复杂形状纳米粒子消光特性的FDTD分析-无线电物理专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 Analysis of Complex Shape of Nanoparticles Extinction Properties Using FDTD Method A Dissertation Submitted to Xidian University in Candidacy for the Degree of Master of Science In Radio Physics By Wang Weijuan Xi’an, P.R.China Jan. 2014 西安电子科技大学 学位论文独创性（或创新性）声明 秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在 导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标 注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成 果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的 材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说 明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切的法律责任。 本人签名： 日期: 西安电子科技大学 关于论文使用授权的说明 本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究 生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保 留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内 容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，毕业后 结合学位论文研究课题再撰写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。 （必威体育官网网址的论文在解密后遵守此规定） 本学位论文属于必威体育官网网址，在 年解密后适用本授权书。 本人签名： 日期: 导师签名： 日期: 摘 要 摘 要 纳米技术是在纳米尺度水平上对物质进行研究和处理的一门科学技术。纳米 技术已迅速扩展到了传感、探测、电波传播等领域。具有电磁功能的纳米复合材 料由于具有特殊的光、电、磁特性，在电磁屏蔽、微波吸收、电致变色器件及非 线性光学等方面具有潜在的应用前景。通过数值仿真的手段研究纳米尺度粒子电 磁特性具有非常重要的意义。 本文详细阐明了平面电磁波入射复杂形状粒子消光及散射特性的计算方法。 推导了消光（衰减）功率、散射功率、吸收功率的计算公式。选用 FDTD 方法计 算复杂粒子的近场，基于等效原理，利用自由空间格林函数，通过近-远场外推获 得积分球面上的辐射远场。为了便于进行球面积分，用球谐函数将入射平面电磁 波展开。详细分析了展开式中的 Riccati-Bessel 函数、连带 legendre 多项式的计算 方法。论文中用 FDTD 方法分析银质纳米小球消光特性计算结果与 Mie 级数解析 解一致，表明用 FDTD 算法分析球状纳米粒子消光特性的准确性。最后，将上述 方法应用于不同形状复杂粒子消光特性的分析。包括纳米棱柱、红细胞及不同形 状的雪花，为科学研究及医学研究提供参考依据。 关键词：时域有限差分方法 粒子散射 消光截面 散射截面 吸收截面 3DMAX 仿真建模 Abstract Abstract Nanotechnology is at the nanoscale level of material for research and treatment of a science and technology. Nanotechnology has rapidly expanded into the field of sensing, detection, wave propagation and so on. Nanocomposites with electromagnetic function because of their special optical, electrical and magnetic properties of the electromagnetic shielding, microwave absorption, electrochromic devices and nonlinear optics, and so has potential applications. Electromagnetic properties of nanoscale particles have a very important significance by means of numerical simulation. The extinction and scattering properties of a particle illuminated by a plane elec