Оптическое детектирование компонентов газовых и жидких технологических сред в реальном масштабе времени

• Автор: Шнырев, Сергей Львович
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 300 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ПОГЛОЩЕНИЕ И ФЛУОРЕСЦЕНЦИЯ ИЗОТОПОВ МОЛЕКУЛЯРНОГО ЙОДА ШІ2, 12711291, 12% В ГАЗОВЫХ СРЕДАХ В
ВИДИМОЙ ОБЛАСТИ СПЕКТРА
1 Л. Поглощение, излучательная и безызлучательная релаксация молекулярного йода
1.2. Расчетные исследования спектров поглощения и флуоресценции изотопов молекулярного йода
1.3. Экспериментальные исследования спектров флуоресценции изотопов молекулярного йода
1.3.1. Характеристики используемых лазерных источников возбуждения флуоресценции
1.3.2. Методика экспериментальных исследований
1.3.3. Спектры флуоресценции изотопов молекулярного йода в видимой области спектра
Выводы к Главе
ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ БЕЗЫЗЛУЧАТЕЛЬНОЙ РЕЛАКСАЦИИ ВОЗБУЖДЕННЫХ СОСТОЯНИЙ ИЗОТОПОВ МОЛЕКУЛЯРНОГО ЙОДА В ГАЗОВЫХ СРЕДАХ В ВИДИМОЙ ОБЛАСТИ СПЕКТРА
2.1. Столкновительная предиссоциация возбужденных состояний 12.
2.1.1. Самотушение флуоресценции молекул 129І2, ш11291 и ш12 в диапазоне колебательных уровней Ау =
2.1.2. Тушение флуоресценции молекулы 12712 в диапазоне колебательных уровней Ду =
2.2. Колебательно-вращательная релаксация возбужденных состояний
молекулярного йода
Выводы к Главе
ГЛАВА 3. ЛАЗЕРНО-ФЛУОРЕСЦЕНТНОЕ ДЕТЕКТИРОВАНИЕ
ИЗОТОПОВ МОЛЕКУЛЯРНОГО ЙОДА В ГАЗОВЫХ СРЕДАХ
ЗЛ. Исследование факторов, влияющих на точность и чувствительность детектирования изотопов молекулярного йода
3.2. Разработка лазерно-флуоресцентных способов детектирования изотопов молекулярного йода в газах
3.2.1. Способы детектирования, основанные на возбуждении флуоресценции на одной длине волны
3.2.2. Способ детектирования, основанный на возбуждении флуоресценции на двух длинах волн
3.2.3. Способ детектирования, основанный на возбуждении флуоресценции на трех длинах волн
3.3. Измерения концентраций изотопов молекулярного йода в
процессах переработки ОЯТ
Выводы к Главе
ГЛАВА 4. ПОГЛОЩЕНИЕ ЙОДСОДЕРЖАЩИХ ВЕЩЕСТВ В ЖИДКИХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СРЕДАХ, ОБРАЗУЮЩИХСЯ ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ ОЯТ
4.1. Механизмы образования йодсодержащих веществ в жидких технологических средах
4.2. Экспериментальные исследования спектров поглощения 12 и анионов йода
4.2.1. Методика экспериментальных исследований
4.2.2. Поглощение йодат-иона
4.2.3. Поглощение йодид-иона
4.2.4. Поглощение
4.2.5. Поглощение трииодид-иона
Выводы к Главе
ГЛАВА 5. ОПТИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ ДЕТЕКТИРОВАНИЯ ЙОДСОДЕРЖАЩИХ ВЕЩЕСТВ В ЖИДКИХ СРЕДАХ

5.1. Детектирование йодсодержащих веществ в нейтральных жидких средах
5.2. Детектирование йодсодержащих веществ в кислых и щелочных
жидких средах
Выводы к Главе
ГЛАВА 6. ИССЛЕДОВАНИЕ ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА ТОЧНОСТЬ И ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ СПОСОБОВ ДЕТЕКТИРОВАНИЯ ЙОДСОДЕРЖАЩИХ ВЕЩЕСТВ В ЖИДКИХ СРЕДАХ
6.1. Влияние соотношений концентраций йодсодержащих веществ в исследуемой смеси на точность их детектирования
6.1.1. Детектирование йодсодержащих веществ в нейтральных жидких средах
6.1.2. Детектирование йодсодержащих веществ в кислых и щелочных жидких средах
6.1.3. Учет влияния дополнительных факторов на точность способов детектирования йодсодержащих веществ
6.2. Учет влияния рассеивающих примесей на точность способов детектирования йодсодержащих веществ
6.2.1. Анализ процессов светорассеяния на взвесях, образующихся при переработке ОЯТ
6.2.2. Экспериментальные исследования рассеяния лазерного излучения на взвесях частиц
6.2.3. Оптическая схема с применением лазерных
источников излучения
6.3. Детектирование йодсодержащих веществ в реальных условиях процессов переработки ОЯТ
6.3.1. Компонентный состав технологических растворов, образующихся при переработке ОЯТ
6.3.2. Экспериментальные исследования спектров поглощения (Ш2)2+, Ва2+, Бг2+, Сз+, Ш3+, Ос33+ и Се3+

В общем случае с учетом однородного и неоднородного уширений для Г(ыпт) справедливо следующее выражение:
г, ч_ У Г ехр(-(Кю0 / Аю0с)2)с/У
2п У„ у/п (сопт - ю0 - А - ю0Г/с)2 + (у / 2)2 ’
где У — Тест + ТСт (7ест’ ТСт естественная и столкновительная ширина ли-
нии), Асо0 - доплеровская ширина линии поглощения, Г- скорость движения молекулы йода, Д - столкновительный сдвиг центральной частоты линии поглощения, У0 = ^2кТ/М (М- масса молекулы йода).
Однако при описании процессов уширения линий поглощения молекулярного йода нельзя ограничиваться рассмотрением обычной двухуровневой системы. Дело заключается в том, что колебательно-вращательные уровни В-и Х-состояний расщепляются из-за сверхтонкого взаимодействия, обусловленного отличным от нуля ядерным спином. В результате каждая колебательно-вращательная линия поглощения оказывается расщепленной либо на 21 (для нечетных Т”), либо на 15 (для четных 7”) сверхтонких компонент [63, 72, 241, 242]. Расстояние между соседними компонентами составляет, в среднем, 10-20 МГц, что существенно меньше, в частности, доплеровской ширины линии (величина которой в области 500-700 нм должна быть « 200-250 МГц).
В таком случае представляется целесообразным вводить так называемые эффективные константы, характеризующие уширение колебательновращательной линии в целом, и уже форму этой линии с учетом эффективных столкновительной и доплеровской ширин аппроксимировать с помощью (1.4) [243, 244].
Достаточно большое количество имеющихся экспериментальных результатов исследования процессов уширения спектральных линий 12 позволяет сделать следующие заключения относительно количественных характеристик этих констант:
- величины естественной ширины уровней В-состояния йода лежит, пре-