Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Fotoakustyczne badania cieczy Barbara Pustelny Seminarium ZFS21.04.2004.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Fotoakustyczne badania cieczy Barbara Pustelny Seminarium ZFS21.04.2004."— Zapis prezentacji:

1 Fotoakustyczne badania cieczy Barbara Pustelny Seminarium ZFS

2 A.G.Bell, Am.J.Sci. 20,305, 1880 pierwsza obserwacja zjawiska fotoakustycznego (w gazie) M.E.Mercadier, C.R.Acad.Sci (Paris) 92, 409, 1881 natężenie dźwięku wytwarzane przez periodycznie zmienne oświetlenie cieczy wzrasta z temperaturą A.G.Bell, Phil. Mag. 11, 510, 1881 pierwsza propozycja zastosowania zjawiska fotoakustycznego – spektrofon w celu badania widm absorpcyjnych ciał w niewidzialnych częściach widma

3 Plan 1.Wstęp 2.Generacja sygnału fotoakustycznego w cieczy 3.Klasyfikacja metod 4.Teorie 5.Rodzaje eksperymentu 6.Badane materiały 7.Badane parametry próbek 8.Wnioski

4 Rozszerzalność cieplna Wrzenie Absorpcja Elektrostrykcja Procesy nieabsorpcyjne Generacja Termiczna deekscytacja Nietermiczna deekscytacja Ciśnienie promieniowania Procesy fotochemiczne Przebicie 2.Generacja sygnału fotoakustycznego w cieczy

5 Bezpośrednie Pośrednie Ze względu na miejsce generacji Ze względu na długość fali 3.Klasyfikacja metod

6 Modulacja Impuls Ze względu na sposób wzbudzenia Detekcja Częstotliwość Czas 3.Klasyfikacja metod

7 Teorie opisujące zjawisko fotoakustyczne w cieczach Zależne od rozpatrywanych zjawisk, rodzaju detekcji oraz rodzaju wzbudzenia Jednocześnie transport ciepła i masy Różne kształty źródła akustycznego 4. Teorie opisujące zjawisko fotoakustyczne w cieczach

8 Teorie - modulacja Pierwsze prace teoretyczne – lata 70-te – pod kierunkiem L.M. Lyamsheva Teoria RG P.Korpiun, Appl.Phys.Lett. 44, 675, 1984; P.Korpiun i in., Can.J.Phys. 64, 1042, 1986; J.Srinivasan i in., Appl.Phys. B43, 35, 1987; P.Korpiun i in., Appl.Phys. A52, 223, Składniki sygnału a) cieplny (entalpia); b) od zmian koncentracji; c) tłok cieplny. 4. Teorie opisujące zjawisko fotoakustyczne w cieczach

9 Rodzaje źródeł akustycznych Teorie - impuls 4. Teorie opisujące zjawisko fotoakustyczne w cieczach

10 Płaskie źródło Krótki impuls laserowy 4. Teorie opisujące zjawisko fotoakustyczne w cieczach

11 Długi impuls laserowy Amplituda ciśnienia akustycznego nie zależy od współczynnika absorpcji Płaskie źródło 4. Teorie opisujące zjawisko fotoakustyczne w cieczach

12 ś f.a. z0 S.M.Park i in. Ultrasonics 29, 63, 1991 Płaskie źródło 4. Teorie opisujące zjawisko fotoakustyczne w cieczach

13 M.Sigrist, J.Appl.Phys. 60(7), R83, 1986 Dla długiego impulsu Płaskie źródło 4. Teorie opisujące zjawisko fotoakustyczne w cieczach

14 Źródło cylindryczne C.K.Patel, A.C.Tam, Rev.Mod.Phys. 53(3) (1981) ciało stałe Dyfuzja termiczna istotna jest tylko, gdy czas trwania impulsu jest znacząco większy niż czas przejścia akustycznego 4. Teorie opisujące zjawisko fotoakustyczne w cieczach

15 M.Lai, K.Young, J.Acoust. Soc.Am. 58(2), 1982 J.M.Heritier, Opt. Commun. 44, 267, 1983 Trwanie impulsu laserowego powinno być krótkie i promień wiązki optycznej powinien być mały Źródło cylindryczne 4. Teorie opisujące zjawisko fotoakustyczne w cieczach

16 Źródło sferyczne 4. Teorie opisujące zjawisko fotoakustyczne w cieczach

17 C.L.Hu, J.Acoust.Soc.Am. 46, 778, 1969 M.Sigrist i in., J.Acoust.Soc.Am. 64, 1652, 1978 D.A.Hutchins, Can.J.Phys. 64, 1247, 1986 C.G.Hoelen i in., Proc.SPIE 2628, 308, 1995 G.J.Diebold i in., Acoustica 80, 339, 1994 Źródło sferyczne 4. Teorie opisujące zjawisko fotoakustyczne w cieczach

18 Rodzaje eksperymentów Rodzaje komórek Rodzaje komórek Rodzaje detekcji Rodzaje detekcji Techniki eksperymentu Techniki eksperymentu 5. Rodzaje eksperymentów

19 Rodzaje komórek PZT próbka okno kwarcowe 5. Rodzaje eksperymentów

20 Mikrofon 5. Rodzaje eksperymentów

21 On-line Monitoring of Opaque Liquids by Photoacoustic Spectroscopy (PAS) T.Schmid, C.Helmbrecht, U.Panne, C.Haisch, R.Niessner, Annal. Bioannal. Chem. 375, 1130, 2003 Varilab AB Rodzaje komórek 5. Rodzaje eksperymentów

22 Rodzaje detekcji mikrofonowa piezoelektryczna inne hydrofon interferometryczna 5. Rodzaje eksperymentów

23 Techniki eksperymentu Spektroskopowa – nieprzezroczyste, wysoko rozpraszające, słabo absorbujące ciecze Związane ze sposobem detekcji – częstotliwościowa i czasowa Czasowo-rozdzielcza Y.Shen i in., Appl.Opt., 39(22), 4007,2000 rejestracja czasowego profilu sygnału fotoakustycznego (prędkość dźwięku, koncentracja analitu, współczynnik absorpcji optycznej) 5. Rodzaje eksperymentów

24 K.Julliard i in. Appl.Phys. B65, 601, 1997 jednoczesna modulacja na dwóch częstotliwościach, stosunek sygnałów laser CO 2, glukoza R.G.Streams, J.Appl.Phys. 63(3), 640,1988 modulacja fazy dodatkowo wytworzonej fali akustycznej 5. Rodzaje eksperymentów

25 Koloidy, zawiesiny, mieszaniny N.S,Foster i in., Sens.Act. B77, 620, 2001 woda w oleju P.Hodgson i in., Sens.Act. B29, 339, 1995 olej w wodzie Biowarstwy T.Schmid i in., Anal.Bioanal.Chem 375, 1124, 2003 Ciecze magnetyczne A.C.Oliviera i in. J.Magnetism and Mag.Mat. 252, 56, Badane materiały

26 Ciekłe kryształy G.Puccetti i in., J.Chem.Phys. 108(17), 7258, 1998 badanie przejść fazowych ciekłych kryształów A.Mandelis i in., J.Appl.Phys. 70(3), 1771, 1991 profil głębokościowy C.Glorieux i in., J.Appl.Phys. 78(5), 3096,1995 profil głębokościowy własności cieplnych na swobodnej powierzchni nematyka N.A.George i in., Appl.PhysB 73, 145, 2001 efuzyjność cieplna 6. Badane materiały

27 Morze Instytut Andreeva w Moskwie Ciecze biologiczne J.Wang i in, Trends in Anal.Chem., 15(7), 286, 1996 podczerwień Glukoza we krwi G.Spanner, R.Niessner, Fresenius J.Anal.Chem 335, 327, 1996 monitorowanie glukozy i hemoglobiny Z. Zhao, R. Myllylä, Meas.Sc.Techn., 12, 2172, patenty 6. Badane materiały

28 Własności fizyczne substancji (własności optyczne, cieplne i akustyczne) Identyfikacja i monitorowanie substancji Inne 7. Badane parametry próbek

29 Własności fizyczne Prędkość dźwięku S.Sainathan i in., J.Mol.Liq. 63, 283, 1995 Współczynnik absorpcji M.Chirtoc i in., J.Mol.Struc. 348, 469, 1995 komórka OW, szeroki zakres, modulacja Y.Shen i in., Appl.Opt., 39(22), 4007,2000 koloidalny grafit i roztwór glukozy, fotoakustyka czasowo-rozdzielcza, hydrofon M.Terzic, M.Sigrist, J.Appl.Phys 67(8), 1990 określanie współczynnika absorpcji ze stosunku amplitud na powierzchni sztywnej i swobodnej 7. Badane parametry próbek

30 Efuzyjność cieplna N. F. Leite, L.C.M. Miranda, Rev. Sci. Instrum. 63, 4398, 1992 J.A. Balderas-Lopez i in. Meas.Sci. Technol. 3, 1163, 1995 M.Maliński, L.Bychto, Mol.Quant.Acoust. 18, 179, 1997 J.A.Balderas-Lopez i in., Rev.Sci.Instr. 70(4), 2069, 1999 O.Delgado-Vasallo i in., J.Phys.D: Appl.Phys. 32, 593, 1999 N.A.George i in., Appl.PhysB 73, 145, 2001 – ciekłe kryształy A.Sikorska, B.Linde, J.Phys.IV France 99, 109, Badane parametry próbek

31 Dyfuzyjność cieplna J.A.Balderas-Lopez, A.Mandelis, Int.J.Thermophys 23(3), 2002 Amplituda i faza sygnału 7. Badane parametry próbek

32 Identyfikacja i monitorowanie substancji A.Mohacsi i in., Sens.Act. B79, 127, 2001 monitorowanie koncentracji benzenu i toluenu w wodzie K.Julliard i in. Appl.Phys. B65, 601, 1997 koncentracja glukozy i sacharozy w wodzie (napoje) T.Schmid i in., Annal. Bioannal. Chem. 375, 1130, 2003 monitorowanie nieprzezroczystych cieczy (barwników tekstylnych) 7. Badane parametry próbek

33 Inne Badanie procesów dynamicznych Kinetyka reakcji fotochemicznych i fotobiologicznych - S.Braslawsky, S.Malkin eksperymenty czasowo-rozdzielcze B. Schlageter i in., Sens.Act. B38-39, 443, 1997 sensory do określania pH i stężenia CO 2 w roztworach wodnych (LIOAS) E.M.Telles i in., Int.J.Infr.Milim.Wav. 22(4), 521, 2001 szerokość linii i parametr nasycenia podczerwonych przejść laserowych 7. Badane parametry próbek

34 Wykorzystanie innych efektów Przebicie dielektryczne F.J.Scherbaum i in. Appl.Phys. B63, 299, 1996 przebicie dielektryczne w zawiesinach wodnych; ilość i rozmiar cząstek zawiesiny Kawitacja C.P.Lin i in, Appl.Phys. Lett. 72(22), 2800, 1998 kawitacja poszerza sygnał fotoakustyczny G.Poltauf i in., Appl.Phys. A68, 525, 1999 krótkie impulsy laserowe prowadzą do kawitacji wewnątrz absorbera; zastosowania medyczne T.Autrey i in., Rev.Sci.Instr., 74(1), 628, 2003 długi ciąg krótkich impulsów laserowych, histogram amplitud sygnału akustycznego; detekcja pojedynczych cząstek w czystych substancjach, rozkład rozmiaru cząstek i własności optycznych 7. Badane parametry próbek

35 Również prace dotyczące kształtowania sygnału, optymalizacji J.P.Longtin i in., Int.J.Heat Mass Transfer, 40 (4), 951, 1997 grzanie laserowe przezroczystych cieczy przez absorpcję wielofononową D.Kim i in., J.Appl.Phys. 89(10), 5703, 2001 poszerzenie sygnału fotoakustycznego przez cienką warstwę T.Kitamori i in., J.Appl.Phys. 58(1), 268, 1885 optymalizacja komórki O.V.Purchenkov i in. Rev.Sci.Instr. 67(3), 672, 1996 optymalizacja komórki (do badań czasowo-rozdzielczych) S.J.Komorowski i in., J.Appl.Phys. 62(7), 3066, 1987 badanie kształtu sygnału impulsowego 7. Badane parametry próbek

36 Metody wykorzystujące zjawisko fotoakustyczne – standard Nowoczesne metody: impulsowe, z detekcją bezpośrednią Opisywane są zastosowania Miniaturyzacja T.Kitamori, specjalne wydanie Fresenius J.Anal.Chem, 2001 S.L.Firebaugh, J.Micromech.Sys. 10(2), 232, 2001 Badania biologiczno-medyczne Biomedical Optoacoustics (od 2000r. corocznie) 8. Wnioski

37 W Zakładzie istnieje techniczny potencjał zastosowania zjawiska fotoakustycznego fotoakustycznego do badań cieczy badania własności cieplnych innych parametrów fizycznych również efektów nieliniowych także spektroskopia? 8. Wnioski Posiadamy: Lasery impulsowe (azotowy, barwnikowy, diody laserowe) Mikrofonowy układ detekcji Oscyloskop cyfrowy


Pobierz ppt "Fotoakustyczne badania cieczy Barbara Pustelny Seminarium ZFS21.04.2004."

Podobne prezentacje


Reklamy Google