1. Механические эффекты Силы инерции



страница20/21
Дата22.06.2019
Размер3.17 Mb.
1   ...   13   14   15   16   17   18   19   20   21

высота и ширина несут информацию об исследуемом веществе и

прежде всего, позволяют оценить температуру структурных пере-

ходов. Абсолютная точность определения достигает около 1 гра-

дуса (см. 15.6.)

18.8. Эффект Мессбауэра.

Суть эффекта состоит в упругом испускании или поглощении

гамма-квантов атомными ядрами связанными в твердом теле. При-

чина "упругости" процесса (при упругом процессе внутреняя

энергия тела не изменяется, т.е. атом остается в том же сос-

тоянии), в том, что если атом поглотитель (или излучатель

входит в состав кристаллической решетки, то перестает выпол-

няться однозначное соответствие между импульсом гамма-кванта

и энергии отдачи атома. При Мессбауэровском процессе отдача

атома вообще не имеет место (не происходит возбуждение фоно-

на), и импульс гамма-кванта воспринимается всей решеткой,

т.е. всем криссталлом. Благодаря этому ширина Мессбауэровских

линий поглощение и испускания очень мала (весьма острая резо-

нансная кривая); соответственно сдвиг линий очень чувствите-

лен к параметрам, как самого излучения, так и твердого тела.

В настоящее время на основе этого эффекта проведена масса

очень тонких физических экспериментов, весьма важных, в част-

ности, для физики и химии твердого тела. Малая ширина линий

поглощения и следовательно, почти фантастическая точность из-

мерений с помощью эффекта Мессбаэура позволило разработать

ряд методов для технического экспресс анализа веществ, содер-

жащих Мессбауэровские ядра.
А.с. 297 912: Способ фазового анализа руд, содержащих

Мессбауэровские элементы спектр которых частично перекрывают-

ся, основанные на резонансном гамма-поглощении, отличающийся

тем, что с целью повышения эффективности измерений при анали-

зе, последовательно определяют величину эффекта Мессбауэра на

исследуемой руде с разными источниками, число которых равно

числу соединений в ряде и мессбауэроские спектры коороых сов-

падают со спктрами соединений в руде, сопоставляют с резуль-

татами колибровки и по совокупности величин эффекта мессбауэ-

ра определяют содержание исследуемых соединений в руде.


А.с. 446 007: Способ фазового анализа вещества, включаю-

щий измерение эффекта Мессбауэра по линии спектра, соответс-

твующей исследуемой фазе и последующее определение содержания

фазы с помощью градуировочной зависимости, отличающийся тем,

что с целью повышения точности и чувствительности анализа,

измеряют эффект Мессбауэра на исследуемой линии в присутствии

фильтра полного резонансового поглощения со спектром, не пе-

рекрывающимся с линией определяемой фазы, и эффект Мессбауэра

на линии спектра упомянутого фильтра в присутствии исследуе-

мого образца и по отношению измереных эффектов определяют со-

держание исследуемой фазы.

Применение эффекта Мессбауэра для контроля железной руды

при ее магнином обогащении и использованием в качестве источ-

ника гамма-излучения кобальта-57 позволяет быстро и надежно

определять содержание железа в рудном порошке, что способс-

твует повышению качества железного концентрата.


18.9. Электронный парамагнитный резонанс (открытие-85).

"Установлено неизвестное ранее явление квантовых перехо-

дов между электронными энергетическими линиями парамагнитных

тел под влиянием переменного магнитного поля резонансной час-

тоты (явление электронного парамагнитного резонанса - ЭПР)"

Суть явления: постоянно в магнитном поле электронные

уровни энергии парамагнитных атомов расцепляются на несколько

подуровней; энергетическая разность подуровней определяется

величиной поля и свойствами вещества; соответствующие кванто-

вые переходы между этими подуровнями иницируются в переменном

(высокочастотном) магнитном поле.

Открытие ЭПР послужило толчком для развития резонансных

методов изучения вещества, в частности акустического парамаг-

нитного резонанса ферро и атиферромагнитного резонанса маг-

нитного резонанса.

При явлении акустического парамагнитного резонанса пере-

ходы между подуровнями иницируются наложением высокочастотных

звуковых колебаний; в результате возникает резонансное погло-

щение звука.

При ферромагнитном резонансе происходит избирательное

поглощение энергии электромагнитного поля: Эта энергия расхо-

дуется на возбуждение коллективных колебаний магнитоупорядо-

ченной структуре ферромагнетика (или антиферромагнетика) (см.

8.7.).

Применение метода ЭПР дало ценные данные о строении сте-



кол, кристаллов растворов; в химии этот метод позволил уста-

новить строение большого числа соединений изучить цепные ре-

акции и выяснить роль свободных радикалов (молекул),

обладающих свободной валентностью в протекании химических ре-

акций. Тщательное изучение радикалов привело к решению ряда

вопросов молекулярной и клеточной биологии.

Метод ЭПР - очень мощный, он практически не заменим при

изучении радиационных изменений в структурах, в том числе и в

биологических. Чувствительность метода очень высока и состав-

ляет 10 в 10-ой и 10 в 11-ой парамагнитных молекул. На приме-

нении ЭПР основан поиск и проверка новых веществ для кванто-

вых генераторов; явление ЭПР используется для генерации

сверхмощных субмиллиметровых волн.
А.с. 292 101: Способ текущего контроля условной вязкости

гудронов и жидких битумов, отличающийся тем, что с целью неп-

рерывности определения пропускают контролируемую струю по

трубопроводу через резонатор спектрометра ЭПР и регистрируют

условную вязкость по амплитуде линии спектра парамагнитного

поглощения.


А.с. 510 203: Способ определения поля у огурцов путем

исследования семян, отличающийся тем, что с целью повышения

производительности труда в селекционном процессе, измеряют

активный сигнал электронного парамагниного резонанса и опре-

деляют характер люминесценции семян по величине сигнала и ин-

тенсивности свечения судят о степени выраженности и принад-

лежности к полу: при величине активного сигнала электронного

парамагнитного резонанса 0,66-0,68 относительных единиц и

слабым свечением растения будут преимущественно мужского ти-

па, а при сигнале 0,48-0,56 относительных единиц и интенсив-

ном свечении - женского типа.
А.с. 516 643: Способ оценки стабильности пластичных сма-

зок путем сравнения свойств исходной и проработавшей в узле

трения смазки, отличающийся тем, что с целью сокращения вре-

мени проведения испытаний микроколичеств смазки, в исходную и

проработавшую смазки вводят стабильный радикал, снимают

спектр ЭПР, определяют частоты вращательной диффузии радикала

и по их отношению оценивают стабильность смазки.

18.10. Ядерный магнитный резонанс (ЯМР).

Парамагнетизм вещества может быть обусловлен не только

строением электронных оболочек атомов, но и магнетизмом ядер.

Магнетизм ядер, также, как и магнетизм оболочек, может выз-

вать резонансное поглощение энергии в твердрдом, жидком или

газообразном состоянии. Резонансные частоты метода ЯМР лежат

в области 1-100 МГц, чувствительность метода составляет от 10

в 17-ой степени до 10 в 21-ой степени ядер. На применении ЯМР

основан принцип работы приборов для стабилизации и точнейших

измерений магнитных полей, а также для анализа смесей по их

изотопному составу. Сильный сигнал ЯМР наблюдается в присутс-

твии ядер изотопа углерод-13, что предопредилило применение

ЯМР и его разновидности - ядерного квадрупольного резонанса -

в химии углеродов, особенно природных (нефть).
А.с. 178 511: Способ измерения расхода жидкостей, осно-

ванный на явлении ЯМР, отличающийся тем, что с целью измере-

ния расхода жидкости, обладающих сильным сигналом магнитного

резонанса используют свободную процессию ядер в магнитном по-

ле земли.
А.с. 344 275: Способ измерения расхода жидкости по А.с.

179511, отличающийся тем, что с целью упрощения устройства

измеряют скорость затухания сигнала ЯМР при движении жидкости

в неоднородном магнитном поле и по ней судят о расходе.


А.с. 550 669: Способ измерения проницаемости пористых

материалов, основанный на явлении ограниченной самодиффузии

молекул жидкости, включающий ядерно-магнитные резонансные из-

мерения с импульсным градиентом магнитного поля, причем ин-

тервал времени между импульсами градиента устанавливают боль-

ше, чем время, необходимое для диффузии молекул на

расстояние, равное размеру пор в образце, измеряют сигнал эха

образца, отличающийся тем, что с целью получения достоверного

значения проницаемости увеличивают интервал времени между им-

пульсами градиента при фиксированной их амплитуде, повторяют

измерение амплитуды сигнала эха и по зависимости амплитуды

эха от интервала между импульсами градиента судят о проницае-

мости.

18.11. Эффект Оверхаузера-Абрагама.

В том случае, если в атоме имеет место и ядерный, и

электронный парамагнетизм, то их взаимодействие приводит к

изменению интенсивности сигнала ЯМР. При возрастании насыще-

ния электронного парамагнитного резонанса и образце с пара-

магнитными ядрами наблюдается значительное увеличение интен-

сивности ЯМР (Оверхаузер 1953). Этот эффект был использован

для разработки метода динамической поляризации ядер; вещество

с поляризованными ядрами очень чувствительно как к величине

магнитного поля, так и ее изменению. Это свойство и лежит в

основе практически: применений эффекта.


Патент США в 3 559 045: Магнитный градиометр, служащий

для измерения разницы между магнитными полями в двух зонах,

содержит два ядерных фильтра - по одному в каждой зоне. Каж-

дый из ядерных фильтров является фильтром такого типа, в ко-

тором исползуется эффект Обрхаузера-Абрагама, и выдает выход-

ной сигнал, который усиливается иподводится к одному из

входов операционного усилителя. Выходной сигнал усилителя

расщепляется и подводится к входной катушке двух фильтров.

Фазометр измеряет разность фаз входных сигналов операционного

усилителя, который может быть суммирующего или дифференциаль-

ного типа, что определяется фильтром ядерного фильтра (с пе-

рекрещивающимися или параллельными катушками). Разность фаз

находится в прямой зависимости от разности между полями.
Л И Т Е Р А Т У Р А
18.6. А.Хирный и др., Эффект увеличения коррозионной стойкос-

ти металлов, облученных ионами гелия. Доклады АН СССР, Т.214,

НР-1, 1974.
18.7. Л.Мельников. Свет из ловушки. "Химия и жизнь",нр-1,1976
18.8. В.И.Гольданский. Эффект Мессбауэра и его применение в

химии, изд. АН СССР, 1964


А.с. 181752, 247424, 297912, 346693.
18.9. Парамагнитное поглощение звука, УФН, 1961, Т.75, нр-3
Дж.Пейк. Парамагнитный резонанс. М., "Мир", 1965
18.10. И.В.Александров, Теория ядерного магнитного резонанса.

М., 1964
А.Абрагам. Ядерный магнетизм. М., ИЛ, 1963


А.Каррингтон и др. Магнитный резонанс и его применение в хи-

мии. М., "Мир", 1970


18.11. Г.Хуцишвили. УФН., 1960, т.71.

19. РАЗНОЕ

В этом разделе даются краткие сообщения о некоторых эф-

фектах, по какой-либо причине невошедшие в предыдущие главы

"Указателя". В некоторых случаях это обьясняется несовершенс-

твом принципа, положенного нами в основу систематизации физи-

ческих эффектов, в других - эффекты привлекли наше внимание

уже после написания основных разделов, некоторые эффекты воб-

ще трудно было назвать физическими, как например, эффект Ме-

биуса. Тем не менее, многие из них, по нашему мнению, могут с

успехом использоваться в изобретательской практике.

19.1. Термофорез.

Если нагретое тело поместить в обьем, заполненный аэро-

золем, т.е. мелкими частицами, взвешенными в воздухе, напри-

мер, дымом или туманом, то вокруг тела возникает так называе-

мая темная зона (среда, свободная от аэрозоля), толщина

которой зависит от разности температур тела и среды, давления

газа, размера и формы тела и не зависит от его химического

состава. Горячее тело как бы отталкивает от себя частицы аэ-

розоля.


Это явление обусловлено термофоретическими силами,

действующмими со стороны газообразной среды на находящееся в

ней неравномерно нагретые тела (в частности, частицы аэрозо-

ля). Термофоретические силы возникают вследствие того, что

газовые молекулы у более нагретой стороны частицы сильнее

бомбардируют ее, чем у менее нагретой стороны, и потому сооб-

щает частице импульс в направлении убывания температуры. Ве-

личина термофоретических сил пропорциональна квадрату радиуса

частицы, скорость же движения частицы под действием этих сил

- скорость термофореза - не зависит от ее размера вследствие

соответствующего возрастания силы сопротивления среды.
А.с. 261 400: Способ зарядки частиц, заключающийся в

том, что при помощи коронного разрядника, содержащего зазем-

ленный металлический электрод и коронирующие проволочки,

подключенные к одному из полюсов высоковольтного источника

тока, получают поток ионов определенного знака движущихся к

металлическому электроду и сообщающих заряд частицам аэрозо-

ля, отличающийся тем, что с целью улучшения условий эксплуа-

тации коронного разрядника и повышения качества электрофотог-

рафических изображений, получаемых пылевым методом

проявлений, заземленный металлический электрод и коронирующие

проволочки нагревают, например, электрическим током до такой

температуры, при которой ввиду проявления термофоретических

сил заряженные частицы аэрозоля не могут осаждаться в области

плазмы коронного разряда.


19.2. Фотофорез.

Если аэрозоль осветить интенсивным направленным пучком

света, то аэрозольные частицы начинают совершать упорядочен-

ные движения, причем некоторые из них в направлении распрост-

ранения света (положительный Ф.Ф.), а другие навстречу ему

(отрицательный Ф.Ф.). Наиболее сильно Ф.Ф. проявляется на ок-

рашенных частицах. Тип Ф.Ф. зависит от цвета и от ее размера.

В основе явления лежит совместное действие на частицу

светового давления и термофоретических сил. Преобладание од-

ного из этих факторов определяет тип Ф.Ф. Так, для мелких

частиц основным фактором является световое давление, оно и

обуславливает в данном случае положительный фотофорез.

19.2.1. Интенсивное явления обнаружено в аэрозолях селе-

новой и железной пыли. В этих системах под влиянием светового

потока аэрозольные частицы начинают двигаться в направлении

перпендикулярном направлению распространения света.

19.3. Стробоскопический эффект.

Если быстро вращающееся тело освещать импульсами света,

частота следования которых совпадает с круговой частотой вра-

щения, то наблюдатель будет видеть тело как бы неподвижным.

Это позволяет рассматривать особенности его поверхности или

какие-либо ее изменения, не останавливая вращения тела.
А.с. 515 936: Способ определения окружных люфтов транс-

миссий с ведомым и ведущими валами, заключающийся в том, что

на ведомом валу наносят базовую метку и вращают его с опреде-

ленной и постоянной угловой скоростью, отличающийся тем, что

с целью повышения точности определения люфтов, освещают базо-

вую метку стробоскопическими импульсами с частотой при кото-

рой метка кажется неподвижно изменяют синхронно скорость вра-

щения ведущего вала и частоту импульсов и определяют угол

отклонения метки от первоначального ее положения, по которому

судят о люфтах трансмиссий.

Если частоты световых импульсов и вращения тела несколь-

ко отличаются, то будет наблюдаться кажущееся вращение тела,

скорость которого гораздо меньше действительной скорости вра-

щения. Сказанное справедливо и для поступательного (колеба-

тельного) движения тел.

Стробоскопический эффект лежит в основе кино. Отдельные

изображения последовательных стадий движения, быстро сменяя

друг друга, создают иллюзию непрерывного движения. При этом

важную роль играет особенность нашего светового восприятия -

инерционность, глаз как бы "видит" изображение предыдущего

кадра некоторое время после того, как экран погас.

Движение в кинофильме может быть ускоренным или замед-

ленным в зависимости от соотношения частот сьемки и воспроиз-

ведения, что используется для визуализации быстро - или мед-

ленно - протекающих процессов.

Несмотря на свою простоту, стробоскопический метод может

являться основой многих тонких исследований.
А.с. 255 684: Фазовый способ измерения длины волны уль-

тразвука, основанный на использовании стробоскопического эф-

фекта при помощи бегущих ультразвуковых волн, отличающийся

тем, что с целью повышения точности, модулируют одну из бегу-

щих ультразвуковых волн, освещаемых пучком света, по фазе,

наводят последовательно ось фотоэлектрического микроскопа на

максимум освещенности видимого изображения и по расстоянию

между соседними максимумами судят о длине ультразвуковой вол-

ны.
В заключении отметим, что стробоскопический эффект явля-

ется ярким проявлением закона согласования ритмики частей

системы.

19.4. Муаровый эффект.

При наложении двух систем контрасных полос возникает

узор, образованный их сгущениями в местах, где полосы одной

системы попадают в промежутки между полосами другой системы.

Возниконовения таких узоров называют муаровым эффектом.

Простейший муаровый узор возникает при пересечении под

небольшим углом двух систем равноудаленных параллельных полос

(линий). Небольшое изменение угла поворота одной из систем

ведет к значительным изменениям расстояния между элементами

муарового узора.

19.4.1. Муаровый узор образуется также при наложении

двух непересекающихся систем равноудаленных параллельных ли-

ний, когда величина шага одной из систем слегка отлична от

другой. При этом, чем меньше разница в шаге, тем больше расс-

тояние между муаровыми полосами. Это позволяет получить ко-

лоссальное увеличение (в миллионы раз) разницы в ширине про-

межутков между линиями. Иначе говоря муаровый эффект дает

возможность визуально без применения оптических систем, обна-

руживать ничтожные отклонения в почти одинаковых периодичес-

ких структурах. В настоящее время метод муара широко применя-

ют при контроле точности делительных устройств для

изготовления дифракционных решеток.

19.4.2. Муар возникает на электронной микрофотографии

двух кристаллов, наложенных таким образом, что их атомные ре-

шетки почти совпадают. Любой деффект нарушающий регулярность

структуры кристалла, четко проявляется в муаровом узоре. Уве-

личение при этом таково, что позволяет видеть смещения ато-

мов, величины которых меньше диаметра самого атома.

19.4.3. Если две решетки из равноудаленных параллельных

прямых, несколько отличных по вельчине шага, двигать одну от-

носительно другой в направлении, перпендикулярном линиям, то

полосы муарового узора будут двигаться со скоростью гораздо

большей, чем относительная скорость движения самих решеток.

При этом направление их движения совпадает с направлением от-

носительного смещения решетки с меньшим шагом. Таким образом,

малое перемещение одной из решеток приводит к значительному

перемещению полос муара, которое легко обнаружить и измерить.

А.с. 297 861: Способ определения деформаций по картине

муаровых полос, отличающийся тем, что с целью повышения точ-

ности измерения деформаций, определяют отношение скоростей

взаимного премещения деформированной и эталонной сеток и ско-

рости перемещения муаровой полосы и по величине этого отноше-

ния судят о величине деформаций.


Описанное проявление муарового эффекта издавна использу-

ется во всех измерительных приборах, обладающих нондусом, та-

ких, как микрометр или штангенциркуль.

19.4.4. С помощью эффекта муара можно визуализировать

ничтожные изменения показателя преломления прозрачных сред,

помещая их между решетками. Так, например, можно визуально

изучить динамику расстворения двух веществ.

19.4.5. Этот же принцип позволяет производить экс-

пресс-анализ качества оптических деталей. Линзы помещают меж-

ду решетками, наличие выпуклой линзы увеличивает элементы му-

арового узора, вогнутой - уменьшают. При этом обе линзы

поворачивают узор в противоположных направлениях на угол,

пропорциональный фокусному расстоянию. В местах неоднороднос-

тей структуры или формы линз линии узора искажаются.

Еще пример контроля оптики!

А.с. 515 937: Интерференционный способ измерения клино-

видности оптических прозрачных пластин, заключающийся в том,

что пучок света от лазера фокусирует с помощью обьектива в

плоскость отверстия в экране, за которым установливают конт-

ролируемую пластину, отличающийся тем, что с целью повышения

точности и производительности измерений, от контролируемой

пластины при ее фиксированном положении получают прозрачную

копию интерференционных колец, поворачивают пластину в ее

плоскости на 180, накладывают интерференционную картину на

копию и по ширине муаровых полос, образовавшихся от наложе-

ния, измеряют клиновидность платины.

Множество муаровых узоров можно получить, совмещая ре-

шетки, образованные самыми различными линиями, например кон-

центрическими окружностями, спиралевидными волнообразными или

радиально исходящими из точки линиями и даже семействами рав-

номерно расположенных точек. Таким образом можно моделировать

многие сложные физические явления, такие, как взаимодействие

электростатических полей, интерференция волн и другие. Подоб-

ными методами решаются некоторые задачи архитектурной акусти-

ки.

В Японии предложено использовать муаровый эффект для



составления топографических карт предметов. Обьект фотографи-

руют через решетку из тонких нитей, сбрасывающую на него чет-

кую тень. Тень деформируется в соответствии с рельефом обьек-

та и при взаимодействии ее с реальной решеткой возникает

муаровый узор, наложенный на изображение обьекта. На фотогра-

фии расстояние между линиями муара соответствует глубине

рельефа. Такой метод очень эффективен, например, при изучении

деформации быстровращающихся деталей, при анализе обтекания

тел поверхностным слоем жидкости в медицинских исследованиях

анатомического характера.

Универсальность метода муара, простота преобразования с

его помощью различных величин, близка к ИКР, высокая разреша-

ющая способность - все это говорит о том, изобретатели еще не

раз обратятся в своей практике к муаровому эффекту.

19.5. Высокодисперсные структуры.


Каталог: upload -> iblock -> 194
iblock -> Перечень работ и услуг по содержанию и ремонту общего имущества в многоквартирном доме
iblock -> Часы-смартфон
iblock -> Руководство пользователя для телефона Apple iPhone 6
iblock -> Руководство по эксплуатации Методика калибровки Технические характеристики. Минимальный радиус кривизны поверхностей контролируемых изделий, 6мм
iblock -> Технические требования
iblock -> Технологические карты
iblock -> Оптимизация процесса восстановления измененных и уничтоженных маркировочных обозначений на блоках двигателей транспортных средств
iblock -> Инструкция по эксплуатации Температурный gsm извещатель Grinson T7 Благодарим Вас за выбор температурного gsm извещателя Grinson T7
194 -> Гимназия №76 г. Челябинск. «Кока-кола»: новые вопросы старой проблемы


Поделитесь с Вашими друзьями:
1   ...   13   14   15   16   17   18   19   20   21


База данных защищена авторским правом ©vossta.ru 2019
обратиться к администрации

    Главная страница