Физика приборостроения. Рубрика в журнале - Научное приборостроение
Статья научная
В работе показано, что в спектрах ядерного магнитного резонанса 13С, наблюдавшегося в полигидроксилированном фуллерене С60(ОН)п (фуллереноле), регистрируются особенности, отражающие существование изомеров данного соединения, а исследование температурного поведения пиков, соответствующих этим особенностям, может рассматриваться как метод качественного определения соотношения, в котором изомеры присутствуют в составе фуллеренола. Установлено, что в определенном режиме изменяя температуру, можно управлять изомерным составом образцов.
Бесплатно
Новый алгоритм количественного анализа в мёссбауэровской спектроскопии
Статья научная
Для проведения количественного анализа локально неоднородных систем в мёссбауэровской спектроскопии в настоящее время используется подход, основанный на экспериментальном определении всех параметров, входящих в уравнение связи концентрации элемента с аналитическим сигналом. Для этого проводится анализ формы мёссбауэровского спектра на основе интеграла пропускания, и устанавливаются основные параметры, оказывающие влияние на результаты эксперимента. В настоящей работе для проведения количественного анализа в мёссбауэровской спектроскопии предложен новый подход с использованием стандартных образцов с отличной по отношению к анализируемому образцу матрицей. Он заключается в построении градуировочной зависимости аналитического сигнала от концентрации резонансных атомов с помощью легкодоступных образцов сравнения, отличающихся по составу от анализируемых образцов. Разработан алгоритм проведения анализа, который был проверен при исследовании реального объекта - железосодержащей руды. Показано, что предложенный способ с применением градуировочной зависимости является менее трудоемким в экспериментальном плане и более экспрессным. Кроме того, он дает более точные результаты анализа по сравнению с предложенным ранее способом без использования образцов сравнения.
Бесплатно
О возможностях и особенностях метода эллипсометрии при исследовании поверхности жидкостей
Статья научная
В работе рассмотрена процедура решения обратной задачи эллипсометрии относительно всех параметров поверхностной структуры и объема жидкостей. Из-за слабого оптического контраста между поверхностью и объемом жидкости обратная задача математически некорректна. Для ее решения введена пробная функция. Получено наиболее общее выражение для этой функции. По особенностям пробной функции, которые проявляются вдоль траектории движения функционала обратной задачи к точке абсолютного (наиболее глубокого) минимума, находится оптимальное решение обратной задачи. Особое внимание уделено выбору начальной точки на траектории движения функционала, обеспечивающему устойчивость траектории. Общие закономерности в поведении пробной функции установлены на примере идеальной ситуации, а также в численном эксперименте, имитирующем реальную ситуацию. Показано, что оптимальное решение, полученное с использованием пробной функции, отличается высокой точностью.
Бесплатно
О динамике ударных волн в жидкости. Обзор
Статья обзорная
В работе рассматриваются законы ударного сжатия, условия на границе разрыва (фронте) волны. Приводятся законы сохранения на фронте ударной волны. Рассматриваются методы расчета динамики ударных волн, а также уравнения состояния жидкости. Приводится упрощенный формализм, к которому сводится теория ударных волн для случая плоского ударного фронта. Излагаются существующие методы численного расчета ударных волн. Приводится пример постановки краевой задачи о распространении ударной волны.
Бесплатно
О диссипации энергии в электроосмотическом процессе
Статья научная
Рассматриваются вопросы диссипации и баланса мощности в стационарном электроосмотическом процессе в цилиндрическом капилляре, заполненном жидкостью, к которой приложены электроды с постоянной разностью потенциалов. Изучаются процессы диссипации под влиянием вязкого трения и выделения джоулева тепла. Получены простые, достаточно точные выражения, позволяющие легко оценить влияние параметров процесса на диссипацию энергии. Проведенный анализ позволит оптимизировать конструкцию электрокинетического преобразователя нового типа, основанную на применении электроосмоса и изложенную в предыдущих публикациях автора, частично указанных в данной работе.
Бесплатно
О механизме формирования капель в Х-образном микрофлюидном устройстве
Статья научная
В работе описаны результаты экспериментального исследования генерирования микроэмульсий в микрофлюидном устройстве собственного производства, оснащенном X-образным смесителем. Представленные карты режимов показали значительное влияние концентрации поверхностно-активных веществ на режим течения в канале и на размер формируемых капель. Получено универсальное уравнение для расчета критических капиллярных чисел, определяющих переход между режимами течения. Проведен предварительный анализ силовых факторов, влияющих на процесс формирования капель дисперсной фазы. Выявлены преобладающие силы, в большей степени определяющие размер формируемых капель.
Бесплатно
О нелинейности электрокинетических явлений. Обзор
Статья научная
В результате проведенного обзора работ по нелинейным электрокинетическим явлениям сделаны следующие выводы. Использование электрокинетических эффектов при значительных величинах напряженности внешнего электрического поля может значительно поднять электроосмотическую и электрофоретическую скорости, которые меняются с ростом напряженности стороннего электрического поля: линейно для линейных моделей электрокинетики, кубично при умеренных величинах напряженности поля и квадратично при больших напряженностях электрического поля. Учет этих обстоятельств позволит получать повышенные электрофоретические и электроосмотические скорости жидкости и существенно увеличивать соответствующую подвижность.
Бесплатно
О нижнем и верхнем вводе электронов в энергоанализатор типа цилиндрическое зеркало. Ч. 1
Статья научная
Исследованы условия фокусировки второго порядка в энергоанализаторе типа цилиндрическое зеркало с верхним вводом электронов. Рассмотрены обобщенная линия фокусов, аппаратная функция, пропускание и разрешающая способность. Проведено сравнение параметров энергоанализаторов типа цилиндрическое зеркало с нижним и верхним вводом электронов.
Бесплатно
Статья научная
Приведены различные виды подвижности включений и ионов в однородной жидкости и в пористой среде, заполненной жидкостью, а также необходимые определения, касающиеся свойств пористых сред. Основное внимание уделено ионной электрофоретической подвижности в однородной жидкости и в пористой среде для случая линейной зависимости между миграционной скоростью и амплитудой вектора напряженности электрического поля. Приведены результаты, касающиеся определений подвижности нуклеотидов в различных случаях. Отмечено, что в случае нелинейной зависимости миграционной скорости от амплитуды электрического поля подвижность перестает быть постоянной и становится зависимой от этой амплитуды. Результаты работы полезны для исследователей, занимающихся секвенированием ДНК.
Бесплатно
Статья научная
Исследованы некоторые особенности слабых поляризационных откликов магнитных наножидкостей. Показано, что зависимости величины откликов от магнитного поля обладают подобием в диапазоне концентраций, отличающихся на три и более порядков. Произведена количественная оценка подобия откликов.
Бесплатно
Статья научная
Произведена количественная оценка статистической значимости коэффициентов регрессии при полиномиальной аппроксимации экспериментальных данных о слабых поляризационных откликах магнитных наножидкостей. С помощью проверки статистических гипотез показана значимость, во-первых, коэффициентов корреляции между объясняющей, т. е. независимой переменной (в данном случае - значениями магнитного поля), и объясняемой переменной (поляризационными магнитооптическими откликами), во-вторых, показана статистическая значимость коэффициентов аппроксимирующих полиномов различных степеней. Приведены результаты оценок ошибок регрессии для наножидкостей разных концентраций.
Бесплатно
О рассеянии звука на неупругом шаре произвольного радиуса. Фактор эффективности рассеяния
Статья научная
Рассматривается рассеяние акустической волны на одиночном неупругом жидком шарике. Для вывода необходимых выражений используется математическая техника, характерная для теории рассеяния частиц. Приводятся выражения для поля и амплитуды рассеяния шарика, а также адаптированный к акустическому случаю принятый в оптике интегральный параметр рассеивателя - фактор эффективности рассеяния. Полученные результаты для одиночного включения при определенных условиях легко распространяются на ансамбли частиц, а фактор рассеяния может быть полезен при оценке суммарной интенсивности рассеянного поля при наличии в среде большого числа хаотично взвешенных включений. Приведены примеры расчета фактора эффективности рассеяния для конкретных параметров, которые сравниваются с оптическими аналогами. Полученные результаты могут быть полезны в теории и практике радиационного давления звука на ансамбли частиц
Бесплатно
Об активной и реактивной мощностях в электроосмотическом преобразователе нового типа
Статья научная
В работе рассматривается баланс энергии в электроакустическом преобразователе нового типа, приводятся выражения мощности для мгновенных и средних за период колебаний значений токов проводимости и смещения. Показывается, что единственным источником энергии в рассматриваемом электроакустическом преобразовании является ток проводимости с отличной от нуля средней мощностью. Делается достаточно тривиальный вывод об обязательном наличии ионов в рабочей жидкости электроакустического преобразователя. Показывается, что усредненная мощность тока смещения в указанном преобразователе близка или равна нулю. Это происходит либо вследствие выполнения условий применимости уравнений электрогидродинамики, либо из-за разности фаз колебаний плотности тока смещения и вектора электрической напряженности, либо по обеим причинам одновременно. Полученные результаты могут быть востребованы при проектировании излучателей нового типа
Бесплатно
Статья научная
В качестве основной физической модели нового вида электроакустического преобразования предлагается использовать теорию такого электрокинетического явления, как электроосмос. Приводятся основные детали теории преобразования и связанных с ним гидродинамических и электрических параметров. Рассматривается гидродинамика стационарного электроосмотического движения жидкости в капилляре. Приводятся выражения для скоростей потоков в условиях наличия суммарного течения двух потоков: течения Пуазейля и элетроосмотического течения. Приводится также обобщение гидродинамики электроосмотического потока на произвольную капиллярно-пористую среду. Акустические аспекты теории предполагается рассмотреть во второй части настоящей работы.
Бесплатно
Статья научная
Предложены необходимые уравнения и краевые условия для описания акустических полей, вызываемых электрокинетическими явлениями: наличием двойного электрического слоя и приложенного электрического поля, являющегося суммой постоянного поля и электрического поля, несущего акустическую информацию. Уравнения рассматриваются для вязкой несжимаемой и сжимаемой жидкостей при условии расчета соответственно гидродинамики стационарного электроосмотического процесса и акустического процесса. Из полученных выражений видно, что процессы, происходящие при акустическом электроосмосе, имеют как много общего, так и содержат некоторые отличия от процессов классического электроосмоса. Разработанная в работе физическая модель и полученные соответствующие математические выражения позволяют рассчитывать акустические характеристики излучателя, основанного на наличии электрокинетических явлений, и оптимизировать его устройство. Полученные результаты могут использоваться в научном приборостроении.
Бесплатно
Статья обзорная
Обзор посвящен рассмотрению поверхностных явлений и явлений переноса, возникающих при течении жидкости. Поверхностные явления рассматриваются применительно к возникающему при искривлении границы раздела фаз поверхностному давлению, а также касательному напряжению, вызванному градиентом коэффициента поверхностного натяжения. Основное внимание в обзоре уделено явлению переноса импульса при ламинарном течении жидкости и тесно с ним связанным явлениям тепло- и массопереноса. Все явления переноса рассматриваются с единых позиций теории подобия, что позволяет легко экстраполировать результаты для одного из них на другие. Большое внимание уделено критериям подобия, фигурирующим в этих процессах и позволяющим прозрачно наблюдать все их огромное многообразие. При этом широко используется формализм теории пограничного слоя, справедливый для всех указанных явлений переноса. В приложениях рассмотрены методы теории подобия применительно к рассматриваемым явлениям переноса, кратко описаны некоторые аспекты турбулентного течения. Изложенные материалы могут быть использованы в практике научного приборостроения.
Бесплатно
Статья научная
Электрические и магнитные поля, однородные по Эйлеру, являются удобным инструментом для разработки электронно- и ионно-оптических систем. Принцип подобия траекторий в таких полях, впервые примененный Ю.К. Голиковым, позволяет более осмысленно и целенаправленно синтезировать спектрографические корпускулярно-оптические системы при использовании полей, принадлежащих этому классу. Как результат, аналитические выражения для лапласовых потенциалов однородных по Эйлеру полей являются серьезным подспорьем при разработке подобного рода оптических схем. Данная работа посвящена рассмотрению общих формул алгебраически-дифференциального вида, с помощью которых могут легко генерироваться трехмерные однородные гармонические функции, описывающие соответствующие электрические и магнитные поля.
Бесплатно
Определение дисперсии магнитного момента наночастиц в магнитной жидкости
Статья научная
На начальном участке кривой намагничивания парамагнетика его намагниченность по теории Ланжевена пропорциональна квадрату магнитного момента Р парамагнитных частиц: М нач = nP 2 B /(3 kT ), где n - концентрация частиц, В - индукция магнитного поля, Т - температура, k - постоянная Больцмана. Намагниченность насыщения, измеряемая на конечном участке кривой намагничивания, пропорциональна магнитному моменту в первой степени: М нас = nР. При наличии дисперсии магнитного момента частицы измеряемые намагниченности М нач и М нас усредняются. В результате получается М нач = n ( Р 2) ср В /(3 kТ ), М нас = = nP ср, где ( Р 2) ср и Р ср - средние значения Р 2 и Р. Так как значение магнитного момента конкретной парамагнитной частицы является случайной величиной, при любой функции распределения частиц по значениям Р дисперсию распределения Д можно находить по формуле Д = ( Р 2) ср - ( Р ср) 2, получив значения ( Р 2) ср и ( Р ср) 2 из экспериментальной кривой намагничивания. Метод проиллюстрирован определением дисперсий распределения магнитных моментов наночастиц 3 магнитных жидкостей.
Бесплатно
Оптимизация геометрических условий проведения абсорбционного мёссбауэровского эксперимента
Статья научная
В работе проведен анализ модельных мёссбауэровских спектров с различной коллимацией падающего на образец и детектор излучения. Установлено, как реальная геометрия эксперимента влияет на искажение формы спектральных линий, приводящее к ошибкам в проведении качественного и количественного анализов. Результатом работы являются методические рекомендации по выбору оптимальных геометрических условий проведения мёссбауэровского эксперимента в зависимости от параметров сверхтонкой структуры исследуемых объектов.
Бесплатно
ПАССИВНАЯ СТАБИЛИЗАЦИЯ ИНТЕРФЕРОМЕТРА МАЙКЕЛЬСОНА
Статья научная
В ряде применений интерферометра Майкельсона, в частности при его использовании в лазерном резонаторе, необходима высокая точность стабилизации фаз пучков, распространяющихся в его оптических плечах. В настоящей работе экспериментально исследована долговременная стабильность нескольких конструктивных решений и выбран оптимальный вариант интерферометра для применения в качестве составного резонаторного зеркала с управляемым коэффициентом отражения для генерации ультракоротких лазерных импульсов.
Бесплатно
