they propagate at a distance x from the place of their generation to the edge of the face.

При нанесении на поверхность металлического образца с диэлектрической проницаемостью

тонкого слоя (толщиной d≤λ_min/10) с диэлектрической проницаемостью

в окружающей среде с ε₃, комплексное волновое число ТППП

с частотой ω на границе «металл - окружающая среда с ε₃» приобретает приращение [1]:When applied to the surface of a metal sample with a dielectric constant

thin layer (thickness d≤λ _min / 10) with dielectric constant

in the environment with ε ₃ , the complex wavenumber TPPP

with frequency ω at the boundary "metal - environment with ε ₃ " gains an increment [1]:

В случае если окружающая среда - вакуум (ε₃=1), то изменение поглощения ППП с частотой ω, вызванное наличием слоя, можно оценить по приближенной формуле [1]:If the environment is vacuum (ε ₃ = 1), then the change in SPP absorption with frequency ω, caused by the presence of a layer, can be estimated by the approximate formula [1]:

где

where

α_o и L_o - коэффициент поглощения и длина распространения ППП на границе "металл - вакуум"; α и L - коэффициент поглощения и длина распространения ППП при наличии на металле слоя.α _o and L _o - absorption coefficient and propagation length of SPP at the "metal - vacuum"interface; α and L are the absorption coefficient and the propagation length of the SPP in the presence of a layer on the metal.

Изобретение поясняется чертежами: на Фиг. 1 - схема устройства, реализующего заявляемый способ; на Фиг. 2 - спектры излучательной способности прямоугольного ребра плоской грани алюминиевого образца, находящегося в вакууме, имеющего температуру 150°С и содержащего слой селенида цинка (ZnSe) толщиной 1 мкм на этой грани различной протяженности, нормированные на излучательную способность этой же грани при той же температуре, но не содержащей слоя ZnSe.The invention is illustrated by drawings: FIG. 1 is a diagram of a device that implements the inventive method; in FIG. 2 - spectra of the emissivity of a rectangular edge of a flat face of an aluminum sample in vacuum, having a temperature of 150 ° C and containing a layer of zinc selenide (ZnSe) with a thickness of 1 μm on this face of various lengths, normalized to the emissivity of the same face at the same temperature, but not containing the ZnSe layer.

Предлагаемый способ может быть реализован с использованием устройства, схема которого приведена на Фиг. 1 (вид сбоку), где цифрами обозначены: 1 - полосковая металлическая подложка толщиной больше скин-слоя материала, из которого она изготовлена; 2 - регулируемый нагреватель; 3 - прямоугольное ребро подложки 1; 4 - поглощающий экран, перемещаемый вдоль поверхности подложки 1; 5 - спектроанализатор объемного излучения; 6 - устройство для обработки и хранения информации; 7 - исследуемый слой, толщина которого не превышает одной десятой части минимальной длины волны ТППП λ_min рабочего спектрального интервала.The proposed method can be implemented using a device, the diagram of which is shown in Fig. 1 (side view), where the numbers indicate: 1 - strip metal substrate with a thickness greater than the skin layer of the material from which it is made; 2 - adjustable heater; 3 - rectangular edge of the substrate 1; 4 - absorbing screen moved along the surface of the substrate 1; 5 - spectrum analyzer of volumetric radiation; 6 - a device for processing and storing information; 7 - the investigated layer, the thickness of which does not exceed one tenth of the minimum wavelength of TPPP λ _{min of the} working spectral interval.

Способ реализуется следующим образом. Подложку 1, имеющую плоскую грань, приводят в тепловой контакт с нагревателем 2 и достигают их теплового равновесия. Тепловые флуктуации плотности электронов проводимости подложки 1 генерируют широкополосные ТППП в скин-слое ее плоской грани. Порожденные таким образом ТППП распространяются по всем направлениям от данной точки поверхности; однако, в силу полосковой формы подложки 1, аккумулирование полей имеет место только для ТППП, распространяющихся вдоль ее продольной оси. Распространение ансамбля ТППП по подложке 1 сопровождается экспоненциальным затуханием его гармонических компонент, причем коэффициент затухания каждой из них пропорционален квадрату частоты данной компоненты [2]. Поэтому, по мере распространения всей совокупности ТППП их спектр искажается (по сравнению со спектром ТППП, порождаемых в каждой точке грани) таким образом, что в большей степени гасятся его высокочастотные составляющие [6]. В результате чего спектр ТППП на ребре 3 определяется не только материалом и температурой подложки 1, но и размером той части ее грани, которая не закрыта для наблюдения с ребра 3 экраном 4. Вследствие дифракции ТППП на ребре 3 они преобразуются в узконаправленное объемное излучение (ОИ) со спектром идентичным спектру ТППП, поступивших на ребро 3 [6]. Спектр этого излучения определяется спектроанализатором 5 и запоминается устройством 6. Затем, на плоскую грань подложки 1 наносят исследуемый слой 7 и повторяют измерение спектра ТППП по вышеописанному алгоритму. Спектр ТППП, поступающих на ребро 3 при наличии на подложке 1 слоя 7, отличается от спектра ТППП на этом же ребре в отсутствии слоя 7. Отношение этих спектров, определяемая устройством 6, и представляет собой плазмонный спектр поглощения слоя 7.The method is implemented as follows. The substrate 1, having a flat face, is brought into thermal contact with the heater 2 and their thermal equilibrium is achieved. Thermal fluctuations of the density of conduction electrons of the substrate 1 generate broadband TPA in the skin layer of its flat face. The PPTAs generated in this way spread in all directions from a given point on the surface; however, due to the stripe shape of the substrate 1, the accumulation of fields takes place only for PPTAs propagating along its longitudinal axis. The propagation of the TPAA ensemble over substrate 1 is accompanied by an exponential decay of its harmonic components, and the decay coefficient of each of them is proportional to the square of the frequency of this component [2]. Therefore, as the entire set of TPPPs spreads, their spectrum is distorted (in comparison with the spectrum of TPPPs generated at each point of the face) in such a way that its high-frequency components are largely extinguished [6]. As a result, the TPAI spectrum on edge 3 is determined not only by the material and temperature of the substrate 1, but also by the size of that part of its face that is not covered for observation from edge 3 by the screen 4. Due to the diffraction of TPAI on edge 3, they are converted into narrowly directed volumetric radiation (OI ) with a spectrum identical to the spectrum of TPPPs arriving at edge 3 [6]. The spectrum of this radiation is determined by the spectrum analyzer 5 and is stored by the device 6. Then, the investigated layer 7 is applied to the flat face of the substrate 1, and the measurement of the TPPP spectrum is repeated according to the above-described algorithm. The spectrum of TPAA arriving at edge 3 in the presence of layer 7 on the substrate 1 differs from the spectrum of TPAI on the same edge in the absence of layer 7. The ratio of these spectra, determined by device 6, is the plasmon absorption spectrum of layer 7.

Отметим, что вследствие зависимости затухания ТППП-гармоник от их частот, спектр исходящего от ребра 3 широкополосного ОИ зависит от расстояния

между экраном 4 и ребром 3 [6]. Этот факт может быть использован для выбора оптимальных условий наблюдения спектра слоя 7. При фиксированном же значении

спектр ОИ изменяется в зависимости от толщины и диэлектрической проницаемости ε₂ слоя 7.Note that due to the dependence of the attenuation of TPPT harmonics on their frequencies, the spectrum of the broadband OI outgoing from edge 3 depends on the distance

between screen 4 and edge 3 [6]. This fact can be used to select the optimal conditions for observing the spectrum of layer 7. For a fixed value

the OI spectrum changes depending on the thickness and dielectric constant ε _{2 of} layer 7.

В качестве примера применения заявляемого способа рассмотрим работу устройства, схема которого приведена на Фиг. 1 и которое содержит алюминиевую (ω_p=1.2×10⁵ см^-1; ω_τ=10³ см^-1) полосковую подложку 1 (длиной 50 мм и шириной 5 мм) с нанесенным на нее слоем 7 селенида цинка (ω_TO≈200 см^-1; ω_τ=4 см^-1; ε₀=9.06; ε_∞=5.8) толщиной d=1.0 мкм, нагреватель 2 и перемещаемый над подложкой 1 поглощающий экран 4 высотой больше глубины проникновения поля ППП в вакуум (окружающая среда) на минимальной частоте рабочего диапазона. Рассчитаем спектр излучательной способности точки ребра 3 в рассматриваемом примере при температуре подложки 1, например, 150°С.As an example of the application of the proposed method, consider the operation of the device, the diagram of which is shown in Fig. 1 and which contains an aluminum (ω _p = 1.2 × 10 ⁵ cm ^-1 ; ω _τ = 10 ³ cm ^-1 ) strip substrate 1 (50 mm long and 5 mm wide) coated with a zinc selenide layer 7 (ω _TO ≈ 200 cm ^-1 ; ω _τ = 4 cm ^-1 ; ε ₀ = 9.06; ε _∞ = 5.8) with a thickness of d = 1.0 μm, heater 2 and an absorbing screen 4 moved above the substrate 1 with a height greater than the penetration depth of the SPP field into vacuum (environment ) at the minimum frequency of the operating range. Let us calculate the spectrum of the emissivity of the edge point 3 in the example under consideration at the temperature of the substrate 1, for example, 150 ° C.

При расчете спектральной плотности мощности ансамбля ТППП, поступающего вдоль данной нормали к ребру 3 по формуле (1), использованы модель Друде для диэлектрической проницаемости алюминия и осцилляторная модель для диэлектрической проницаемости полупроводника с приведенными выше значениями параметров ω_p, ω_τ, ω_TO, ε₀=9.06 и ε_∞=5.8 [5].When calculating the spectral power density of the TPPC ensemble, supplied along a given normal to edge 3 according to formula (1), we used the Drude model for the dielectric constant of aluminum and the oscillator model for the dielectric constant of a semiconductor with the above values of the parameters ω _p , ω _τ , ω _TO , ε ₀ = 9.06 and ε _∞ = 5.8 [5].

На Фиг. 2 приведены нормированные спектры

(в диапазоне частот ν от 220 см^-1 до 265 см^-1, содержащем полосу поглощения селенида цинка) излучательной способности точки ребра 3 в рассматриваемом примере, обусловленные дифракцией ТППП, поступающих в нее вдоль нормали с отрезков длиной

2 и 5 мм; здесь

- излучательная способность точки в отсутствии слоя ZnSe на подложке 1,

- разность излучательных способностей точки без слоя ZnSe и с ним. Видно, что уже при

мм нормированный спектр практически достигает предельного значения (насыщения), в то время как в устройстве, реализующем способ-прототип для такой же волноведущей структуры «Al подложка - слой ZnSe толщиной 1 мкм - вакуум» дополненной (для обеспечения возможности наблюдения ТППП) кремниевой призмой НПВО, величина Е, даже при оптимальных условиях наблюдения, достигает всего лишь уровня 0.6; при этом, размещение призмы в пределах полей всех гармонических составляющих ТППП искажает спектр выходящего из призмы излучения и, соответственно, приводит к деформации искомого спектра ТППП.FIG. 2 shows the normalized spectra

(in the frequency range ν from 220 cm ^-1 to 265 cm ^-1 , containing the absorption band of zinc selenide) the emissivity of edge point 3 in the example under consideration, due to the diffraction of TPPP entering it along the normal with segments of

length

2 and 5 mm; here

is the emissivity of a point in the absence of a ZnSe layer on substrate 1,

is the difference between the emissivity of a point without and with a ZnSe layer. It can be seen that already at

mm, the normalized spectrum practically reaches the limiting value (saturation), while in the device implementing the prototype method for the same waveguide structure "Al substrate - ZnSe layer 1 μm thick - vacuum" , the value of E, even under optimal observation conditions, reaches only the level of 0.6; in this case, the placement of the prism within the fields of all harmonic components of the TPAI distorts the spectrum of the radiation emerging from the prism and, accordingly, leads to deformation of the desired spectrum of the TPAI.

Таким образом, рассмотренный пример наглядно демонстрирует возможность получения с помощью заявляемого способа неискаженного инфракрасного спектра поглощения ТППП исследуемым слоем и повышение чувствительности метода пассивной абсорбционной ТППП-спектроскопии.Thus, the considered example clearly demonstrates the possibility of obtaining, using the proposed method, an undistorted infrared absorption spectrum of TPPP by the studied layer and increasing the sensitivity of the method of passive absorption TPPP spectroscopy.

Источники информацииSources of information

1. Bell R.J., Alexander R.W., Ward С.А., and Tyler I.L. Introductory theory for surface electromagnetic wave spectroscopy // Surface Science, 1975, v. 48. p. 253-287.1. Bell R. J., Alexander R. W., Ward C. A., and Tyler I. L. Introductory theory for surface electromagnetic wave spectroscopy // Surface Science, 1975, v. 48. p. 253-287.

2. Поверхностные поляритоны. Электромагнитные волны на поверхностях и границах раздела сред / Под ред. В.М. Аграновича и Д.Л. Миллса. - М.: Наука, 1985. - 525 с.2. Surface polaritons. Electromagnetic Waves on Surfaces and Interfaces, Ed. V.M. Agranovich and D.L. Mills. - M .: Nauka, 1985 .-- 525 p.

3. Жижин Т.Н., Москалёва М.А., Шомина Е.В., Яковлев В.А. Селективное поглощение ПЭВ, распространяющейся по металлу в присутствии тонкой диэлектрической пленки // Письма в ЖЭТФ, 1976, т. 24, Вып. 4, с. 221-225.3. Zhizhin T.N., Moskaleva M.A., Shomina E.V., Yakovlev V.A. Selective absorption of a SEW propagating over a metal in the presence of a thin dielectric film // JETP Letters, 1976, vol. 24, no. 4, p. 221-225.

4. Zhizhin G.N., Yakovlev V.A. Broad-band spectroscopy of surface electromagnetic waves // Physics Reports, 1990, v. 194, No. 5-6, p. 281-289.4. Zhizhin G.N., Yakovlev V.A. Broad-band spectroscopy of surface electromagnetic waves // Physics Reports, 1990, v. 194, No. 5-6, p. 281-289.

5. Виноградов E.A., Дорофеев И.А. Термостимулированные электромагнитные поля твердых тел // УФН, 2009, т. 179, №5, с. 449-485 (прототип).5. Vinogradov E.A., Dorofeev I.A. Thermally stimulated electromagnetic fields of solids // UFN, 2009, v. 179, no. 5, p. 449-485 (prototype).

6. Герасимов В.В., Никитин А.К., Хасанов И.Ш., Та Thu Trang. Спектр термостимулированных поверхностных плазмон-поляритонов линейного образца // Оптика и спектроскопия, 2017, т. 123, №6, с. 890-899.6. Gerasimov V.V., Nikitin A.K., Hasanov I.Sh., Ta Thu Trang. The spectrum of thermally stimulated surface plasmon polaritons of a linear sample // Optics and Spectroscopy, 2017, vol. 123, no. 6, p. 890-899.

7. Gerasimov V.V., Knyazev В.А., Kotelnikov I.А., Nikitin A.K., Cherkassky V.S., Kulipanov G.N., Zhizhin G.N. Surface plasmon polaritons launched using a terahertz free electron laser: propagating along a gold-ZnS-air interface and decoupling to free waves at the surface tail end // JOSA (B), 2013, v. 30, Is. 8, p. 2182-2190.7. Gerasimov V.V., Knyazev V.A., Kotelnikov I.A., Nikitin A.K., Cherkassky V.S., Kulipanov G.N., Zhizhin G.N. Surface plasmon polaritons launched using a terahertz free electron laser: propagating along a gold-ZnS-air interface and decoupling to free waves at the surface tail end // JOSA (B), 2013, v. 30, Is. 8, p. 2182-2190.

Claims

A method for obtaining an infrared absorption spectrum of surface plasmon polaritons (SPP) with a thin layer of a substance, including deposition of a layer on a flat face of a metal substrate, generation of broadband SPPs on the face of broadband SPPs by thermal fluctuations of the density of conduction electrons, measurement of the spectra of volumetric radiation generated by SPP before and after deposition of the layer, calculation of the spectrum the absorption of the layer according to the measurement results, characterized in that radiation from the SPP track is recorded after they have traveled along the section of the edge containing the layer of a distance exceeding the propagation length of the SPP with the highest frequency of the working spectral interval.