Оптические методы лазерные

Для дальнейшего развития представлений о строении границы раздела электрод — ионная система и о кинетике процессов на этой границе необходимо усовершенствование существующих и разработка новых экспериментальных методов, более широкое применение современной электронно-вычислительной техники. Уже достигнут существенный прогресс в автоматизации электрохимических измерений и развитии разнообразных импульсных методов, позволяющих, в частности, изучать явления, которые протекают за времена порядка 10 с и менее (импульсные гальваностатические методы, метод высокочастотной рефлектометрии и др.). Далеко не исчерпаны возможности метода фотоэмиссии электронов из металла в раствор. Большой интерес представляют оптические методы изучения состояния поверхности электродов, а также воздействие на границу электрод — раствор лазерными импульсами различной длительности и частоты. Ценным дополнением к существующим методам электрохимической кинетики может служить метод изучения фарадеевских шумов — чрезвычайно слабых флуктуаций потенциала или тока, сопровождающих протекание всех электродных процессов и вызванных дискретным характером переноса электронов через границу фаз, дискретностью диффузионного потока и т. д. Использование электродов в виде очень тонких проволок или пленок, напыленных в вакууме на инертные подложки, позволяет делать выводы об адсорбционных явлениях по изменению сопротивления этих электродов. Для изучения состояния поверхности электродов и кинетики электродных процессов еще недостаточно используются такие мощные современные методы, как ЯМР, ЭПР, дифракция медленных электронов и т. п. Новые методы предварительно проверяются на ртутном электроде, на котором строение двойного слоя и кинетика многих электродных процессов исследованы с количественной стороны. По-прежнему актуальна проблема разработки методов очистки исследуемых растворов от посторонних примесей и приготовления чистых электродных поверхностей. [c.391]

Со времени создания в 1960 г. первого лазера квантовая электроника прошла в своем развитии огромный путь. Открыты различные виды лазеров, генерирующих излучение на тысячах длин волн в спектральном диапазоне примерно от 0,1 до 2000 мкм, разработаны эффективные методы управления параметрами излучения. Стали реальностью казавшиеся ранее невероятными чрезвычайно высокие мощность, степень монохроматичности, спектральная яркость и другие параметры оптического излучения. Успехи лазерной техники и быстрое развитие сфер ее применения привели не только к существенному усовершенствованию традиционных оптических методов исследования, но и к появлению принципиально новых идей и методов, новых научных направлений. Диапазон научных и практических применений лазеров постоянно расширяется. Представление об этом может дать простое перечисление примеров — лазерные спектроскопия и фотохимия, управляемый термоядерный синтез, локация и связь, контроль за состоянием природной среды, микрохирургия отдельной живой клетки, автоматический раскрой тканей и металлических листов... Без преувеличения можно утверждать, что нет ни одного естественно-научного направления или связанной с ним области техники, где бы применение лазеров уже не привело к получению новых интересных результатов или не сулило их получение в будущем. [c.159]

Основные области применения оптических методов приведены в табл. 1. Особенно перспективно использование резонансных эффектов взаимодействия ОИ с ОК, в том числе нелинейных, основанных на использовании сверхмощного лазерного излучения. [c.486]

Толщина диффузионного слоя и изменение концентрации ионов вблизи электрода при прохождении тока могут быть определены при помощи оптических методов, например по изменению показателя преломления раствора. Для этой цели используется метод лазерной интерферометрии. [c.150]

Тем не менее, методы второй группы используют при исследованиях. В [425, с. 480/504] оптическим методом с помощью лазерного интерферометра наблюдают за смещениями точек поверхности, вдоль которой распространяется УЗ-волна (метод лазерного детектирования, см. разд. 2.3.7). [c.78]

Из оптических методов для измерения концентраций вредных выбросов как в отходящих газах, так и в атмосфере, распространение получили фотоколориметрический, спектрометрический, люминесцентный (в том числе хемилюминесцентный, и лазерный). При современном состоянии фотометрического [c.75]

Оптический метод получения плазмы очень прост (если, разумеется, абстрагироваться от самого лазера и оптического канала для ввода лазерного излучения в технологический объем) и формально не требует никаких структурных элементов, в отличие от электрических разрядов (электроды, индукторы, волноводы и пр.). В указанном частотном диапазоне достижима электродинамическая стабилизация разряда. Через оптический разряд можно организовать поток вещества и получить поток плазмы, как и в обычном плазмотроне (рис. 2.40). Особенность системы лазер-разряд заключается в том, что параметры разряда не влияют на режим работы источника энергии (т. е. развязаны ). Специфическая особенность лазерной плазмы температура 15000 -Ь 20000 К, превышающая в 2 -Ь 4 раза температуру электрических разрядов. Действительно, температура электродуговых разрядов на постоянном токе достигает при атмосферном давлении 10000 К примерно таков же уровень температуры высокочастотных разрядов при атмосферном давлении микроволновые разряды характеризуются температурой 5000 К. Объяснение этого явления лежит в изменении прозрачности плазмы по отношению к оптическому излучению в соответствии с зависимостью / 1 ос где — коэффициент поглощения плазмы и — круговая частота 16]. Если частота не слишком велика, то энергия внешнего поля эффективно рассеивается в поглощающей среде, даже при не слишком высокой ионизации. Поле из-за наличия скин-эффекта для частотных разрядов не проникает в сильно ионизованную среду, что в целом ограничивает диссипацию энергии и нагрев. Диссипация на [c.93]

Метод лазерной доплеровской анемометрии относится к оптическим методам диагностики, которые широко используются для исследования потоков [4-17]. Главным достоинством оптических методов диагностики является возможность проведения измерений без возмущения течения в исследуемой области. Наряду с этим общим преимуществом оптических методов диагностики метод лазерной доплеровской анемометрии обладает и своими уникальными особенностями, сделавшими его в течение последних лет мощным инструментом для изучения тонкой структуры потоков [c.58]

Большое значение, особенно в связи с развитием лазерной техники, приобрел оптический метод изучения релаксационных процессов, осно-. ванный на измерениях интенсивности ИК-спектров испускания при наличии столкновений. При достаточно низких давлениях путем оптического возбуждения получаются молекулы, находящиеся на определенном колебательном (г ) рг вращательном (/) уровнях. В этом случае, ввиду от- [c.182]

Огромное значение для оптики и спектроскопии имеет изобретение оптических квантовых генераторов и развитие методов, органически связанных с применением лазерных источников света. Хорошо известно, что в оптике лазеры привели к подлинной революции, роль которой с течением времени осознается все в большей степени. Вне оптики лазерные методы и приборы применяются не столь широко, как это должно быть, ибо всегда существует известный разрыв между научными достижениями и их прикладной реализацией. Так или иначе, сегодня классические спектральные приборы по-прежнему занимают ведущие позиции и по валу , и по ассортименту . В то же время темп внедрения лазеров исключительно высок, а область применения оптических методов благодаря лазерам непрерывно расширяется. [c.3]

В книге, написанной интернациональным коллективом авторов (Италия, ФРГ, США, Канада), рассмотрено современное состояние одного из наиболее перспективных аналитических методов — лазерной спектроскопии. В ней приведены основные характеристики различных лазерных методов, что позволяет аналитику критически подойти к решению стоящей перед ним задачи, используя источники когерентного оптического излучения. [c.4]

Триумфом метода Бриджмена — Стокбаргера было выращивание фторидов. К совершенству и оптическому качеству лазерных материалов предъявляются самые жесткие требования. Основной вклад в развитие технологии выращивания фторидов высокого качества для лазеров внес Гуггенхейм [15, 26. До его работ основные трудности были связаны с контролем рассеивающих центров и валентного состояния редкоземельных активаторов. [c.187]

Другим оптическим методом, разрабатываемым в настоящее время [112], является наблюдение за раман-спектром света, отраженного от поверхности, которая освещается когерентным светом лазерного излучения. Примеси должны изменять вибрационные спектры поверхностных атомов, которые в свою очередь должны влиять на раман-спектры. [c.142]

Первая группа методов позволяет изучать непосредственно агрегацию частиц в дисперсиях. К ней, в первую очередь, относятся оптические методы светорассеяние, измерение числа частиц в единице объема с помощью поточного ультрамикроскопа (для лиозолей и тонких дисперсий) или счетчика Коултера (для разбавленных грубых дисперсий). В последнее время развиваются новые методы измерения размеров и числа частиц — метод, основанный на изучении интенсивности рассеяния света под малыми углами (до 1°), и лазерная допплеровская спектроскопия. Последний метод позволяет также определить коэффициенты диффузии частиц и их электрофоретическую подвижность. Измерения оптической плотности, светорассеяния и поточная ультрамикроскопия использовались для изучения флокуляции (в том числе и ее кинетики) модельных дисперсий (золей, монодисперсных латексов и др.) неионными полимерами и полиэлектролитами (см. ниже). [c.131]

Сочетание лазера с оптическим микроскопом и КР спектрометром, а также с телевизионной техникой для регистрации спектров и получения изображения привело к разработке такой новинки, как микрозонд и метод лазерной микрографии для изучения спектров КР микронных образцов и получения изображений объектов в свете выбранной линии КР. Это позволяет получать наглядную картину распределения тех или иных компонентов (веществ) в образце. [c.286]

В данной главе будут рассмотрены основы физического моделирования турбулентных потоков с дисперсной фазой в виде твердых частиц с использованием интенсивно развивающегося оптического метода диагностики — метода лазерной доплеровской анемометрии. Используемые в течение многих десятилетий зондовые и фотографические средства исследования дисперсных потоков подробно описаны в монографиях [1-3]. [c.57]

Применение метода лазерной эллипсометрии в определении оптических характеристик углеродных веществ дает возможность приблизиться к пониманию пространственной структуры молекул, образующих органическую массу угля. [c.221]

Использование в качестве источников света лазеров в этом методе дает следующие преимущества более высокое спектральное разрешение, а следовательно и чувствительность узость лазерной линии излучения быстрая перестройка частоты излучения и ненужность монохроматора. Наиболее целесообразно в абсорбционной спектроскопии использовать непрерывные лазеры. Однако применяют и импульсные лазеры, так iaK их использование позволяет расширить спектральную область источни а света. Для исследования в ближнем УФ и видимом диапазоне используют лазеры на растворах красителей. В ИК-области спектра широко применяют полупроводниковые диодные лазеры. Существуют нелинейные оптические методы, позволяющие получать излучение с разностной (уз = vj - vj) и суммарной (уз = VI + V2) частотами. Если один из лазеров является перестраиваемым, то можно перестраивать частоту излучения V3 как в УФ-, так и в ИК-областях спектра. [c.116]

Укажем наиболее распространенные, в практике способы пометки дисперсной фазы. Если применяются оптические методы исследования движения дисперсной фазы, то пометка отдельных частиц обычно осуществляется окрашиванием [40]. Следует заметить, что при исследовании скорости движения мелких частиц (с диаметром меньше 500 мкм) в разреженных двухфазных потоках при использовании лазерного доплеровского метода окрашивание частиц не обязательно. Это связано с тем, что указанный. метод позволяет получить значения только средней скорости частиц, проходящих через зондируемый объем. Использование радиоактивных методов предполагает пометку частиц дисперсной фазы радиоактивным веществом [51, 65]. Если бесконтактный метод основан на рентгеновском излучении, то помеченные частицы дисперсной фазы должны быть непроницаемыми для рентгеновских лучей. В качестве таких частиц можно использовать, например, некоторые минералы [40]. Эти частицы должны быть сходны по физическим свойствам с другими частицами дисперсной фазы. В силу того что подобрать такие материалы удается далеко не всегда, значительно чаще используются разные способы обработки твердых частиц. Чтобы сделать их непроницаемыми для рентгеновских лучей, твердые пористые частицы пропитываются солями тяжелых. металлов, на-при.мер свинца, тория [168, 183] поверхность их покрывается свинцовой фольгой [129]. Обработку поверхности частицы производят также напылением пленки металлов, их окислов [40], или пленка наносится гальваническим способом [154]. [c.15]

Заметим, что лазерному доплеровскому методу свойственны недостатки, общие для всех оптических методов, т. е. его применение ограничено достаточно разреженными двухфазными системами. [c.88]

Доменная структура наблюдалась оптическим методом с использованием эффекта Фарадея. Освещение производилось лазерным лучом с длиной волны 0,63 мкм. [c.153]

Современные оптические методы измерения плотности основаны на лазерном рэлеевском рассеянии. Рэлеевский режим рассеяния света имеет место, когда диаметр частицы d значительно меньше длины волны излучения лазера Л (d/ < 1) (аналогично пределу Ми, используемому для лазерной доплеровской анемометрии). Для лазеров, излучающих видимый свет, рэлеевский режим справедлив для частиц с размерами от субмикронных (частицы табачного дыма, тумана, сажи) до молекулярных. Сама возможность видеть луч лазера в атмосфере является следствием слабого упругого рассеяния света. Опыт показывает, что значительная часть наблюдаемого света обусловлена рассеянием в режиме Ми на твердых аэрозольных частицах, а остальная часть — рэлеевским рассеянием (т.е. упругим рассеянием) света на молекулах. Интенсивность рассеянного света /рас пропорциональна концентрации рассеивающих частиц [c.18]

Так же как и предыдущий метод, метод лазерной десорбции используют при исследовании сравнительно нелетучих и термически нестабильных материалов. Эффективность этого метода ионизации определяется тем, что скорости процесса перевода молекулы из конденсированной фазы под воздействием лазерного излучения и связанной с ним ионизации гораздо выше, чем скорость разложения вещества. Устройство ионного источника в данном случае довольно простое. Такой источник содержит источник лазерного излучения (с длиной волны в области дальнего ультрафиолета или ИК-области), которое фокусируется на мишень. На последнюю нанесен образец. Кроме того, источник содержит ионно-оптическую систему, позволяющую выталкивать ионы в область масс-анализатора. Образец наносится на мишень либо осаждением из раствора, либо в смеси с соответствующей матрицей. Последний метод, называемый ионизацией в процессе лазерной десорбции, облегчаемой матри- [c.34]

Для проведения испытаний гомогенности смесей с помощью лазерно-индуцированного спектрального анализа применяют особую измерительную оптическую головку, чтобы сканирование лазерным лучом проходило перпендикулярно поверхности пробы. Путем перемещения сканера перпендикулярно поверхности вальцевания можно в непрерывном производстве измерять общую длину и ширину шкурки и сделать заключение о гомогенности и диспергируемости во время процесса смешения. Исследовательским центром Krupp GmbH разработана система RELMA, в основе которой лежит метод лазерно-индуцированного спектрального анализа, для лабораторных целей, сравнения качества продукции, решения специальных аналитических задач [30], в том числе [c.474]

Оптические методы регистрации колебаний привлекательны в силу их бес-контактности и безынерционности, что позволяет дистанционно регистрировать сигналы с частотами до 10 Гц. Основной проблемой до сих пор остается сравнительно низкая чувствительность оптических методов, обычно на 4...6 порядков уступающая чувствительности пьезопреобразователей. Хотя предельная чувствительность лазерно-интерферометрических систем может дос -тигать 10 м, в обычных условиях измерение колебаний с их помощью становится невозможным при амплитудах внешних вибраций порядка 0,1 мкм, характерных для обычных лабораторных условий. Применением специальных мер удается снизить амплитуду вибраций на два порядка, однако с учетом подверженности интерферометрических систем воздействию внешних акустических шумов и атмосферных флуктуаций следует признать, что реальная чувствительность подобных систем существенно уступает чувствительности пьезоэлектрических и составляет около 10 м на частотах до 30 МГц. [c.87]

Применение лазеров позволяет существенно рас-щирить гранищ>1 традиционных оптических методов контроля и создать принципиально новые методы оптического неразрушающего контроля, например, голографические, акустооптические и др. Лазерная дефектоскопия базируется на использовании основных свойств лазерного излучения - монохроматичности, когерентности и направленности. [c.490]

Метод лазерного электрофоретического светорассеяния был введен в 1971 г. Варом и Фляйгером [82]. Этот метод, в котором объединены измерение скорости на основе эффекта Доплера и электрофорез в свободном растворе, позволяет определить подвижность относительно чистых белков всего за несколько секунд (рис. 3.1). Йертен [83] сконструировал прибор, позволяющий устранить конвекцию зоны белка в свободном растворе путем вращения горизонтальной кварцевой трубки, в которой проводят электрофорез вокруг ее продольной оси (рис. 3.2). Разделяемые зоны наблюдают путем оптического сканирования этой трубки. Кацимпулас [79] при изучении кинетики электрофореза применил градиенты плотности в вертикальных кварцевых колонках с последующим многократным сканированием (рис. 3.3). В сконструированном Хэннигом и др. [84] приборе для аналитического электрофореза в свободном потоке стабилизация достигается при помощи капиллярного зазора между пластинами, которые находятся в высоковольтном электрическом поле, перпендикулярном ламинарному потоку буфера (рис. 3.4). Колин [85] применил остроумный метод стабилизации зон в электрофорезе с бесконечной лентой жидкости под действием электромагнитных сил жидкость вращается в кольцевой ячейке, в то время как заряженные частицы движутся в электрическом поле по спирали (рис. 3.5). [c.115]

Поскольку необхоаимый уровень эксплуатационных свойств масел обеспечивается использованием в маслах композиций присадок разного функционального назначения, то о характере их взаимодействия можно судить, используя современные спектральные методы. Так, с помощью метода ИК-спектроскопии можно фиксировать ассоциацию молекул присадок Б нефтяном базовом масле и судить об интенсивности межмолекулярного взаимодействия, приводяшего со временем к вьшадению присадок в осадок [бб]. Размеры коллоидных образований )67,68], формирующихся при взаимодействии присадок друг с другом, определяют, используя метод спектроскопии оптического смешения (лазерной спектроскопии). [c.27]

В сороковые и пятидесятые годы были освоены практически все известные методы разделения изотопов газодиффузиозный, электромагнитный, центрифужный, химический обмен, ректификация. Стимулом, резко ускорившим поиск и исследование оптических методов, явилось интенсивное развитие лазерной техники в бО-е-70-e годы. Сегодня работы по разработке и внедрению новых методов разделения изотопов в значительной мере мотивируются прогрессом науки и технологии, которые всё более нуждаются в веществах с регулируемым изотопным составом. [c.460]

Разработкой последующих лет является усовершенствованный фотоповторитель фирмы Д. В. Манн . В этой установке фотопластина перемещается под объективами, которые представляют собой обращенный минро-скоп. На таких установках достигается очень высокая разрешающая способность. Отличительной особенностью таких установок является очень короткое время выдержки, около 5 мкс, достигающееся за счет использования импульсной ксеноновой лампы. Расстояние перемещения между отдельными интервалами настолько мало, что позволяет осуществлять непрерывные перемещения фотопластины. Заданная продолжительность выдержки обеспечивается или установлением необходимой скорости перемещения, или контролем перфорированной лентой. Точность перемещения по шагу составляет 1,25 мкм. Применение многолинзовых объективов позволяет обрабатывать одновременно несколько фотошаблонов на одной установке. Поскольку совмещение изображений в том случае, когда размеры приборов все время уменьшаются, стало особенно существенным, поэтому для преодоления этого затруднения были разработаны новые методы и аппаратура высоко чувствительного контроля перемещения координатного стола. К ним относятся оптический метод сканирующего луча и лазерные интерферометры [25]. В частности, последний метод позволяет производить очень точные измерения длины на очень больших расстояниях. Прн этом достигается точность отсчета в 0,25 мкм для интерферометрических систем с управлением от электронно-вычислительной машины [44]. На одном из таких фотоповторителей с применением лазера была достигнута точность отсчета менее 0,1 мкм [45]. [c.581]

Лазерная экспериментальная установка, показанная на рис. 10.7, спроектирована для исследования зажигания без применения искры или электродов. Установка для измерения минимальной энергии зажигания состоит из цилиндра, в котором происходит воспламенение при помощи микросекундного импульса от коаксиального инфракрасного лазера. Установка является почти одномерной с радиальным распространением пламени. Энергию светового импульса можно измерить до и после прохождения им измерительной ячейки, разность этих энергий и будет равна энергии зажигания. Относительно малая энергия инфракрасных фотонов гарантирует, что энергия поступает на термические моды колебаний молекул компонентов, а не на прямое образование свободных радикалов. Кроме того, распространение пламени можно наблюдать оптическими методами [Raffel et al., 1985]. [c.174]

Методы лазерного испаренпя и атомизацип относятся к двухступенчатым, так как они требуют лазерной атомизации вещества и дополнительного возбуждения образовавшихся атомов. Из-за разрушения исследуемого образца лазерную атомизацию используют главным образом для одновременного многоэлементного анализа. Этим определяется достоинство метода применительно к оптической эмиссионной спектроскопии, поскольку за одно-единственное измерение удается перекрыть большой диапазон концентрации. Такие возможности необходимо иметь ири анализе твердых образцов неизвестного состава. [c.130]

Рассмотрим пригодность каждого из них для решения сформулированной задачи. Так как. максимальный диаметр частиц, скорости которых могут быть определены с помощью лазерного доплеровского метода, не превышает 500. мк, этот метод не пригоден для решения поставленной задачи. Поскольку движение частицы происходит в плоской прозрачной модели, в использовании такого сложного оптического метода, как голография, нет необходимости. Достаточно высокая средняя скорость движения частиц при низкой порозности свидетельствует о том, что частицы псевдоожиженного слоя участвуют в сложном неупорядоченном движении, часто сталкиваясь друг с другом и при этом изменяя направление своего движения. Очевидно, что фотосъемка с большим временем экспозиции не позволяет в этом случас измерить локальные скорости движения частицы, использование стробоскопической фотосъемки не дает возможности однозначно судить о направлении движения частиц. Телевизионный метод, хотя и позволяет фиксировать направление движения меченой частицы и измерять ее скорость, но, ввиду того, что при этом съемка МОжет производиться лищь с частотой 25 кадр/с, с помощью этого метода в данной ситуации можно было бы получить достоверную информацию лишь о средних скоростях частиц. Очевидно, что в рассматриваемой ситуации наиболее целесообразно использовать высокоскоростную киносъемку. [c.184]

Ранее уже отмечали, что невозможность построения обоснованной и достаточно полной аналогии обусловлена в основном непониманием природы течения среды в области, непосредственно примыкающей к стенке. Трубки Пито и термоанемометры оказались непригодными для получения надежных данных при значениях у, меньших двух или трех. Оптические методы, впервые использованные Фейджем и Таунендом [50], в этой области приводят к весьма путанным результатам, что, вероятно, связано с большой сложностью явлений [150, 126, 30, 52, 141, 84, 143, 82, 116, 29, 97]. Методика включает впрыскивание и фотолиз красителей, интерферометрию, фотографирование частиц или пузырьков, электролюминесценцию и применение лазерных лучей. [c.196]

В настоящее время оптическая диагностика пламен является основным экспериментальным методом для получения результатов, сравниваемых с моделью. В частности, развитие методов лазерной спектроскопии привело к значительному прогрессу в области исследования процессов горения (см. [E kbreth, 1996 Thome, 1988 Wolfrum, 1986, [c.15]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология