Главная » 2014 » Июль » 21 » Скачать Эволюция фототермокапиллярного эффекта и разработка методов лазерной диагностики жидкостей на его основе. Чемоданов, Сергей бесплатно
02:41
Скачать Эволюция фототермокапиллярного эффекта и разработка методов лазерной диагностики жидкостей на его основе. Чемоданов, Сергей бесплатно
Эволюция фототермокапиллярного эффекта и разработка методов лазерной диагностики жидкостей на его основе
Диссертация
Автор: Чемоданов, Сергей Игоревич
Название: Эволюция фототермокапиллярного эффекта и разработка методов лазерной диагностики жидкостей на его основе
Справка: Чемоданов, Сергей Игоревич. Эволюция фототермокапиллярного эффекта и разработка методов лазерной диагностики жидкостей на его основе Дис. канд. физ.-мат. наук : 02.00.04 Тюмень, 2006 c. :
Объем: стр.
Информация: Тюмень, 2006
Содержание:
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕПРШ И ОБОЗПАЧЕПИЙ ВВЕДЕНИЕ
Глава
I ФОТОТЕРМИЧЕС1СИЕ ЭФФЕКТЫ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)
11 методов лазерной диагностики
12 Методы, используемые фототермической спектроскопии
13 Фототермическая калориметрия: контактная и радиометрия
14 Фотоакустический эффект мираж-эффект
16 Фототермическая дифракция
17 Фототермическая интерференция
18 Фототермическое поверхностное отклонение
19 Фототермокапиллярный эффект Вывод
Глава
II ЭВОЛЮЦИЯ ТЕРМОКАПИЛЛЯРНОГО ОТКЛИКА ТОНКОГО СЛОЯ ОРГАНИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЕЙ
21 Экспериментальная установка и методика эксперимента
22 Эволюция ТК отклика слоя жидкости на поглощающей подложке
23 Стационарный ТК отклик
24 Влияние паузы между экспериментами на время задержки
26 Зависимость времени задержки ТК отклика от мощности пучка
27 Термокапиллярный отклик слоя 1,4-диоксана
28 Фототермическая установка для исследования ФТК эффекта
Выводы Основные фототермические эффекты и классификация основанных на них
15 Фототермическая рефракция: термолинза, фототермическая дефлекция и
25 Зависимость времени задержки ТК отклика от толщины слоя жидкости
Глава
III ЭВОЛЮЦРЫ ТЕРМОКАПИЛЛЯРНОГО ОТКЛР1КА ТО1ЖОГО СЛОЯ ВОДЫ
31 Вода аномальная жидкость
32 Особенности возникновения ТК конвекции в воде
33 Эффект задержки ТК отклика в различных нробах воды
34 Эволюция ТК отклика слоя воды
35 Зависимость времени задержки ТК отклика от мощности нучка
36 Влияние ПАВ на эффект задержки ТК отклика
37 Автоколебания ТК отклика слоя воды
Выводы
Глава
IV ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ И ТЕ0РЕТР1ЧЕСКРШ РАСЧЕТ ЛОКАЛЬНОГО ТЕПЛОВОГО ВОЗМУЩЕНИЯ ЗАПУСКАЮЩЕГО ТЕРМОКАПИЛДЯРНУЮ КОНВЕКЦИЮ
41 Коэффициент поглощения исследованных жидкостей
42 Измерение коэффициентов поглощения и отражения эбонита
43 Радиус лазерного пучка
44 Проверка метода калиброванных проволочек
45 Учет сил плавучести
46 Постановка задачи
47 Четыре модели распространения тепла в среде
48 Результат расчета теплового возмущения
Выводы
ПРИЛОЖЕНИЕ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Введение:
Актуальность темы. Большое разнообразие фототермических (ФТ) методов физико-химического анализа веществ [1-27] связано с возрастающими потребностями химической, медицинской, пищевой и т.п. промышленности, где требуются точные и чувствительные методы анализа. Увеличивающееся число фототермических эффектов, на основе которых разрабатываются новые методы, привело к тому, что в 2004 г. Международный союз по теоретической и прикладной химии (IUPAC) подготовил рекомендации по терминологии, символам и т.п. в ФТ спектроскопии и связанных с ней областях [2]. В связи с тем, что традиционной областью применения ФТ методов является спектроскопия, фототермокапиллярный (ФТК) эффект [28], используемый для измерения свойств жидкостей [29-34] и их слоев [35-40], долгое время рассматривался отдельно, и не вошел в существующие классификации [1-3]. Однако, изменение поверхностного нагрева, и натяжения в под действием этого фотоиндуцированного возникающая результате термокапиллярная (ТК) конвекция, является, несомненно, ФТ эффектом, место которого показано в нашей классификации [40]. К тому же, недавно сделана оценка возможности применения ФТК эффекта в спектроскопии и показано, что он «идеально подходит для спектроскопии сильно поглощающих твердых поверхностей и жидких слоев» [41]. Несмотря на то, что за последние тридцать лет, с момента открытия ФТК конвекции [42], появилось множество публикаций по этому вопросу [28-91], ее эволюция в прозрачных жидкостях на поглощающей подложке практически не исследована. Кроме того, нам не удалось обнаружить ни одной публикации посвященной ФТК конвекции в слое чистой воды. Именно в воде, в конце 2001 г., автор обнаружил два новых эффекта задержку и всплеск ФТК конвекции [51]. Детальное исследование этих стадий эволюции ФТК конвекции и возможность применения его результатов для лазерной диагностики жидкостей (ЛДЖ) делает данную работу перспективной. В связи с этим была поставлена задача подробно исследовать эволюцию термокапиллярного отклика, несущего в себе информацию о ФТК конвекции, особенно начальные ее стадии: задержку и всплеск, а также применить результаты этих исследований для создания методов ФТ диагностики жидкостей. Излагаемый в работе материал разбит на четыре главы. В первой главе дан подробный обзор всех известных и используемых в ЛДЖ фототермических методов. Предложена непротиворечивая и ясная классификация этих методов и ФТ эффектов, на которых они основаны. Четко показана общность и место ФТК эффекта и методов, основанных на нем, как перспективного ФТ инструмента для ЛДЖ. Во второй главе подробно описана экспериментальная двухлучевая установка и методика эксперимента. Представлены результаты исследования эволюции ТК отклика в слоях органических веществ. Объяснены эффекты задержки и всплеска ТК отклика. Показана зависимость времени задержки ТК отклика от толщины слоя жидкости и мощности пучка лазера. Приведено описание компьютеризованной ФТ установки для исследования ФТК эффекта и рассмотрены характерные сигналы, получаемые с ее помощью. В третьей главе обсуждаются особенности возникновения ТК конвекции в воде. Исследована зависимость времени задержки ТК отклика для различных проб воды, а также ее зависимость от мощности индуцирующего пучка лазера. Па примере гексадеканола показана огромная чувствительность ФТК эффекта к микроконцентрациям ПАВ на поверхности воды, даже когда они создают поверхностное давление, необнаружимое стандартными методами. Предложено применение этого метода для контроля слоев Ленгмюра, например, при создании пленок Ленгмюра-Блоджетт.в четвертой главе приведены результаты расчетов теплового возмущения, запускающего обнаружимую ФТК конвекцию. Необходимые для расчетов значения параметров системы пучок/слой/подложка измерены экспериментально. Научная новизна: 1) Обнаружен и подробно исследован эффект задержки ТК отклика в зависимости от толщины слоя и мощности пучка для нескольких органических жидкостей и воды. 2) Кроме этого, обнаружено и дано объяснение еще двум капиллярным явлениям: всплеску и автоколебанию ТК отклика. 3) Впервые исследован ФТК эффект в воде. Показана зависимость эффекта задержки ТК отклика от наличия микропримесей в воде. Продемонстрирована возможность определения поверхностного давления ПАВ на поверхности воды вплоть до концентраций соответствующих идеальному двухмерному газу. Практическая ценность. Разработанный метод контроля загрязнения воды поверхностно-активными примесями и созданная на его основе установка могут быть использованы в фармацевтической, химической, пищевой и других отраслях промышленности для контроля в реальном времени концентрации органических веществ в воде [52, 58, 60]. Этот метод можно также применять вместо весов Вильгельми в установке для изучения пленок Ленгмюра и получения пленок Ленгмюра-Блоджетт как более тонкий неинвазивный инструмент. К тому же, измерение времени задержки или параметров всплеска позволяют бесконтактно измерять такие величины как толщину слоя жидкости, ее вязкость и температуропроводность [51, 53-57, 59]. Разработана компьютеризованная ФТ установка для исследования ФТК эффекта, в частности эффекта задержки ТК отклика, которую можно использовать в научных исследованиях, промышленности, и учебном процессе.
