近临界区表面光散射法乙醇界面性质的实验研究

针对高温及近临界区流体界面性质测量难题,本文研究了表面光散射法在该温度区间流体表面张力和黏度的高精度测量方法。获取了饱和状态下乙醇在温度范围为303 K~T_c内的表面张力和黏度,并利用实验数据分别拟合了对应的van der Waals方程和含临界项的温度倒数多项式方程,在全温度范围内实验值与方程的偏差均在1.5%之内。同时分析了表面光散射法测量流体表面张力和黏度的测量扩展不确定度,当对比温度T_r=T/T_c0.9时,表面张力和黏度的测量不确定度分别为1%和2% (k=2);当对比温度0.90 T_r 0.99时,测量不确定度范围分别为1%~7%和2%~3%(k=2)。     

基于双向反射分布函数的卫星表面光散射研究

基于双向反射分布函数(BRDF),从太阳辐射理论出发,分析了表面漫反射率与入射波长的关系,卫星、太阳及观测站三者的相互位置关系.推导了卫星表面为朗伯表面和以BRDF模型为基础的随机粗糙表面的散射光照度表达式.然后以FY-1D卫星为例,计算了一段观测时间内,卫星地面照度值和视星等值的变化情况.最后比较了这两种条件下的地面...     

基于表面光散射法的聚乙二醇水溶液表面张力实验研究

基于表面波散射原理,本文研制了表面光散射法表面张力实验系统。利用标准参考物质纯水和乙醇对实验系统的可靠性进行了检验,并标定了散射角度。结果表明:新系统测量的两种物质的表面张力实验结果与标准数据的偏差为0.1mN·m~(-1),散射角度约为0.2°。利用新的表面光散射法表面张力实验系统,对质量分数为4%~16%的PEG1000、PEG2000、PEG4000、PEG6000、PEG8000水溶液的表面张力进行了实验研究,结果表明:PEG水溶液的表面张力随着PEG质量分数的增大有减小趋势,且PEG水溶液的表面张力与PEG本身的聚合度无关;PEG4000和PEG6000水溶液具有较大的表面张力,可以作为潜在的诱导蛋白质结晶的沉淀剂。     

动态光散射法热/质扩散系数同时测量方法研究

流体工质的热、质扩散系数是表征其传热和传质的重要迁移性质,往往需要采用不同设备测量获得。为探索可同时测量热、质扩散系数的动态光散射方法,研究了采样时间、入射角、黏度、折射率偏差及路易斯数Le等因素对测量可靠性及精度的影响。利用二元混合流体正己烷/正癸烷、正己烷/正十六烷体系进行验证,结果表明：当采样时间为弛豫时间的1.5～3倍且入射角度为8°～12°时,具有较低黏度、较高折射率偏差（>4%）的体系且Le值为10～80时,可以同时可靠地获取流体热、质扩散系数,且测量不确定度低于5%;与已有方法对比,热、质扩散系数的偏差分别为4.00%和3.56%,证明了该测量方法和系统的可靠性。     

低散射角度下表面光散射法仪器加宽效应理论修正与流体表面性质测量

表面光散射法流体界面性质传感要求既快速又准确,故需采用较小的散射角度来获取更强的散射光信号以提升测量速度,同时又需修正低散射角条件下引入的仪器加宽效应以确保测量准确性。理论上,在假定入射激光为高斯光束的条件下,发展了频域内修正低散射角条件下引入的仪器加宽效应的方法,并开发了利用参考数据获得表面光散射实验系统的仪器加宽常数算法与多波数条件下表面波的频谱修正和拟合算法。实验上,利用低黏度的制冷剂R1336mzz(Z)和高黏度的十四酸乙酯分别检验了理论的准确性。所提方法可将表面光散射法测量流体黏度和界面张力的单点测量时间从原来的10～20 min缩短至2～5 min,并保持相同的测量精度。     

十六烷-水乳液界面电位极大值的理论计算

基于Gouy-Chapman模型,O’Brien-White方法能够用来解释电迁移率和电位与离子强度的依赖关系出现极大值的现象,借助O’Brien-White方法计算了电位随着离子强度变化的关系,并且通过反推电迁移率的值得到了电位的值,解释了离子强度对界面电势的影响.通过结合十六烷乳液的电迁移率在不同离子强度下随着体系pH值和SDS浓度变化的实验数据,得出电位是否出现极大值依赖于系统参数.研究结果为分子层次上进一步丰富和完善界面双电层理论提供了实验和理论支持.     

随机粗糙表面光散射场分布特性的机理研究

为了研究随机粗糙表面光散射分布特性机理,采用线性滤波法生成高斯分布随机粗糙表面,以基尔霍夫近似作为电磁场边界条件,采用蒙特卡罗方法数值计算了一组金属和一组电介质粗糙表面在S偏振光和P偏振光照射下的散射光强度空间分布。计算结果显示:金属表面与电介质表面的散射光分布宽度、散射峰值、散射峰位置三个散射特征存在显著差异,经过分析发现这种特征差异的产生机理是由表面面元的斜率分布和面元反射率共同因素导致,与数值计算结果对比,二者具有良好的一致性。     

异十六烷和十氢萘的非预混火焰熄灭特性的实验研究

在常压和初始温度443 K的条件下,使用对冲火焰技术实验研究了异十六烷和十氢萘非预混火焰的熄灭特性,测得其熄灭极限K_(ext),并与正十六烷/氮气的K_(ext)进行了对比。实验结果表明,随着燃料侧燃料质量分数的增加,异十六烷/氮气和十氢萘/氮气的K_(ext)增大,异十六烷/氮气的K_(ext)低于相同燃料浓度的正十六烷/氮气的K_(ext),分析表明,这主要是由于异十六烷在氧化过程中产生了稳定不易分解的产物所致。     

高散射媒质中的光程可分割动态光散射研究

为研究散射光强度随光子在散射媒质中散射光程的变化,基于单散射理论与扩散波光谱理论,采用了低相干动态光散射装置对不同粒径大小的聚苯乙烯悬浮液进行研究。将测量得到的背散射光光场强度谱的线宽与相应的理论计算结果相比较发现,在短光程区域,考虑容器壁附近拖曳效应的影响后,对于不同粒径的颗粒,光程为约5倍粒子平均自由程的区域可看成为单散射区域;对于光程大于225 m的区域可看成为扩散光波区域。实验结果表明低相干动态光散射法可实现高散射媒质从单散射区域到低次散射再到扩散区域的全光程的可分割的光场强度谱测量。     

甲基铝氧烷纳米管分子结构的理论研究

用密度泛函理论对[(AlOMe)₂]_n、[(AlOMe)₃]_n和[(AlOMe)₄]_n (n=1～10)作为重复单元组成的甲基铝氧烷(MAO)纳米管进行了研究,计算了其所有体系的结合能和总能量．结果表明,[(AlOMe)₃]_n和[(AlOMe)₄]_n具有稳定的纳米管结构,在所有研究系统中n=3时具有最稳定的结构．考察发现,[(Al₅O₅)]_n和[(Al₇O₇)]_n两种结构的二聚体具有无规则、扭曲的结构,不能继续增长形成纳米管结构．     

表面粗糙度的变波矢光散射测量方法的研究

提出了表面粗糙度变波矢光散射测量方法，通过散射光强中心亮点光能量的参数ｌｎ，Ｅ随变化的线性关系来确定粗糙度ｗ，对６块粗糙度不同的硅片背面样品进行了实验测量。     

Fractal Characteristics Investigation on Light Scattering from Two Dimensional Rough Surface

A normalized two dimensional band-limited Weierstrass fractal function is used for modeling the rough surface. Based on Kirchhoff theory, an analytic solution of the average scattering field and the variance of scattering intensity are derived with emphasis on examining the relation of fractal dimension with the scattering pattern. The important conclusion is obtained that the diffracted envelope slopes of scattering pattern can be approximated to a slope of linear equation.     

光散射法同时测量气液二元体系的黏度、界面张力和热、质扩散系数的研究

当气液二元体系处于宏观热力学平衡状态时,表面与体相的波动弛豫时间具有不同量级,通过调节散射体积和改变采样时间,利用表面光散射实验系统可以同时探测到来自界面处表面波及体相中温度和浓度的波动信息。本文在已有的表面光散射实验系统上,以正庚烷与二氧化碳二元系统为例,同时实现了该体系黏度、界面张力和热、质扩散系数的测量,其扩展不确定度分布为3.0%,3.7%,20%,4.3%(k=2)。实验所得到的数据与文献进行了对比,其偏差在不确定度范围内,证明了本文提出的测量方法可以实现气液二元体系四种性质的同时测量,且测量精度可以满足一般工程应用。     

煤烟聚集粒子的光散射特性研究(英文)

基于分形理论,用计算机模拟了由球形基本粒子构成的煤烟聚集粒子。利用离散偶极子近似方法(Discrete Dipole Approximation)研究了煤烟聚集粒子的散射特性,讨论了分形煤烟聚集粒子的散射强度随煤烟聚集粒子的分形结构、大小、相对折射率及入射波波长变化情况。     

Extraction of Surface Roughness from the Central δ-peak of Light Scattering Using a Multi-wavelength Ar+ Laser

In this paper, a new light scattering method for measuring the roughness of random surfaces is proposed. The method is based on the relation between the specularly reflected intensity Is, i.e., the central δ-peak intensity and wave vector component kz. The linear fit of the logarithm graph of the normalized central δ-peak intensity Isr versus k2z, whose variation is induced by changing illuminating wavelength, gives the square of the surface roughness w. The roughnesses of 6 silicon backside samples were measured.     

分形凝聚粒子的光散射特性研究

粒子的形状和凝聚对光散射特性有着很大的影响.基于分形生长的受限扩散(DLA)模型,模拟了凝聚粒子的三维空间分形结构,并采用回转半径法计算了凝聚粒子的分形维数.利用离散偶极子近似(DDA)方法研究了纳米石墨凝聚粒子的光散射特性,对于原始粒子数不同的凝聚粒子及分形结构不同的凝聚粒子,数值计算了散射强度和偏振度随散射角的分布...     

微粗糙面上方球形粒子的光散射及其散射截面的计算

基于互易定理研究了光波入射时微粗糙面与其上方球形粒子复合模型的光散射。根据粗糙表面电流积分方程并利用表面微扰展开，得到了微粗糙面表面极化电流的迭代解，给出了耦合电场的计算方法。结合散射耦合场散射矩阵和已有的微粗糙面及球形粒子的散射矩阵，给出了复合模型散射截面的计算公式，数值计算了复合模型的后向散射截面并进行了详细讨论。     

一种动-静态光散射颗粒折射率测量法

提出一种动静态光散射颗粒折射率测量方法.该方法分为三部分,一部分是用动态光散射技术测得颗粒样品的线宽分布函数,然后将此线宽分布连同一组折射率值代入静态光散射公式推算出不同折射率值下的散射光强空间分布;第二部分是用光电探测器测出实际的散射光空间分布;第三部分是将不同折射率下的推算值与实测值做均方偏差运算以做比较,取均方偏差最小时所对应的代入折射率值作为颗粒折射率的最终测量值.此方法对样品的分散度无要求,适用于微米到亚微米级的颗粒物.     

Detection Theory of Polydispersities by Dynamic Light Scattering

ＤｅｔｅｃｔｉｏｎＴｈｅｏｒｙｏｆＰｏｌｙｄｉｓｐｅｒｓｉｔｉｅｓｂｙＤｙｎａｍｉｃＬｉｇｈｔＳｃａｔｅｒｉｎｇＺＨＡＮＧＹｉｘｉｎＺＨＵＴｏｕＺＨＡＮＧＪｉａｎｈｕａ（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＭｅｃｈａｎｉｃｓ，ＷｕｘｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＬｉ...     

可见光波段卷云散射特性的研究

卷云一般分布在对流层上部到平流层下部,主要由各种形状的冰晶粒子组成。卷云散射特性的研究利用了前期建立的单个冰晶粒子散射性质数据库,并且假定卷云中粒子谱分布符合Г分布,计算得出可见光波段卷云平均散射性质：消光效率因子、吸收效率因子、单次散射反照率、非对称因子与有效尺度以及波长的变化关系。其次对计算得出的变化曲线进行分析得...