Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Денисов С., Ефимов В., Зубарев В., Кустов В. Справочник физических эффектов - файл Справочник физический эффектов.doc


Денисов С., Ефимов В., Зубарев В., Кустов В. Справочник физических эффектов
скачать (184.6 kb.)

Доступные файлы (1):

Справочник физический эффектов.doc1067kb.04.10.2003 02:54скачать

Справочник физический эффектов.doc

1   2   3   4   5   6   7   8   9
^ 9.КОНТАКТНЫЕ,ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И ЭМИССИОННЫЕ ЯВЛЕНИЯ.

9.1.При контакте двух разных металлов один из них заряжа­ется положительно, другой - отрицательно и между ними возника­ет разность потенциалов, называемая к о н т а к т н о й. Она не очень мала - от десятых долей вольта до нескольких вольт и зависит только от химического состава и температуры контакти­рующих тел "(Закон Вольта)"

А.С.N 508550: Способ контроля качества спекания агломера­ционной шихты путем изменения электрических характеристик спе­каемого материала,отличающийся тем,что с целью повышения быстродействия непрерывности контроля качества ,исключения влияния влажности исходной шихты, измеряют абсолютное значение электрического напряжения (ЭДС) между корпусом спекаемого аг­регата и спеченным материалом и сравнивают эту величину с аб­солютной величиной электрического напряжения (ЭДС),полученной при спекании материала с эталонными характеристиками.

А.С.N 255620 Способ определения усталостной прочности ме­талла заключающийся в том,что образец из иследуемого металла нагружает его до разрушения и по числу циклов нагружения до разрушения судят об усталостной прочности металла,отличающ с целью определения накопления усталостных повреждений в металле также в процессе его нагружения ;измеряют величину работы вы­хода электрона с его поверхности например, методом контактной разности потенциалов, по которой судят о накоплении усталост­ных повреждений в металле.

Контактная разность потенциалов возникает не только между двумя металлами, но и между двумя полупроводниками полупровод­ником и металлом,двумя диэлектриками и т.д., причем соприкаса­ющие тела могут не только твердыми , но и жидкими.

9.1.1 В основе т р и б о э л е к т р и ч е с т в а (электризации тел при трении) также лежат контактные яв-

ления.Причем знаки зарядов , возникающих при трении двух тел ,

определяются их составом,плотностью,диэлектрической проницае­мостью,состоянием поверхности и т.д. Трибоэлектричество возни­кает при просеивании порошков, разбрызгивании жидкостей,трении газов о поверхности тел и в других подобных случаях.

А.С.N 224151 Способ испытания органических жидкостей на электролизацию например нефтепродуктов, путем создания в них трением электростатического потенциала,отличающийся тем,что с целью одновременного определения скорости образования и ско­рости утечки возникающих зарядов,образование зарядов происхо­дит путем вращения твердого тела,помещенного в иследуемую жид­кость.

Другой интересный пример - электростатический коатулятор. Он педназначен для очистки воздуха в штреках. Вентилятор гонит по трубе запыленный воздух . Труба разделяется на два рукова - один из фторопласта, другой- из оргстекла. Пылинки антрацита трущиеся о стенки , заряжаются поразному: на фторопласте поло­жительно,на оргстекле отрицательно.Потом рукова сходятся в об­щую камеру,где размноженные частицы антрацита притягива, сли­ваются и па.

9.1.2. При контакте металла с проводником наблюдается

в е н т и л ь н ы й эффект. Контктный слой на границе металла и полупроводника обладает односторонней проводимостью, что используется,например, для выпрямления переменного тока в точечных диодах. При кополу проводников разных типов проводи­мости образуется р-п п е р е х о д, также обладающий вентиль­ными свойствами. Это явление используется во многих типах по­лупроводниковых приборов.

9.2. В металлах полупроводниках процессы переноса зарядов (электрический ток) и энергии взаимосвязаны,так как осущест­вляются посредством перемещения подвижных носителей тока - электронов проводимости и дырок. Эта взаимосвязь обуславливает ряд явлений (Зеебека,Пельтье, и Томсона),которые называют т е р м о э л е к т р и ч е с к и м и явлениями.

9.2.1. Эффект Зеебека состоит в том,что в замкнутой электрической цепи из разнородных металлов возникает т е р м о э.д.с. если места контактов поддерживаются при разных темпера­турах. Эта ЭДС зависит только от температуры и от природы ма­териалов, составляющих термоэлемент. Термо э.д.с. для пар ме­таллов может достигать 50 мкВ/градус; в случае полупроводниковых материалов величина термо э д с выше (10 во 2-ой + 10 в 3-ей мкВ/градус).

А.С. N 263969: Электротермический способ дефектоскопии заключающийся в том,что контролируемую зону нагревают пропус­кая через нее в течение определенного времени постоянный по величине электрический ток,измеряютпри помощи термопары-датчи­ка температуры ее нагрева и судят о наличии дефекта по откло­нению этой температуры от температуры нагрева бездефектной зо­ны сварного соединения, отличающийся тем , что с целью контроля зоны сварного соединения двух разных металлов, напри­мер, контактных узлов радиодеталей, в качестве термопары-дат­чика используют термопару, образованную соединенными металла­ми.

Для проверки качества сварного шва снимают распределение термоэлектрического потенциала поперек шва . Пики и впадинылс ш0,0щ на кривых распределения говорят о неоднородности шва, а их величина - о степени неоднородности. Быстро и наглядно.

Если в разрыв одной из ветвей термоэлемента включить пос­ледовательно любое число проводников любого состава,все спаи (контакты) которых поддерживаются при одной и тойже температу­ре, то термо э.д.с. в такой системе будет равна термоэдс ис­ходного элемента.

А.С. N 531042: Термопара, содержащая защитный чехол,тер­моэлектроды с электрической изоляцией, рабочие концы которых снабжены снабжены токопроводящей перемычкой ,образующей изме­рительный спай,отличающийсятем,что с целью увеличения срока службы термопары в условиях повышенной вибрации и больших ско­ростей нагрева, измерительный спай термопары выполнен в виде слоя порошкообразного металла ,расположенного на дне защитного чехла.

При измерении физического состояния веществ , участвующих в контакте изменяется и величина термо э.д.с.

А.С.N 423024:Способ распознавания систем с ограниченной и неограниченной взаимной растворимостью компонентов по темпера­турной зависимости термо э.д.с.,отличающейся тем,что с целью повышения надежности распознавания измеряют термо э.д.с. кон­такта двух исследуемых образцов

Между металлом , сжатым всесторонем давлением, и темже металлом, находящемся при нрмальном давлении тоже возникает термо э.д.с.

Например , для железа при температуре 100 градусов С и давлении 12 кбар,термоэдс равна 12,8 мкВ .При насыщении метал­ла или сплава в магнитном поле относитель тогоже вещества без магнитного поля возникает термоэдс порядка 09мкВ/градус

9.2.2 Эффект П е л ь т ь е обратен эффекту Зеебека.

При прохожд тока через спай различных металлов кроме джо­удева тепла доплнительно выделяется или поглощается, в зависи­мости от направления тока,некоторое колличество тепловых (спай сурьма-висьмут при 20градусах С -10,7мкал/Кулон).При этом кол­личество теплоты пропорционально первой степени тока.

Патент США N 3757151: Для увеличения отношение сигнал шум ФЭУ предлогается способ охлаждения фотокатодов термоэлектри­ческими элементами,расположенными внутри вакуумной оболочки ФЭУ.

Заявка ФРГ N 1297902: Холодильник устройства для отбора газа, в котором отвод конденсата составляет одно целое с холо­дильником. На внутренней стороне полого конуса закреплены хо­лодные спаи элементов Пельтье и от него ответвляется трубопро­вод для отбора измерительнонго газа. Холодильник,отличается тем,что в качестве генератора тока,потребляемыми элементами Пельтье,предусмотрена батарея термоэлементов,горячие спаи ко­торых находятся в канале дымовых газов,а холодные спаи - во внешнем пространстве.

9.2.3. Явлением Томсона называют выделение или поглощение теплоты,избыточнойнад джоулевой,при прохождении тока по нерав­номерно нагретому однородному проводнику или полупроводнику.

9.3. При контакте тел с вакуумом или газами наблюдается электронная эмиссия - выпускание электронов телами под влияни­ем внешних воздействий: нагревания (теплоэлектронная эмиссия) потока фотонов (фотоэмиссия),потока электронов (вторичная эмиссия),потока ионов,сильного электрического поля (автоэлект­ронная или холодная эмиссия),механических или других "портящих структуру" воздействий (акзоэлектронная эмиссия)

Во всех видах эмиссий , кроме автоэлектронной, роль внеш­них воздействий сводится к увеличению энергетии части электро­нов или отдельных электронов тела до значения,позволяющего им преодолеть потенциальный порог на границе тела с последующим выходом и вакуум или другую среду.

А.С.N 226040:Способ контроля глубины нарушенного поверх­ностного слоя полупроводниковых пластин, отличающихся тем,что с целью обеспечения возможности автоматизации и упрощения по­цесса контроля,пластину нагревают до температуры ,соответству­ющей максимуму э к з о э л е к т р о н н о й э м и с с и ,

которую контролируют одним из известных способов , а по поло­жению пика эмиссии определяют глубину нарушенного слоя.

А.С.N 513460: Э л е к т р о н н а я т у р б и н а,

содержащая помещенные в вкуумный баллон катод и анод и размещенный между ними ротор с лопастями, отличающийся тем, что с целью увеличения крутящегося моментана валу турбины ее ротор вполнен ввиде набора соосных цилиндров с лпастями, между цилиндрами роторов установлены неподвижные направляющие лопат­ки имеют покрытие, обеспечивающее вторичную электронную эмис­сию, например, сурьмяно-цезиевое.

9.3.1. В случае автоэлектронной эмиссии внешнее электри­ческое поле превращают потенциалный порог на границе тела в барьер конечной ширины и уменьшает его высоту относительно вы­соты первоначального порога,вследствии чего становиться воз­можным квантовомеханическое тунелирование электронов сквозь барьер. При этом эмиссия происходит без затраты энергии элект­рическим полем.

А.С. N 488268: Способ измерения обьемной концентрации уг­леводородов в вакуумных системах путем термического разложения углеводородов на нагретом острийном автокатоде и регистрации времени накопления пиролетического углерода до одной из эта­лонных концентраций,отличающихся тем,что с целью повышения точности измерения время накопления углерода регистрируют по изменению значения автоэлектронного тока.

9.3.2. Наличие на поверхности металла тонких диэлектри­ческих пленок в сильныь полях не мешает походу электронов че­рез потенциальный барьер.Это явление называется э фф е к т о м М о л ь т е р а .

А.С. N.119712: Электронно-лучевая запоминающая трубка с экранными сетками, отличающаяся тем,что с целью хранения запи­си неограничено долгое время одна из экранных сеток,служащая потенциалоносителем, изготовлена из металлов , излучающих вто­рично-электронную эмиссию,покрытых пленкой диаэлектрика и об­ладающих эффектом.

9.3.3. Туннелирование электронов по потенциальным барь­ерам широко используется в специальных полупроводниковых приборах туннельных диодах. На высоту тунельного барьера можно влиять не только электрическим полем, но и другими воздействи­ями

Патент Франции N 2189746: Устройство пзволяющее обнаружи­вать магнитные домены с внутренним диаметром не более 1 мк, основано на определении изменения уровня Ферми иследуемого электрода по изменению высоты туннельного барьера и по его воздействию на величину сопротивления,туннельного пере. Уст­ройство применимо в магнитных долговременных и оперативных за­поминающих устройствах.

А.С.N 286274: Устройство для измерения контактного давле­ния ленты на магнитную головку,содержащее упругие элементы и датчики, отличающиеся тем,что с целью осуществления одновре­менно интегрального и дискретного измерения указанного давле­ния , устройство измерения выполнено в виде полуцилиндра, сос­тоящего из упругих элементов, образующих на корпусе магнитной головки, при этом другой край полуцилиндра выполнен свободным , а под каждой полосой гребенки установлен датчик,например, с туннельным эффектом.

Г.Е.Зильберман. Электричество и магнетизм.М.,"НАУКА",1970

К.9.1 "Юный техник",N.3 стр.17,1976, А.С.484896,461343

К 9.2. А.С.464183 патент ФРГ 1295100

К 9.3. Таблица физических величин. М.,"Атомиздат",

1976,стр.444

^ 10. ГАЛЬВАНО И ТЕРМОМАГНИТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ.

10.1. Гальваномагнитные явления - это совокупность явле­ний, возникающих под действием магнитного поля в проводимых проводимых, по которым протекает электрический ток. При этом:

10.1.1. В направлении перпендикулярном направлениям маг­нитного поля и направлению тока, возникает электрическое поле (эффект Эолла).

Коэффицент Холла может быть положительным и отрицательным и даже менять знак с изменением температуры. Для большинства металлов наблюдается почти полная независимость коэффициента Холла от температуры. Резко аномальным эффектом Холла обладает висмут, мышьяк и сурьма. В ферромагнетиках наблюдается особый, ферромагнитный эффект Холла. Коэффициент Холла достигает мак­симума в точкке Кюри, а затем снижается.

А.с. 272 426: Способ измерения магнитной индукции в об­разце из магнитотвердого материала путем помещения испытуемого образца во внешнее магнитное поле, отличающийся тем, что с целью повышения точности и сокращении времени измерения через поперечное сечение образца пропускают электрический ток и из­меряют Э.Д.С. Холла на его основных гранях, по которой судят об искомой величине.

А.с. 2 836 399: Устройство для измерения среднего индика­торного давления в цилиндрах поршневых машин, содержащее дат­чик, преобразующий давление и электрический сигнал, датчик по­ложения поршня, усилитель, электронный вычислительный блок и указатель, отличающийся тем, что сцелью упрощения конструкции, в качестве датчика положения поршня и множительного элемента вычислительного блока, использован датчик Холла, магнитная система которого жестко связана с коленчатым валом двигателя, а активный элемент соединен через усилитель с выходом датчика давления, при этом выход датчика Холла через интегратор подк­люченк указателю.

10.1.2. В направлении перпендикулярном к направлению маг­нитногополя и направлению тока возникает температурный гради­ент (разность температур) эффект Эттингсгаузена.

А.с. 182 778: Низкотемпературное устройство на основе эффектов Пельтье и Эттингкгаузена, отличающийся тем, что с целью одновременного использования термоэлектрической батареи как генератора холода и как источника магнитного поля для ох­ладителя Эттингсгаузена, термобатарея выполнена ввиде цилинд­рического соленоида.

10.1.3. Изменяется сопротивление проводника, что эквива­лентно возникновению добавочной разности потенциалов вдоль направления электрического тока. Для обычных металлов это из­менение мало - порядка 0,1% в поле 20 кв, однако для висмута и полупроводников величина изменения может достигать 200% (в по­лях 80 кв.).

А.с. 163 508: Универсальный гальваномагнитный датчик, со­держащий плоские токовые и холловские электроды точечность контакта которых обеспечивает перемычки в теле датчика, отли­чающийся тем, что с целью уменьшения эффекта закорачивания холловского напряжения токовыми электродами использования од­ного и того же единого гальваномагнитного датчика как датчика э.д.с. Холла или как датчика магнитосопротивления, или как ги­ратора, токовые электроды расположены вдоль эквипотенциальных линий поля Холла или под острым углом к ним, например по реб­рам плоского датчика, а для перехода из одного используемого эффекта к другому применено коммутирующее устройство и регули­руемый источник питания.

10.1.4. Термомагнитные явления - совокупность явлений, возникающих под действием магнитного поля в проводниках, внут­ри которых имеется тепловой поток.

при поперечном замагничивании проводника возникает следу­ющие термомагнитные явления:

10.2.1. В направлении перпендикулярном градиенту темпера­тур и направлению магнитного поля возникает градиент температур (эффект Риге-Ледюка).

10.2.3. При продольном намагничивании образца изменяется сопротивление, термо - э.д.с., теплопроводность (появляется тепловой поток).

А.с. 187 859: Устройство для измерения э.д.с. поперечного эффекта Кернота-Эттингсгаузена в полупроводниковых материалах, содержащее нагреватель, холодильник и термопары-зонды, отлича­ющиеся тем, что с целью исключения неизотермической части э.д. с. Нернота-Эттингсгаузена, уменьшения тепловых потерь и исклю­чения цикуляционных токов на контакте полупроводникизмеритель­ные зонды, термопары-зонды подведены к поверхности исследуемо­го образца через массивные металлические блоки холодильника инагревателя, находяшиеся в хорошем тепловом контакте с образ­цом, электрически изолированные от последнего.

В этом авторском свидетельстве физический эффект не при­менен для решения задач. Оно просто демонстрирует, что исполь­зование эффектов требует как их знания, так и решения сложных электрических задач.

10.2.4. Электронный фототермомагнитный эффект - появление э.д.с. в однородном проводнике (полупроводнике или металле), помещенном в магнитном поле, обусловленное поглощением элект­ромагнитного получения свободными носителями заряда. Магнитное поле должно быть перпендикулярно потоку излучения. Этот эффект применяется в высокочувствительных 10 в минус тринадцатой сте­пени вт, сек1/2 приемниках длинноволнового инфракрасного излу­чения. Постоянная времени эффекта - 10 в минус седьмой степени сек.

Л И Т Е Р А Т У Р А

к 10.1 "Радио", N'9, 1964, стр.53, А.с.249473, 255996;

к 10.2 А.с.476463.

^ 11.ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ РАЗРЯДЫ В ГАЗАХ.

11.1 В обычных услх любой газ,буть то воздух или пары се­ребра, является изолятором. Для того,чтобы под действием электрического полявозник ток, требуется каким-то способом ио­низовать молекулы газа. Внешние проявления и характеристики разрядов в газе чрезвычайно разнообразны,что объясняется широ­ким диапазоном параметров и элементарных процессов,определяю­щих прохождения тока через газ.Кпервым относятся состав и дав­ление газа, геометрическая конфигурация разрядного пространства, частота внешнего электрического поля,сила тока и т.п.,ко вторым - ионизация и возбуждение атомов и молекул га­за,рекомендация удары второго рода,упругое рассеяние носителей заряда,различные виды эмиссии электронов. Такое многообразие управляемых факторов создает предпосылки для весьма широкого пименения газовых разрядов.

11.1.1.П о т е н ц и а л о м и о н и з а ц и и называет­ся энергия, необходимая для отрыва электрона от атома или ио­на. Для нейтронных невозбужденных атомов величина этой энергии изменяется от 4 ( ) до 24 (Не) электрон-вольт. В случае моле­кул и радикалов энергия разрывов связей лежит в пределах 0,06+ 11,1 э.в.( )

11.1.2. Ф о т о и о н и з а ц и я а т о м о в. Атомы мо­гут понизироваться при поглащении квантов света, энергия кото­рых равна потенциалу ионизации атома или превосходит ее.

11.1.3. П о в е р х н о с т н а я и о н и з а ц и я . Ад­сорбированный атом может покинуть нагретую поверхность как в атомном так и в ионизованном состоянии. Для ионизации необхо­димо, чтобы работа выхода поверхности была больше энергии ио­низации уровня валентного электрона адсорбированного атома (щелочные металлы на вольфраме и платине)

11.1.4.Процессы ионизации используются не только для воз­буждения различных видов газовых разрядов,но и для интенсифи­кации различных химических реакций и для управления потоками газов с помощью электрических магнитных полей (см.6.1.1 и 6.7.

2.).

А.С.N 187894. Способ электродуговой сварки с непрерывной и импульсной моделей энергии,отличающийся тем,что с целью по­вышения точности выполнения сварного шва и облегчения зажига­ния дуги,ионизирующиедуговой промежуток.

А.С. N 444818: Способ нагрева стали в окислительной ат­мосфере, отличающийся тем,что с целью снижения обезуглеродивания, в процессе нагрева осуществляют ионизиро­ванные атмосферы.

А.С. 282684: Способ измерения малых потоков газа, выпус­каемых в вакуумный объем,отличающийся тем,что с целью повыше­ния точности измерения,газ перед запуском ионизируют и формируют в однородный полный пучек, а затем вводят ионный пу­чок в вакуумный объем,где его нейтрализуют на металлической мишени, и по току ионного пучка судят о величине газового по­тока.

11.2. Обычно газовй разряд поисходит между проводящими электродами создающими граничную конфигурацию электрического поля и играющими значительную роль в качестве источников и стоков заряженных частиц. Однако наличие электродов необяза­тельно (высокочастотный тороидальный заряд).

11.3. При достаточно больших давлениях и длинах разрядно­го промежутка основную роль в возникновении и протекании раз­ряда играет газовая среда. Поддержание разрядного тока определяется поддерживанием равновесной ионизации газа, проис­ходящий при малых токах за счет гауноендовских процессов кас­кадной ионизации, а при больших токах за счет термической ио­низации.

При уменьшении давления газа и длины разрядного промежутка все большую роль играют процессы на электродах; при P 0,02+0,4 мм.рт.ст/см процессы на электродах становятся опре­деляющими.

11.4. При малых разрядных токах между холодными электро­дами и достаточно однородном поле основным типом разряда явля­ется тлеющий разряд, характеризующийся значительным (50 - 400

В) катодным падением потенциала. Катод в этом типе разряда ис­пускает электроны под действием заряженных частиц и световых квантов, а тепловые явления не играют роли в поддерживани раз­ряда.

Патент США 3 533 434: В устройстве, предназначенном для считывания информации с перфорированного носителя, используют­ся лампы тлеющего разряда, имеющие невысокую стоимость, и, кроме того, обладающие высокой надежностью. Освещение ламп че­рез перфорации носителя информации источником пульсирующего света вызывает зажигание некоторых из них, продолжающиеся и после исчезновения светового импульса. Таким образом лампы тлеющего разряда обеспечивают хранение информации и не требуют дополнительного запоминающего устройства.

11.5. Примесь молекулярных газов в разрядном промежутке при короноом разряде приведет к образованию страт, т.е. распо­ложенных поперек градиента электрического поля темных и свет­лых полос.

11.6. Тлеющий разряд в сильно неоднородном электрическом поле и значительном ( P 100 мм.рт.ст.) давлении называют ко­ронным. Ток короного разряда имеет характер импульсов, вызыва­емых электронными лавинами. Частота появления импульсов 10-100 кГц.

11.7. Дуговой разряд наблюдается при силе тока не менее нескольких ампер. Для этого типа разряда характерно малое (до 10 В) катодное падение потенциала и высокая плотность тока. Для дугового разряда существенна высокая электронная эмиссия катода и термическая ионизация в плазменном столбе. Спектр ду­ги обычно содержит линии материала катода.

А.с. 226 729: Способ выпрямления переменного тока с по­мощью газоразрядного промежутка с полым катодом при низком давлении газа, соответствующим области левой ветви кривой Па­шена, отличающийся тем, что с уелью повышения выпрямленного тока и уменьшения падения напряжения в течении проводящей час­ти периода, при положительном потенциале на аноде систему "анод-полый катод" переводить в режим дугового разряда.

11.8. Искровой разряд начинается с образования стример саморапространяющихся электронных лавин, образующих проводящий канал между электродами. Вторая стадия искрового разряда - главный разряд - происходит вдоль канала, образованного стри­мером, а по свим характеристикам близка к дуговому разряду, ограниченному во времени емкостью электродов и недостаточ­ностью питания. При давлении 1 атм., материал и состояние электродов не оказывает влияния на пробивное напряжение в этом виде разряда.

Расстояние между сферическими электродами, соответствую­щее возникноаению искрового пробоя весьма часто служит для из­мерения высокого напряжения.

А.с. 272 663: Способ определения размера макрочастиц с подачей их на заряженную поверхность, отличающийся тем, что с целью повышения точности измерения, определяют интенсивность световой вспышки, сопровождающей электрический пробой между заряженной поверхностью и приближающейся к ней частицей и по интенсивности судят о размере частицы.

11.9. Факельный разряд - особый вид высокочастотного од­ноэлектродного разряда. При давлениях, близких к атмосферному или выше его, факельный разряд имеет форму пламени свечи. Этот вид разряда может существовать при частотах 10 МГц, при доста­точной мощности источника.

11.10. При изучении заряженного острия наблюдается инте­ресный эффект - так называемое стекание зарядов с острия. В действительности никакого стекания нет. Механизм этого явления следующий: имеющиеся в воздухе в небольшом количестве свобод­ные заряды в близи острия разгоняются и, ударяясь об атомы га­за, ионизируют их. Создается область пространственного заряда, откуда ионы того де знака, что и острие, выталкиваются полем, увлекая за собой атомы газа. Поток атомов и ионов создает впе­чатление стекания зарядов. При этом острие разряжается, и од­новременно получает импульс, направленный против острия.

Несколько примеров на применение коронного разряда:

А.с. 485 282: Устройство для кондиционирования воздуха, содержащее корпус с поддоном и патрубками для подвода и отвода воздуха и размещенный в корпусе воздуховоздушный теплообменник с каналами орошаемыми со стороны одного из потоков, отличаю­щийся тем, что с целью повышения степени охлаждения воздуха путем интенсификации испарения коронирующие воды, по оси оро­шаемых каналов теплообменника установлены электроды, прикреп­ленные к имеющему заземление корпусу с помощью изоляторов и подключенные к отрицательному полюсу источника напряжения.

Заявка СССР 744429/25: Авторы предлагали измерять диаметр проволоки тоньше пятидесяти микрон с помощью коронного разря­да. Как известно, коронный разряд ввиде светящегося кольца возникает вокруг проводника, если к проводнику приложить высо­кое напряжение. При определении сечения проводника коронный разряд будет иметь вполне определенные характеристики. Стоить изменить сечение, тотчас изменяется и характеристика коронного разряда.

Л И Т Е Р А Т У Р А

Таблицы физических величин. М.,"Атомиздат", 1976, стр.427-439.

к 11.1 А.с.179599.

к 11.4 А.с.234527.

^ 12. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ.

Эффекты, связанные с относительным движением двух фаз под действием электрического поля, а также возникновение разности потенциалов при относительном смещении двух фаз, на границе между которыми существует двойной электрический слой, называ­ется электрокинетическими явлениями.

12.1. Электроосмос (электроэндоосмос) - движение жидкос­тей или газов через капилляры, твердые пористые диафрагмы и мембраны, а также через слои очень мелких частиц под действием внешнего электрического поля (см.3.6.1.).

Электроосмос применяется при очистке коллоидных растворов от примесей, для очистки глицерина, сахарных сиропов, желати­на, воды, при дублении кож, а также при окраске некоторых ма­териалов.

12.2. Эффект обратный электроосмосу - возникновение раз­ности потенциалов между концами капилляра, а также между противоположными поверхностными диафрагмами мембраны для дру­гой пористой среды при прода влении через них жидкости (потен­циал течения).

12.3. Электрофорез (катофорез) - движение под действием внешнего электрического поля твердых частиц, пузырьков газа, капель жидкости, а также коллоидных частиц, находящихся во взвешенном состоянии в жидкой или газообразной среде.

Электрофорез применяют при определении взвешенных в жид­кости мелких частиц, не поддающихся фильтрованию или сжиманию, для обезвоживания торфа, очистки глины или каолина, обезвожи­вания красок, осаждение каучука из латекса, разделения маслян­ных эмульсий, осаждения дымов и туманов.

А.с. 308 986: Способ снижения пористотости керамических изделий путем насыщения их дисперсионным материалом, отличаю­щийся тем, что сцелью повышения электрической прочности, насы­щения проводят за счет электрофоретического осаждения твердых частиц на суспенции с наводной дисперсионной средой.

12.4. Эффект обратный электрофорезу - возникновение раз­ности потенциалов и жидкости в результате движения частиц, вызванного силами не электрического характера, например, при оседании частиц в поле тяжести, при движении в ультразвуковом или центробежном поле (седментационный потенциал или потенциал оседания).

12.5. Электрокапиллярные явления - явления связанные с зависимостью величины поверхностного натяжения на границе раз­дела электрод-раствор от потенциала электрода (см.3.3.6.).

Л И Т Е Р А Т У Р А

Краткая химическая энциклопедия. М.,1967, т.5, стр.934-936.

^ 13. СВЕТ И ВЕЩЕСТВО.

13.1. Свет. Видимое. УФ и ИК-излучение. Свет это совокуп­ность электромагнитных волн различной длины. Диапазон длин волн видимого света - от 0,4 до 0,75 мкм. К нему примыкают об­ласти невидимого света - ультрафиолетовая (от 0,4 до 0,1 мкм) и инфракрасная (от 0,75 до 750 мкм).

Видимый свет доносит до нас большую часть информации из внешнего мира. Помимо зрительного восприятия, свет можно обна­ружить по его тепловому эффекту, по его электрическому дейс­твию или по вызываемой им химической реакции. Восприятие света сетчаткой глаза является одним из примеров его фотохимического действия. В зрительном восприяти определенной длине волны све­та сопутствует определенный цвет. Так излучение с длиной волны 0,48-0,5 мкм будет голубым; 0,56-0,59 - желтым; 0,62-0,75 - красным. Естественный белый свет, есть совокупность волн раз­личной длины, распространяющихся одновременно. Его можно раз­ложить на составляющие и выцедить их с помощью спектральных приборов (призм, дифракционных решеток, светофильтров).

Как и всякая волна, свет несет с собой энергию, которая зависит от длины волны (или частоты) излучения.

Ультрафиолетовое излучение, как более коротковолновое, характеризуется большей энергией и более сильным взаимодейс­твием с веществом, чем обьясняется широкое его использование в изобретательской практике. Например, излучение ультрафиолетом может инициировать или усиливать многие химические реакции.

А.с. 489 602: Способ соединения металлов путем заполнения зазора между соединяемыми деталями металлом, полученным разло­жением его химического соединения, отличающийся тем, что с целью устранения термического воздействия на соединяемые дета­ли, разложение химических соединений осуществляет облучением ультрафиолетовым светом.

Существенно влияние ультрафиолета на биологические обьек­ты, например, его бактерецидное действие.

Следует помнить, что ультрафиолетовое излучение очень сильно поглощается большинством веществ, что не позволяет при­менить при работе с ним обычную стеклянную оптику. До 0,18 мкм исползуют кварц, фтористый литий, до 0,12 мкм - флюорит; для еще более коротких волн приходится применять отражательную оп­тику.

Еще более широко в технике используют длинноволновую часть спектра - инфракрасное излучение. Отметить здесь приборы ночного видения, ИК-спектроскопию, тепловую обработку материа­лов, лазерную технику, измерение на расстоянии температуры предметов.

А.с. 269 400: Способ противопожарного контроля волокнис­того материала, например, хлопка-сырца, подаваемого по трубоп­роводу к месту его хранения, отличающийся тем, что с целью по­вышения надежности хранения, контроль осуществляется посредством расположенных по периметру трубопровода датчиков, реагирующих на инфракрасное излучение.

А.с. 271 550: Способ ремонта асфальтобетонных дорожных покрытий на основе применения инфракрасного излучения, отлича­ющийся тем, что с целью обеспечения ремонта в зимнее время вначале создают тепловую защиту непосредственно в месте произ­вдства работ путем создания зон положительных температур пос­редством источников инфракрасного ихлучения, затем разогревают применяемые в качестве исходного материала асфальтобетонные брикеты одновременно с ремонтируемым участком дорожного покры­тия до пластического состояния при помощи инфракрасных лучей.

Интересное свойство ИК-лучей обнаружил недавно польские ученые: прямое облучение стальных изделий светом инфракрасных ламп сдерживает процессы коррозии не только в условиях обычно­го хранения, но и при повышении влажности и содержания сернис­тых газов.

Сильным изобретательским приемом является переход от од­ного диапазона излучения к другому.

А.с. 232 391: Способ определения экспозиции засветки фоторезисторов на основе диасоединений и азидов в процессе фо­толитографии, отличающийся тем, что с целью улучшения воспро­изводимости и увеличения выхода годных приборов, полупроводни­ковый эпитаксиальный материал с нанесеным на него фоторезистом облучают ультрафиолетовым или видимым светом, причем экспози­цию определяют по времени исчезновения полосы поглощения плен­ки фоторезиста в области 2000-2500 см. в минус первой степени . Здесь облучают коротковолновым светом, а изменение свойств регистрируют по поглощению в инфракрасной области - 2000 см. в минус первой степени соответствуют длине волны 3,07 мкм.

13.1.1. Световое излучение может передавать свою энергию телу не только нагревая его или возбуждая его атомы, но и вви­де механического давления. Световое давление проявляется в том, что на освещаемую поверхность тела в направлении расп­ространения света действует распределенная сила, пропорцио­нальная плотности световой энергии и зависящая от оптических свойств поверхности. Световое давление на полностью отражающую зеркальную поверхность вдвое больше, чем на полностью поглоща­ющую при прочих равных условиях.

Обьяснить это явление можно как с волновой, так и с кор­пускулярной точек зрения на природу света. В первом случае это результат взаимодействия электрического тока, наведенного в теле электрическим полем световой волны, с ее магнитным полем по закону Ампера. Во втором - результат передачи импульса фо­тонов поглощающей или отражающей стенке.

Величина светового давления мала. Так, яркий солнечный свет давит на 1 кв.м. черной поверхности с силой всего лишь 0, 4 мГ. Однако простота управления световым потоком, "оксеон­тактность" воздействия и "избирательность" светового давления в отношении тел с различными поглощающими и отражающими свойс­твами позволяют с успехом использовать это явление в изобрета­тельстве (например, фотонная ракета).

Согласно патенту США 3 590 932: световое давление исполь­зуется в микроскопах для уравновешивания малых изменений массы или силы. Измерительное фотоэлектрическое устройство определя­ет, какая величина светового потока, а следовательно исветово­го давления, потребовалась для компенсации изменения массы об­разца и восстановления равновесия системы.

А.с. 174 432: Способ перекачки газов или паров из сосуда в сосуд путем создания перепада давления на разделяющей оба сосуда перегородке, имеющей отверстие, отличающийся тем, что с целью повышения эффективности откачки, на отверстие в перего­родке фокусируют световой пучек, излучаемый, напрмер, лазером.

2. Способ по п.1 отличающийся тем, что с целью осущест­вления избирательной отакачки газов или паров и, в частности, с целью разделения изотопных смесей газов или паров, ширину спектра излучения избирают меньше частотного разноса центров линий поглощения соседних с них компонентов, при этом частоту излучателя настраивают на центр линии поглощения откачиваимого компонента.

13.2. Отражение и преломление света.

При падении параллельного пучка света на гладкую поверх­ность раздела двух прозрачных изотропных сред часть света от­ражается обратно, а другая часть проходит во вторую среду, при этом направление пучка света меняется; происходит преломление света.

Угол отражения равен углу падения, а угол преломления связан с углом падения соотношением: где п1 и п2 - показатели преломления сред, и - углы падения и преломления.

Показатели преломления обычных газов (при нормальных ус­ловиях) близки к 1, для стекл эта величина порядка от 1,4 до 1,7.

Эффекты отражения и преломления лежат в основе работы всех оптических систем, которые позволяют передавать световую энергию и изображения, фокусировать свет в мощные пучки, раз­лагать его в спектр (см. Дисперсия).

США патент 3 562 530: Способ получения и нагревания не­загрязненных пламоидов заключается в том, что мишень распола­гается в первой сопряженной фональной точке закрытой камеры, которая представляет собой зеркально отражающую систему, во второй фональной точке, сопряженой спервой, генерируют корот­кий импульс электромагнитной энергии. Эта энергия фокусируется на мишень, которая нагревается до очень высокой температуры.

Отраженный свет может нести значительную информацию о форме предмета (а также о структуре его поверхности) как в случае зеркального, так и диффузного отражения.

А.с. 521 086: Способ определения пайки выводов радиодета­ле, напрмер, резисторов, при котором производят погружение вы­вода в каплю расплавленного припоя и регистрируют интервал времени между соприкосновением вывода с каплей и замыканием капли над ним, отличающийся тем, что с целью повышения точнос­ти измерения времени пайки, на поверхность капли припоя нап­равляют луч света в форме узкой полосы и фиксируют интервал времени между началом отклонения отраженного от поверхности капли луча до его возвращения в исходное положение, используя фотоэлемент, соединенный со счетчиком времени.

А.с. : Способ определения частоты обработки поверхности, заключающийся в том, что напрвляют световой поток на контроли­руемую поверхность и регистрируют световой поток, отраженный от нее, отличающийся тем, что с целью повышения точности изме­рения, поворачивают контролируемую поверхность вокруг оси, перпендикулярной плоскости падения светового потока, регистри­руют угол наклона, при котором отраженный от него световой по­ток будет составлять заданую часть, например, половину от мак­симального, и по алгебраической разности определяют чистоту обработки поверхности.

Процессы отражения и преломления связаны с внутренней структурой вещества; измерение показателя преломления - один из важнейших методов структурных исследований (3).

А.с. 280 956: Способ исследования тепловых напряжений на прозрачных моделях путем просвечивания образца монохроматичес­ким светом, отличающийся тем ,что с целью определения полного теплового напряжения, вызываемого неоднородным нагревом, пред­варительно определяют градиент температур в исследуемом образ­це, измеряют соответствующий ему угол отклонения светового лу­ча в данной точке, и по полученным данным судят о величине теплового напряжения.

А.с. 541 484: Способ регулировки температуры размягчения донного продукта отпарного аппарата в зависимости от изменения режимного параметра в зоне питания аппарата, отличающийся тем, что с целью повышения качества регулировки, режимный параметр корректируют в зависимости от коэффициента преломления дистил­лярного продукта, выводимого из аппарата.

В общем случае, лучи отраженный и преломленный - это лучи поляризованного света (см.Поляризация). Степень поляризации зависит от угла падения. При определенном значении этого угла (угол Брюстера) отраженный свет полностью линейно поляризован перпендикулярно плоскости падения. При падении же под углом Брюстера света, уже поляризованного в плоскости падения, отра­жения вобще не происходит, не смотря на скачок показателя пре­ломления (см.Анизотропия и свет).

А.с. 501 377: Акустооптический дефлектор, содержащий акустооптический эффект и пьезопреобразователь, отличающийся тем, что с целью увеличения его разрешающей способности с од­новременным уменьшением потерь света на отражение, входная по­верхность акустооптического элемента выполнена по отношению к поверхности, на которой расположен пьезопреобразователь, под углом, равным сумме угла Брюстера и угла дефракции Брегга для данного материала, а выходная поверхность - под углом, равным­разности между углом Брюстера и углом дифракции Брегга.

13.2.1. При определенных условиях может наблюдаться пол­ное внутреннее отражение света, при котором вся энергия свето­вой волны, падающей награницу двух двух прозрачных сред со стороны среды, оптически более плотной, полностью отражается в эту среду. В частности это явление используется в призмах би­ноклей и перископов, но диапазон его применения в изобрета­тельстве гораздо шире (1).

А.с. 287 363: Устройство для измерения температуры, со­держащее измерительный элемент, установленный в контролируемой среде, и источник белого света с диафрагмой, отличающийся тем, что с целью повышения точности измерения температуры и увели­чения светосилы устройства, измерительный элемент выполнен ввиде двух прозрачных прямоугольных призм, сложенных наклонны­ми гранями, между которыми расположен слой прозрачного вещест­ва с показателем преломления, зависящим от длины волны и тем­пературы, причем источник света расположен относительно измерительного элемента так, что ось светового потока наклоне­на к плоскости входной грани призмы под предельным углом пол­ного внутренненго отражения.

А.с. 288 464: Устройство для активного контроля распыле­ния жидкости, выполненное из источника света, воздействующего через собирательную линзу через фоторезистор, к которому подк­лючен усилитель, отличающийся тем, что с целью увеличения на­дежности контроля, на пути света за линзой последователены оп­тический многогранник полного внутреннего отражения и охватывающая его изогнутая шторка, образующая с одной из гра­ней клинообразное входное пространство.

США патент 3 552 825: Переменный цифровой элемент состоит из прямоугольной призмы, над гипотенузой грани которой распо­лагаются несколько отражающих слоев. Луч света проходит через одну из катетных граней призмы и падает на ее гипотенузную грань под углом, который равен критическому углу или больше его. Обычно луч света будет испытывать полное внутреннее отра­жение в призме и выходить через другую ее катетную грань. Од­нако, если отражающий слой, расположенный над гипотенузой гра­ни, имеет с ней оптический контакт, полное внутреннее отражение нарушается и луч проникает в этот отражающий слой. На гипотенузной грани могут располагаться несколько отражающих слоев. Явление полного внутреннего отражения, а также наруше­ние его, используется для определения колличества отражающих слоев, пройденных лучем света прежде, чем испытать полное внутреннее отражение, пройти обратный путь через отражающие слои, призму и выйти через вторую ее катетную грань. Отражаю­щие слои изготавливаются из стекла, либо представляют собой полости, заполненные жидкостью. Изгиб того или иного слоя и, следовательно, нарушение оптического контакта этого слоя со смежной поврхностью, может быть осуществлен с помощью пьезоэ­лектрического кристалла.

На основе явления полного внутреннего отражения созданы светводы, которые гораздо эффективнее обычных линзовых систем. Широкие одиночные светопроводы передают излучение; применение волоконной оптики - пучков очень тонких светопроводов - позво­ляет передавать также изображение в том числе и по непрямым путям,т.к. пучок тонких волокон может быть сильно изогнут без разрушения и потери прозрачности.

А.С. N210677. Устройство для выравнивания косогорных ма­шин или их рабочих органов, содержащее маятниковый датчик нак­лона и электрогидравлический механизм выравнивания,отличающий­сятем,что с целью повышения надежности,оно снабжено гибкими световодами,измеряющими поперечное сечение под воздействием маятника,с одной стороны которых установлен источник света, а с другой - фотоэлементы,включенные в электрическую схему меха­низма выравнивания.

2.Устройство по 1, отличающееся тем,что ,между источником и гибким световодами установлены промежуточные световоды, нап­ример, из стекловолокна.

13.3. Поглощение и рассеяние света. В предыдущем разделе явления рассматривались как педположение что среды оптически однородны и абсрлютно прозрачны для света В действительности дело обстоит иначе. Процесс прохождения света через вещество - это процесс поглощения атомами и молекулами энергии электро­магнитной волны, которая идет на возбуждение колебания элект­ронов и последующего переизлучения этой энергии в При этом, не вся энергия переизлучается, часть ее переходит в другие виды энергии например тепловую. Это приводит к поглощению света с в зависит от длины волны света и имеет максимумы на частотах,со­ответющих частотам собственных колебаний электронов в атомах, самих атомов и молекул (см."Поглощение и излучение света").Ес­тественно, поглощение зависит от толщины слоя поглощающего ве­щества.

США, ПАТЕНТ N.3825755. Толщину полимерной пленки измеря­ют,сравнивая потоки ИК-излучения: отражающего от поверхности ипрошедшего сквозь пленку , ослабленного за счет поглощения в слое полимера.

Великобритания, заявка N.1332112. Для определения влаго­содержания предмета его облучают светом с диной волны , лежа­щей в области поглощения воды, и измеряют сигнал ослабленного излучения.

А.С. N 266560. Контролируют процесс сушки по ИК-поглоще­нию паров растворителя.

Ослабление светового излучения при прохождении через сре­ду объясняется также и рассеянием света. В случае наличия в среде оптических неоднородностей переизлучение энергии элект­ромагнитной волны происходит не только в направлении проходя­щей волны(пропускание), но и в стороны. Эта часть излучения , наряду с дифрагированной, преломленной и отраженной на неодно­родностях состовляющими, и образует р а с с е я н н ы й свет. Рассеяние обладает дисперсией. В атмосфере ,например, рассеи­ваются преимущественно голубые лучи; этим объясняется голубой цвет неба, в то время как свет , проходящий через атмосферу, обогащен красными составляющими - красный цвет зорь. При мо­нохроматическом освещении даже в физически сильно неоднородной среде рассеяние не происходит при совпадении коэффициентов преломления компонентов среды. Выбрав компоненты с различными температурными коэффициентами пре, можно создать оптический термометр.

А.С. N.253408. Устройство для измерения температуры,со­держащее измерительный элемент,устанавливаемый на иследуемый материал, и источник белого света, отличающийся тем,что с целью расширения интервала измеряемых температур,измерительный элемент выполнен в виде прозрачной кюветы,заполненой смесью,оптически неоднородных веществ,соответствующих заданно­му интервалу температур,показатели педложения которых зависят от длины волны и температурные коэффициенты показателей пре­ломления отличаются знаком либо вличиной.

(Показатели преломления компонентов смеси совпадают для различных длин волн в зависимости от температуры. этом кювета становится оптически однородной для света с данной длиной вол­ны,который пройдя через кювету,сообщает ей определенный цвет,соответствующей определенной температуре.Другие же сос­тавляющие белого цвета рассеиваются на неоднородностях системы и через кювету не походят).

Распределение интенсивности света,рассеянного средой по различным направлениям (и н д е к а т р и с с а рассеяния), может дать значительную информацию о микрофизических парамет­рах среды. Такого рода измерения находят применение в биоло­гии,коллоидной и анилитической химии,составляя предает нефело­метрических иследований,а также в аэрозольной технике.

Согласно а.с. 172094 определяют параметры капель

жидкости, измеряя характеристики светового излучения,рассеян­ного на каплях.

Рассеяние наблюдается в чистых веществах. Оно объясняется возникновением оптической неоднородности, связанный с фуктуа­циями плотности, наример, тепловыми. Рассеяный свет по некото­рым направлениям частично поляризован. (см."Анизотроприя и свет").

13.3.1 Вслучае комбинационного рассеяния света (эффект МандельштамаЛандсберга-Рамана) в спектре рассеянногоизлучения кроме линий, характеризующих падающий свет,имеются дополни­тельные линии (сателлиты), излучение которых является комбина­цией частот падающего излучения и частот собственных тепловых колебаний молекул рассеивающей среды.

Согласно патенту США N 3820897 конт содержания загрязне­ний в большом объеме воздуха производится на основе анализа характеристического романовского излучения (сателлитов комби­национного рассеяния),возникающего при рассеянии лазерного из­лучения на атомах и молекулах загрязнений.

13.4. Испускание и поглощение света.

оПламя излучает свет.Стекло поглощает ультрафиолетовые лучи. Обычные фразы,привычные понятия.Однако здесь термины "излучает","поглощает" описывают только внешне,легко наблюдя, физика этих процессов непосредственно связана со строением атомов и молекул вещества.

Атом - квантовая система,его внутренняя энергия - это , в основном , энергия взаимодействия электронов с ядром; эта энергия согласно квантовым законам,может иметь только вполне определенные для када и состояния атомов значения. Таким обра­зом,энергия атома не может меняться непрерывно,а только скач­ками - порциями,равными разности каких-либо двух разрешенных значений энергии.

Квантовая система (атом,молекула),получая из вне порцию энергии возбуждается, т.е. переходит с одного энергетического уровня вдругой более высокий. В возбужденном состоянии система не может находится сколь угодно долго; в какой-то момент про­исходит самопроизвольный (спонтанный) обратный переход с выде­лением той же энергии. Квантовые переходы могут быть излуча­тельные и безизлучательные. Впервом случае энергия поглощается или испускается в виде порции электромагнитного излучения,час­тота которого строго определена разностью энергий тех уровней, между которыми происходит переход. В случае безызлучательных переходов система получает или отдает энергию при взаимодейс­твиями с другими системами (атомами,молекулами,электронами) Наличие этих двух типов перходов объясняется оптикоакустичес­кий эффект Бейнгерова

13.4.1. При облучении газа,находящегося в замкнутом объ­еме,аомодулированном потоком инфракр.излучения в газе возника­ют пульсации давления (оптико-аккустический эффект).Его механизм давольно прост; поглощение инфракр.излучения происхо­дит с возбуждением молекул газа, обратный же переход происхо­дит безызлучательно,т.е. энергия возбуждения молекул переходит в их кинетическую энергию,что обуславливает изменение давле­ния.

Колличественные характеристики эффекта весьма чувстви­тельные к составу газовой смеси.Применение оптико-акустическо­го эффекта для аналей характеризуется простотой и надежностью, высокой избирательностью и широким диапазоном концнтрацией компонентов.

Оптико-акустический индикатор педставляет собой неселек­тивный приемник лучистой энергии,предназначенный для анализа газов Промудулированный лучистый поток через флюоритовое окно попадает в камеру с иследуемым газом.Под действием потока ме­няется давление газа на мембрану микрофона,в результате чего в цепи микрофона возникают электрические сигналы,зависящие от состава газа.

Оптико-акустический эффект используется при измерении времен жизни возбуждения молекул,в ряде работ по определению влажности и потоков излучения. (см.а.109939, 167072, 208328,

208329). Отметим, что оптико-акустический эффект возможен так­же в жидкостях и твердых телах.

13.4.2. Атомы каждого вещества имеют свою,только им при­сущую структуру энергетических уровней,а следовательно,и структуру излульных переходов,которые можно зарегистрировать оптическими методами (например,фотографически).Это обстоятель­ство лежит в основе сного анализа. Так как молекулы - тоже су­губо квантовые системы,то каждое вещество (совокупность атомов или мол) испускает и поглощает только кванты определенных энергиили электромагнитное излучение определенных длин волн) Интенсивность тех или иных спектральных линий пропорциональна числу атомов (молекул),излуча( или поглощающих)свет. Это соот­ношение составляет основу количественного спектрального анали­за

США,патент N.3820901. Концентрацию известных газов в сме­си измеряют по пропусканию излучения лазерного источника с определенной длиной волны. Предварительно облучают монохрома­тическими излучениями с различными длинами волн каждый из со­держащихся в смеси газов, концентрация которых известна, и оп­ределяют коэффициент поглощения каждого газа для каждой длины волны. Затем при этих длинах волн измт поглощение испытуемой смеси и, используя полученные величины коэффициента поглоще­ния,определяют концентрацию каждого газа в смеси. При измере­ниях с излучением,содержанием большее число длин волн, чем на­ходится компонентов в газовой смеси,можно обнаружить наличие неизвестных газов.

Для атомов и молекул спектры излучения будут линейчатыми и полосатыми соответственно,то же и для спектров поглощения. Чтобы получить сплошной спектр,необходимо наличие плазмы, т.е. ионизированного состояния вещества. При онизации электроны на­ходятся вне атома или молекулы, и, следовательно могут иметь любые, непрервно меняющиеся,энергии. При рекомендации этих эл­ктронов и ионов получается сплошной спектр,в котором присутс­твуют все длины волн.

13.4.3. Возбуждение(повышение внутренней энергии) или ио­низацияатомов происходят под действием различных причин;в частности, энергия для этих процессов может быть получена при нагревании тел. Чем больше температура, тем больше энергия возбуждения и тем все более короткие волны (кванты с большей энергией)излучает нагретое тело. Поэтому при постепенном наг­реве сначала появляется инфракр.излучение (длинные волны),за­тем красное,к которому с ростом температуры добавляется оран­жевое,желтое и т.д.; в конце концов получаетссвет Дальнейший нагрев приводит к появлению ультрафиолетовой компоненты.

США,патент N.3580277. Устройство для непрерывного измере­ния температуры ванны жидкого металла содержит стержень из светопроо материала обладающего высокой температурой и корози­онной стойкостью. Стержень проходит сквозь стенку резервуара и внутри последнего заделывается в массу свободного от щелочей окисла с высокой температурой плавления,например окиси цирко­ния. Конец стержня,находящийся в резервуаре,служит цветовым пирометром.

Излучательные и безызлучательныепереходы в инфракр. об­ласти часто используются для процессов и охлаждения (см.ИК-из­лучение).

А.С. N.509545 Стеклоформирующий инструмент,включающий ме­таллический корпус с покрытием, отличающийся тем,что с целью поьности и улучшения качества изделий,покрытие выполнено двухслойным,причем промежуточный слой выполнен из материа­ла,поглощающего ближнюю инфракрасную область,например из гра­фита,а наружный слой - из материала пропускающего в эже облас­ти спектра,например на основе прозрачной поликристаллической окиси алюминия.

А.С. N. 451002. Способ измерений коэффициента теплопро­водности твердых тел,включающий изотермическую выдержку его охлаждение при постоянной температуре окружающей среды и ре­гистрацию изменения температуры,отличающийся тем,что с целью измеренидности частично прозрачных материалов,образец на ста­дии поглощения помещают в вакуумное пространство и измеряют энергию,излучаемую поверхностью образца в спектральной области сильного поглощения.

13.4.4. Излучательные квантовые переходы могут происхо­дить не только спонтанно,но и вынуждено под действием внешнего излучения, частота которого согласована с энергией данного пе­рехода. Излучение квантов света атомами и молекулами вещества под действием внешнего электромагнитного поля (излучения) на­зывают вынужденным или и н д у ц и р о в а н н ы м и з л у - ч е н и е м .

Существенным отличием вынужденного излучения является то, что оно естьточная копия вынуждающего излучения.Совпадают все характеристики - частота,поляризация,направление распростране­ния и фаза. Благодаря этому вынужденное излучение при некото­рых обстоятельствах может привести к усилению внешнего излуче­ния, прошедшего через вещество,вместо его поглощения. Поэтому иначе вынужденное излучение называют о т р и ц а т е л ь н ы м п о г л о щ е н и е м.

13.4.5.Для возникновения вынужденного излучения необходи­мо наличие в веществе возбужденных атомов, т.е. атомов, нахо­дящихся навнях в большей энергией.Обычно доля таких атомов ма­ла. Для того чтобво усилило проходящее через него излучение,нужно , чтобы доля возбужденных атомов была вели­ка,чтобы уровни с большей энергией были "заселены" частицами гуще,чем нижние уровни. Такое состояние вещества называют сос­тоянием с инверсией н а с е л е н н о с т е й.

13.4.6.Открытие советскими физиками Фабрикантом,Вудынским и Бутаевой явления усиления электромагнитных волн при прохож­дении через среду с инверсией населенностей явилось основопо­логающим в деле развития оптических к в а н т о в ы х г е н е р а т о р о в (лазеров) крупнейшего изобретения века.

Стержень из вещества с исскуственно создаваемой инверсией населенностей , помещенный между двумя зеркалами, одно из ко­торых полупрозрачно - вот принципиальная схема простейшего ла­зера.

Оптический резонатор из двух зеркал необходим для созда­ния обратной связи:часть излучения возвращается в рабочее тело,индуцируя новую лавину фотонов. Излучение лазера монохро­матично и котерентно в силу свойств индуцированного излучения.

Области применения лазеров обусловлены, основными харак­теристиками их излучения,такими как когерентность,монохроман­тичность,высокая концентрация энергии в луче и малая его рас­ходимость. Помимо ставших уже традиционными областей применения лазеров,таких как обработка сверхтвердых и тугоп­лавких материалов,лазерная связь и лоя медицина и получение высокотемпературной плазмы,- стали определяться новые интерес­ные сферы их использования.

Чрезвычайно перспективны разработанные в последнее время лазеры на красителях, в отличии от обычных позволяющие плавно изменят частоту излучения в широком диапазоне от инфракрасной до ултрафиолетовой области спектра. Так, например, предполага­ется лазерным лучом разрывать или наоборот, создавать строго определенные связи.

Ведутся работы по разделению изотопов с помощью перестра­иваимых лазеров. Меняя частоту лазеров, настраивают его в ре­зонанс с определенным квантовым переходов одного из изотопов и тем самым переводят изотоп в возбужденное состояние, в котором его можно ионизировать и, с помощью электрических реакций, от­делить от других изотопов.

А вот чисто изобретательское применение лазера в качестве датчика давления:

А.с. 232 194: Устройство для измерения давления с частот­ным выходом, содержащее упругий чувствительный элемент, запол­ненный газом и соединенный через разделитель с измеряемой сре­дой, и частотомер, отличающееся тем, что с целью повышения точности измерений, в нем в качестве упругог чувствительного элемента использована резонаторная ячейкагазового квантового генератора.

В заключении следует отметить, что лазеры являются основ­ным инструментом последований в новой области физики - нели­нейной оптике, которая самим своим возникновением полностью обязана мощным лазерам (см. "Эффекты нелинейной оптики").

Л И Т Е Р А Т У Р А

К 13.1.1. Г.С.Ландсберг. Оптика, М.,"Наука", 1976 г.

2. Л.Беллами. Инфракрасные спектры молекул, 1957.

3. В.В.Козелкин, И.Ф.Усольцев, "Основы инфракрасной техники", М.,"Машиностроение", 1974.

4. В.Дитчберн, "Физическая оптика", пер. с англ.,

М., 1965.

5. А.с. 181372, 181824, 251912, 257096, 271532,

282777, 283327, 348498, 427990, 446530, 453664,

486225, 496270, 509416.

США, патенты 3554628, 3558881, 3560738, 3562520,

3796099.

К 13.2 и 13.3:

1. Г.С.Ландсберг, Оптика, М.,"Наука", 1976.

2. Р.Дитчберн, Физическая оптика, пер. с англ.,

М., 1965.

3. С.С.Бацианов, Структурная рефрактометрия, М., 1959.

4. А.с. 269357, 454511, 485076, 517786, 540276.

США, патенты 358864, 3588258, 3824017.

^ ФРГ ПЕТЕНТ 1249539,

К 13.4: 1. М.Борн, Атомная физика, пер.с англ., М., 1965.

2. М.А.Ельяшевич, Атомная и молекулярная спектороскопия, М., 1962.

3. А.Н.Зайдин, Основы спектрального анализа,

М., 1965.

4. Квантовая электроника, М., "Советская энциклопедия", 1969.

5. Б.Ф.Федоров, Оптические квантовые генераторы,

М., 1966.

6. Чернышов и др., "Лазеры в системах связи",

М., 1966.

7. В.В.Козелкин, И.Ф.Усольцев, Основы инфракрасной техники, М.,"машиностроение", 1974.

8. Б.Лендьел, Лазеры, пер.с англ.,М.,1964.

9. А.с. 239423, 239694, 209638, 208328, 208329,

109939, 167072.

США патенты 3826576,3820897, 3826575, 3588253,

3588439, 3825347, 3588255.

1   2   3   4   5   6   7   8   9



Скачать файл (184.6 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации