Диффузия см интерференционным

Однако для исследования диффузии и седиментации растворов при очень малых концентрациях чувствительность указанных интерферометров оказывается недостаточной. Действительно, для получения количественных данных по диффузии интерференционная картина, наблюдаемая в этих приборах, должна содержать по крайней мере несколько интерференционных порядков, поскольку сам метод расчета основан на счете интерференционных полос. Но число порядков, т. е. разность хода (выраженная в длинах воли X), приобретаемая двумя интерферирующими лучами, равна [c.370]

Как было показано, процесс фильтрования газов с целью удаления твердых частиц можно рассматривать как сочетание механизмов инерционного столкновения, перехвата и диффузии. Такие дополнительные факторы, как действие гравитационных электростатических и тепловых сил также оказывают большое влияние на эффективность улавливания частиц. Установлено, что мелкие волокна являются более эффективными уловителями, чем крупные, так как они характеризуются более высокими параметрами инерционного столкновения и перехвата, а также большой общей площадью поверхности на единицу объема, что создает благоприятные условия для диффузии. Другие факторы (шероховатость и твердость поверхности волокон) также могут играть определенную роль. При плотной набивке волокон эффективность улавливания повышается за счет благоприятных интерференционных воздействий волокон. Однако туго набитые волокна способствуют увеличению перепада давления, что нежелательно с экономической точки зрения. [c.337]

Наиболее полную картину диффузионного процесса можно получить из кривой распределения концентрации. В работе [36] разработан микрометод фиксирования движущихся границ в системах полимер—растворитель, основанный на явлении многолучевой интерференции. В литературе описаны оптические методы, пригодные для исследования диффузии в системах полимер — растворитель в широкой области концентраций [37 ] они подразделяются на рефрактометрические, интерференционные и колориметрические. Основным недостатком этих методов является ограниченность их применения, связанная с оптическими свойствами исследуемой системы, и невозможность количественной оценки процесса переноса вещества. [c.198]

При понижении температуры различия в диффузионных скоростях увеличиваются и это может быть использовано. Отношение скоростей сорбции имеет тенденцию изменяться экспоненциально с температурой. Однако могут быть интерференционные эффекты. Один из компонентов предпочтительно сорбируется и блокирует диффузионные пути для другого компонента. Диффузия же молекул первого компонента вследствие их большего диаметра проходит очень медленно. [c.183]

Принимаются попытки исиользовать интерференционные (оптические) методы [207], основанные на нестационарном процессе абсорбции, в течение которого оценивается градиент концентрации диффундирующего вешества как функция времени. Основное развитие эти методы получили при изучении молекулярной диффузии в жидкостях, где влияние концентрации на физические свойства раствора довольно значительное. Более подробно интерференционный метод рассмотрен в главе 2. [c.814]

Главной особенностью оптических методов является возможность исследования процесса диффузии бесконтактным способом, т. е. данные методы практически исключают разного рода механические воздействия на изучаемый процесс. Их отличительной чертой является возможность фиксировать изменение концентрации диффундирующего вещества в растворителе по направлению диффузии и во времени. В основу всех оптических методов положено явление изменения показателя преломления раствора от концентрации вещества, находящегося в нем, и получение изменяющейся во времени интерференционной картины. Скорость изменения интерференционной картины зависит от скорости изменения концентрации диффундирующего вещества, которая, в свою очередь, определяется коэффициентом молекулярной диффузии данного вещества в данном растворителе при определенной температуре. Основными элементами оптических методов являются диффузионная ячейка, в которой непосредственно осуществляется изучаемый процесс, и оптическая система, реализующая различные способы получения интерференционной картины. Диффузионная ячейка, используемая во многих методах, представляет собой вертикальный сосуд, в нижнюю часть которого подается раствор, содержащий диффундирующее вещество (более плотный раствор), а в верхнюю часть — растворитель (менее плотный раствор), при этом образуется довольно отчетливая граница раздела этих растворов. Главное отличие оптических методов заключается в [c.841]

Большов значение имеет использование указанных методов при исследовании диффузии в системах полимерный противокоррозионный материал - агрессивная среда, так как именно по данным о кривой распределения может быть наиболее корректно предсказано время проникновения агрессивной среды к подложке. Однако в литературе отсутствуют данные об использовании интерференционного микрометода для исследования диффузии кислот в полимерные материалы, использованные для противокоррозионных покрытий. [c.59]

При анализе полученных интерферограмм (рис. I, б) следует отметить, что в процессе диффузии в зоне области 3, непосредственно прилегающей к оптической границе (ширина зоны О,2+0,4 мм),наблвдается характерное изменение интерференционных полос [5],свидетельствующее о возникновении в полимере в процессе проникновения среды внутренних напряжений. Толщина слоя полимера, в котором фиксируются внутренние напряжения, составляет О,2+0,4 мм, и, следовательно, соизмерима с толщиной полимерных покрытий. 63 [c.63]

Таким образом, использование интерференционного микрометода при изучении диффузии кислот в полимеры, используемые для противокоррозионных покрытий, позволяет получить комплекс важных характеристик цроцесса взаимодействия полимера со средой концентрационный профиль распределения агрессивной среды,равновесную степень набухания, коэффициент диффузии с учетом его концентрационной зависимости, а также качественную информацию о наличии напряжений набухания и толщине слоя полимера, в которой локализуются напряжения набухания. [c.64]

Полученные средние значения совпадают с коэффициентами диффузии, определенными с помош ью интерференционной системы Релея. [c.256]

Наблюдение за поведением границы раздела ведется оптическими методами. Было разработано несколько рефрактометрических методов, суть которых заключается в измерении градиента коэфициента преломления. Один из них показан на рис. 8.3. Монохроматический свет фокусируется на входной щели Л, изображение которой появляется на экране М в результате прохождения света через длиннофокусную линзу В. Диффузионная ячейка С помещается между экраном и линзой, ближе к последней. Ячейка размещена так, что оптическая ось совпадает с положением границы раздела. В процессе диффузии граница раздела размывается, возникает градиент коэффициента преломления вдоль вертикальной оси ячейки, и на экране появляется набор горизонтальных интерференционных полос. Их количество пропорционально разности коэффициента преломления между верхней и нижней частью колонки. [c.323]

Поляризационно-интерферометрическая приставка Цветкова для ультрацентрифуг. Весьма плодотворным оказалось применение Цветковым поляризационного интерферометра Лебедева для исследования процесса диффузии [ЗОЗ—305] и в седиментационном анализе полимеров [306], однако, оно потребовало развития теории поляризационной интерферометрии и методов обработки интерференционных диаграмм [307—309]. [c.163]

Поляризационный диффузометр позволяет надежно измерять коэффициенты диффузии при концентрациях растворов, соответствующих долям интерференционной полосы. При хорошем термостатировании и использовании кювет длиной в несколько сантиметров концентрация раствора может быть снижена до нескольких тысячных процента, т. е. по крайней мере на полтора порядка может быть меньше нижней границы, доступной рефрактометрическим методам. [c.378]

Так, прн исследовании высокомолекулярной узкой фракции, для которой седиментационный пик при большом а имеет форму прямоугольника (рис. 6.9,6), целесообразно использование шпата с малым двоением, что обеспечивает большую остроту интерференционного максимума (рис. 6.9, в). Напротив, при работе с полидисперсным или низкомолекулярным полимером, когда седиментационная кривая быстро расширяется (вследствие полимолекулярности или диффузии), чтобы вести исследования в области малых концентраций, необходимо пользоваться шпатами с большим двоением а (рис. 6.9, г). [c.435]

При равновесном ультрацентрифугировании с использованием двухсекторной ячейки для образования границы седиментации обычно уровень растворителя в одном секторе устанавливают чуть-чуть выше уровня раствора в другом секторе. Простые соли при этом распределяются в центробежном поле практически одинаково в обоих секторах, никак не отражаясь на седиментационной диаграмме, так что оптика Рэлея регистрирует только распределение концентрации исследуемого вещества. На фиг. 23 показаны фотографии седиментационных диаграмм, отвечающие схемам, приведенным на фиг. 22. Фотография, приведенная на фиг. 23, Л (результаты опыта с ячейкой для искусственного образования границы), сделана через некоторое время после наслаивания, чтобы были яснее видны интерференционные полосы в области границы. На фотографиях, сделанных сразу после ее образования, полосы были бы расположены очень тесно. В дальнейшем они расходятся за счет диффузии.) [c.104]

Для изучения диффузии в полимерах может быть применен эффект Киркендолла, заключающийся в перемещении фазовой границы. В системе полимер — растворитель перемещение фазовой границы пропорционально корню квадратному из времени и происходит в направлении, противоположном диффузионному потоку растворителя [468]. Начальные стадии этого процесса можно рассматривать как диффузию из бесконечно тонкого слоя в полубесконечное пространство. Диффузионное уравнение для этого случая позволяет связать изменение концентрации с продолжительностью процесса и толщиной пленки, а константой пропорциональности является коэффициент диффузии [468]. Перемещение фронта диффузанта в глубь полимера характеризуется также наличием оптической границы. Отчетливая оптическая граница, перемещающаяся в направлении, противоположном перемещению фазовой границы, может быть легко обнаружена с помощью микроскопа или интерферометра. Скорость перемещения оптической границы определяется диффузией, и поэтому по результатам измерений ее перемещения может быть рассчитан коэффициент диффузии [468]. Наиболее удобным способом локализации оптической границы является интерферометрический микрометод [468—470]. Фотографируя интерференционную картину через определенные промежутки времени и обрабатывая интерферограммы, рассчитывают коэффициент диффузии [468]. Связь между показателем преломления и концентрацией находят, измеряя показатель преломления образцов, насыщенных до равновесного [c.129]

При прохождении через среду, в которой диффузия происходит в вертикальном направлении, плоский когерентный волновой фронт из-за неоднородности показателя преломления искривляется в сигмоидальный. Это искривление приводит к изменению разности фаз, и если такой свет затем сфокусировать линзой, то образуется интерференционная картина в виде последовательно чередующегося синфазного и противофазного наложений софокусных лучей. Если свет пропустить через горизонтальную щель, то интерференционная картина будет состоять из определенного числа горизонтальных светлых и темных полос. Светлые полосы имеют наименьшую интеЕ -сивность около оптической оси, где они расположены наиболее близко. С увеличением расстояния от оптической оси промежутки между полосами и интенсивность возрастают. Наиболее удаленная полоса имеет самую большую ширину, и ее дальняя граница четко не определяется. Это проиллюстрировано на рис. 1. [c.133]

Чувствительность описанных выще методов убывает, есте-ствеппо, по мере разбавлекия растворов, и существенные трудности возникают, когда разность показателей преломления в различных слоях кюветы оказывается настолько мала, что вызываемая ею разность хода меньше одного порядка (предел чувствительности диффузиометра Шейблинга — половина длины волны). С другой стороны, наиболее интересные процессы происходят именно при максимальных разбавлениях, когда гидродинамическим взаимодействием диффундирующих частиц можно пренебречь. В равной мере при измерениях дифференциальных коэффициентов диффузии желательно свести к минимуму разность исходных концентраций раствора в обоих отсеках кюветы. Указанные трудности удается преодолеть методами поляризационной интерферометрии существенной их особенностью является искусственное создание дополнительной разности хода лучей до их прохождения через диффузионную кювету. Как мы покажем ниже, таким образом удается получить (внешне это напоминает искривление рэлеевских полос, рассмотренное в предыдущем параграфе) искривленные интерференционные полосы, описывающие распределение показателя преломления в кювете. [c.289]

В. И. Цветкова (рис. 2). В этом приборе оптич. разность хода (разность фаз) двух поляризованных лучей, прошедших через слои р-ра с различной концентрацией в ячейке А, проявляется в неоднородном смещении интерференционных полос в направлении, параллельном границе раздела жидкостей, что непосредственно отражает процесс диффузии вещества во времени. Применение поляризационно-интерферометрич. оптики позволяет надежно измерять В при сяг 0,020—0,005%, когда в большинстве случаев концентрационными эффектами можно пренебречь. [c.365]

Интерференционная микроскопия наряду с такими стандартными технич. приложениями, как определение Аи и (или) степени ориентации химич. волокон и пленок, с успехом применяется для исследования диффузии растворителей в полимер (и, соответственно, для изучения кинетики набухания), сложных процессов, связанных с суперпозицией диффузии низкомолекулярного вещества и стимулированной ею кристаллизации полимера, для определения толщины монокристаллов с точностью до нескольких десятых долей нл и прецизионного измерения темп-рного коэфф. линейного расширения. В последнем случае интерференционный микроскоп играет роль дилатометра и его удобно использовать для изучения релаксационных процессов при размягчении и стекловании полимеров. С использованием специальных методов контрастирования на интерференционном микроскопе можно получать стерео-скопич. изображения, не уступающие по четкости и разрешению фотографиям, получаемым на сканирующем электронном микроскопе. Однако круг задач, решаемых этим методом, более ограничен. [c.240]

Наиболее широкое распространение среди известных оптических методов изучения коэффициентов молекулярной диффузии в бинарных жидкостных смесях нашел метод Гуи. Получение интерференционной картины по методу Гуи основано на следующем. Когда коллимированный пучок света проходит через диффузионную ячейку перпендикулярно к направлению диффузии, то в фокальной плоскости собирающей линзы будет наблюдаться интерференциохшая картина, состоящая из конечного числа горизонтальных темных и светлых полос, причем частота их чередования увеличивается по мере приближения к границе раздела диффундирующего вещества и растворителя. В большинстве случаев ячейка располагается таким образом, чтобы оптическая ось проходила именно через границу раздела растворов. По мере удаления от границы раздела частота чередования полос постепенно уменьшается, причем последняя полоса является самой широкой и имеет размытую нижнюю границу. [c.842]

Интерферометр Маха — Цендера впервые был использован ддя изучения коэффициентов молекулярной диффузии в бинарных жидких растворах в работе Колдуэлла, Холла и Бэбба [97]. С помощью разработанной этими авторами оптической системы можно наблюдать и регистрировать интерференционные полосы и с их помощью строить графики изменения коэффициента преломления. [c.844]

После завершения операции заполнения диффрузи-онная ячейка закрепляется в термостате и выставляется по уровню. В период термостатирования диффузионной ячейки четкую границу раздела между растворами поддерживают путем медленного истечения обоих растворов через щель со скоростью приблизительно 0,25 см" в минуту. Расходы растворов должны быть одинаковыми, чтобы избежать наклона границы раздела, особенно в случае растворов, плотность которых слабо отличается. По окончании процедуры по созданию четкой границы раздела между растворами делается фотоснимок интерференционной картины. На основе этой фотографии позднее вычисляет-ся разность между коэффициентами преломления исследуемьк растворов. Время, необходимое для получения информации о процессе диффузии, зависит от коэффициента молекулярной диффузии. Так, например, в [97] отмечается, что для системы сахароза—вода при Г = 298 К полную информацию можно получить на основе 12 фотоснимков, выполненных в течение одного часа. В системе метанол—бензол при Т = 298 К данные о )дв можно получить уже за 20 мин. [c.846]

При бесконечном разбавлении двухкомпонентного раствора член, заключенный в квадратные скобки в числителе, стремится к единице. Поскольку в этих формулах коэффициент диффузии не фигурирует, с их помощью можно вычислять молекулярный вес непосредственно по данным седиментации. Если d jdr измеряется в точке перегиба (средняя точка на фиг. 35, Л), то с равно просто начальной концентрации и можно применять формулу (Х.7). Подставляя в формулу (Х.8) тангенс угла наклона кривой зависимости In с от для системы, находящейся в равновесии, а также значения других фигурирующих в этом выражении параметров, получаем средневесовой молекулярный вес. Последний способ расчета имеет то преимущество, что он основан на применении интерференционной оптики, обеспечивающей большую точность измерения, чем теневой метод. Если кривая зависимости In от обращена выпуклостью вверх, то это свидетельствует о полидисперсности системы. Вогнутый характер кривой означает, что раствор является неидеальным. С помощью данных по седиментационному равновесию можно также рассчитать Z-средний молекулярный вес и оценить, таким образом, полидисперсность системы. [c.193]

Наиболее распространенным является метод полос, разработанный Фиппотом и Свенсоном. Известны также другие приемы, а именно метод Ламма, основанный на смещении линий, изображенных на градуированной стеклянной шкале, и интерференционный метод, первоначально предложенный Гону. Эти методы описаны в обзоре Гостинга (см. стр. 513, ссылка 7) по измерениям диффузии, и там же можно получить сведения по истории и теории каждого из них. [c.759]

Цель настоящей работы состояла в исследовании возможности использования интерференционного микрометода для исследования диффузии органических кислот в отверзденные эпоксидные смолы. [c.59]

В процессе диффузии на интерферохрамме появляется новая область 2, отделенная от области 3 оптической границей II. Интерференционные полосы в возникшей зоне 2 нелинейны и пересекают ось оптического клина, что в соответствии с [I] свидетельствует [c.60]

Исследована возможность использования оптического интерференционного микрометода для исследования диффузии органических кислот в отвержденные эпоксидные смолы. Показано, что метод позволяет получить комплекс важных характеристик процесса взаимодействия агрессивной среды с противокоррозионным полимерныгл покрытием профиль распределения концентрации агрессивной среды в полимере, равновесную степень набухания, концентрационную зависимость коэффициента диффузии, а также качественную информацию [c.147]

С помощью обычной системы, основанной на интерферометре Релея, наблюдают распределение концентрации по всей области изменения х. С помощью интерференционной системы Жамена, которую использовали Даун, Фройнд и Шиблинг [5—7], удается определить изменение со временем разности концентраций с а — с+а в точках х = —а -и. х = а. Точка х = О представляет исходную границу, полученную путем наслаивания друг на друга раствора и растворителя. Указанная разность концентраций пропорциональна числу полос интерференции в плоскости наблюдения. В течение процесса диффузии число интерференционных полос уменьшается при выравнивании концентраций в точках х = —а ш х = - - а. Следовательно, в любой фиксированной точке в плоскости наблюдения будут чередоваться светлые и темные полосы. Регистрацию изменения интенсивности света в этом случае можно проводить с помощью фотоумножителя [5—7]. [c.255]

Осажденные тонкие пленки были, по-видимому, впервые получены в 1857 г. Фарадеем [1J при проведении им опытов по взрыву металлических проволочек в инертной атмосфере. Дальнейшие эксперименты по осаждению пленок были стимулированы в XIX-м столетии интересом к оптическим явлениям, связанным с тонкими слоями вещества, и исследоиааиями кинетики и диффузии газов. В 1887 г. Нарволд [2] на примере проволок из платины продемонстрировал возможность осаждения тонких металлических пленок в вакууме с использованием джоулева тепла. Годом позже Кундт [3] применил этот же метод для измерения показателя преломления пленок металлов. В последующие десятилетия тонкие пленки использовались только для чисто физических исследований. Только с совершенствованием вакуумного оборудования, которое позволило организовать массовое производство и контроль свойств тонких осажденных пленок, последние нашли промышленное применение. За последнюю четверть века области применения тонких пленок значительно расширились. В качестве примера можно привести просветляющие покрытия, зеркала, интерференционные фильтры, солнечные очки, декоративные покрытия на пластиках и тканях, использование тонких пленок в электронно-лучевых трубках и совсем недавно — в производстве микроэлектронных схем. Рассмотрение с различных сторон последнего применения и является целью написания данной книги. [c.14]

Таким образом, задачу измерения градиента концентрации йС/йх = УС = п/к можно свести к измерению градиента показателя преломления Уп. Последний, в свою очередь, может быть измерен в абсолютных цифрах или в единицах (числе) интерференционных полос на единицу длины. Соответственно, методы измерения Уп могут быть подразделены на собственно рефрактометрические и интерферометрические. В первых непосредственно воспроизводится регистрирующим устройством кривая Ул = = [ (л ), которая затем подвергается графоаналитической обработке для расчета О или других параметров. В интерферометриче-ских методах производится, в сущности, счет полос, обусловленных разностью хода лучей, прошедших области кюветы с различными п. Точность интерферометрических методов регистрации по крайней мере на порядок выше, чем собственно рефрактометрических, однако применение их подчас бывает ограниченным в частности, некоторые из них оказываются непригодными для исследования подвижных границ, в седиментации или электрофорезе некоторые модификации интерферометрических методов требуют, чтобы кривые были обязательно симметричны и унимодальны (с одним максимумом, что гарантируется только в случае диффузии) и т. д. В сравнительно недавнее время были предложены варианты интерференционных методов, позволяющие одновременно непосредственно регистрировать формы кривых распределения (1п/с1х = / (х) или п (л ). [c.157]

Применение фазо-контрастных пластинок для получения шли-рен-диаграммы и изготовление высококачественных цилиндрических линз привело к тому, что точность шлирен-методов ограничена теперь не экспериментальными трудностями, а теоретическими, возникающими при рассмотрении загибания луча в среде с конечным градиентом показателя преломления. Как при изучении диффузии, так и при анализе границ в седиментации и электрофорезе дальнейший прогресс связан с применением надежных и более чувствительных интерференционных оптических систем. [c.160]

Рис. 5.15а. Интерференционные полосы, полученные в поляриза-ционно.м диффузометре при диффузии раствора полинафтилмета-крилата в бутилацетате.

В качестве примера на рис. 6.9, а представлена интерференционная картина при седиментации раствора смеси двух компонентов, значительно различающихся по молекулярным весам. Смесь седиментирует, образуя два пика, из которых первый (высоко.молекуляриый компонент) практически остается прямоугольным, тогда как второй (более низкомолекулярная часть), только что оторвавшийся от мениска, значительно более расширен благодаря диффузии (концентрация низкомолекулярного компонента в смеси в несколько раз больше, чем высокомолекулярного). [c.433]

Важным нововведением является установка измерителя температуры в середине ротора этой ультрацентрифуги. Это оказалось возможным благодаря успешной разработке надежной системы передачи сигнала, позволяющей регистрировать изменения температуры вращающегося ротора. Во время работы центрифуги заданная температура поддерживается с точностью 0,ГС, что достигается применением системы термоэлектрического охлаждения с батареями Пельтье. В температурном интервале от —5 до +25° С, характерном для основной массы препаративных и аналитических работ, температура ротора сохраняется постоянной с точностью 0,05° С. Скорость вращения может регулироваться непрерывно в диапазоне от 1500 до 60 000 об/мин. Ультра-центрифуга hrist оснащена шлирен-системой, интерференционной и ультрафиолетовой системами. Интерференционная система позволяет работать с сильно разбавленными растворами. Интерферограммы могут быть представлены в виде кривых распределения Гаусса. Переход от шлирен-системы к интерференционной осуществляется поворотом рычага. Ультрафиолетовая система устанавливается на центрифуге независимо от других оптических систем. Оптическая плотность в ультрафиолетовой области регистрируется автоматически при помощи самописца или фотографируется. Градиенты концентрации во время седиментации регистрируются самописцем. Наряду с самописцем можно одновременно пользоваться фоторегистрирующей системой. За ходом седиментации можно следить и по изображению на матовом экране. Для фотографирования используются пластинки размером 5 X 25 см, рассчитанные на 6 снимков. Пластинки сменяются автоматически. На ультрацентрифуге hrist можно установить приставку для измерения диффузии, рассчитанную на большое количество ячеек. [c.34]

Непосредственное изображение зависимости с от х (вверху) дают абсорбционная и интерференционная системы. Внизу изображена зависимость (1с1йх от х, получаемая при помощи шлирен-системы. На практике обычно наблюдается обратная диффузия от дна ячейки, что также отражено на приведенных кривых. [c.40]

ДЛЯ стабильного вращения при малых скоростях. Фирма MSE также обеспечивает очень стабильное центрифугирование при малых скоростях. По данным этой фирмы, в ультрацентрифуге MSE можно определять коэффициенты диффузии с точностью, сравнимой с точностью измерений на стационарных приборах. Для диффузионных (и других) измерений эта фирма поставляет ячейки для искусственного образования границы с длиной оптического пути 20 мм. Имеются две модификации метода получения искусственной резкой границы между раствором и растворителем наслоение растворителя на раствор и подслаивание раствора под растворитель. Для работы с интерференционной оптикой или для наложения на изображение диффузионного пика базальной линии (при помощи шлирен-системы) применяется двухсекторная ячейка. Поскольку изучение диффузии в ультрацентрифуге осуществляется в ячейке с рабочей полостью секториальной формы, исследуемая граница несколько искривляется. Это, однако, не мешает анализировать результаты методом максимальная ордината — площадь , так как на высоту пика это искривление практически не влияет. Подобное искажение границы может также вызываться изменением величины D, происходящим при изменении концентраций, но этот эффект, как правило, невелик. Чаще всего искривление границы связано с дефектами ее формирования в самом начале. Введение небольшой поправки на начало отсчета времени служит и для частичной компенсации этих искажений. [c.81]