Нелинейная лазерная фотоакустика и спектроскопия неоднородных жидких сред

• Автор: Ошурко, Вадим Борисович
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 302 с. : ил.

I. СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ЛАЗЕРНОЙ ФОТОАКУСТИКИ

И ФОТОФИЗИКИ КОНДЕНСИРОВАННЫХ СРЕД (обзор литературы)

1.1. Механизмы оптоакустической генерации звука

1.2. Теоретическое описание термоупругой оптоакустической

генерации звука

1.3. Экспериментальные проблемы лазерной оптоакустики

1.4. Фотоакустика неоднородных сред

1.5. Фотоакустическая томография

1.6. Нелинейная фотоакустика и фотоакустический отклик воды

1.7. Аномальные свойства и структура воды

ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И МЕТОДЫ
2.1. Лазерные системы
2.1.1.Мощные импульсные лазерные системы
2.1.2.Инфракрасный перестраиваемый параметрический
генератор света
2.1.3.Твердотельный импульсный лазер на красителе
2.2. Аналитические методики
2.2.1 .Комплекс для фотоакустических измерений
2.2.2.Спектрометр комбинационного (рамановского) рассеяния
2.3. Приготовление образцов
III. ЛИНЕЙНЫЙ И НЕЛИНЕЙНЫЙ ФОТОАКУСТИЧЕСКИЙ ОТКЛИК МИКРОЧАСТИЦ В ЖИДКОСТИ (эксперимент)
3.1. Экспериментальная методика

3.2. Фурье-анализ фотоакустических откликов эмульсии и раствора
3.3. Зависимость фурье-спектров отклика от размера частиц
3.4. Зависимость фотоакустического отклика неоднородных сред от
интенсивности излучения
IV. АНАЛИЗ ФОРМЫ СИГНАЛОВ НЕЛИНЕЙНОГО И
ЛИНЕЙНОГО ОТКЛИКА НЕОДНОРОДНЫХ СРЕД (теория и сравнение с экспериментом)
4.1. Общий метод
4.2. Отклик однородной среды
4.3. Отклик одиночных частиц (неоднородностей)
4.4. Отклик ансамбля неоднородностей
V. ОБЩЕЕ ВЫРАЖЕНИЕ ДЛЯ ТЕРМОНЕЛИНЕЙНОГО
ОТКЛИКА И НЕЛИНЕЙНАЯ ФОТОАКУСТИЧЕСКАЯ ТОМОГРАФИЯ
5.1. Фотоакустическая томография
5.2. Экспериментальное наблюдение фотоакустической томографии
в нелинейном режиме
VI. ФОТОАКУСТИЧЕСКОЕ ДЕТКТИРОВАНИЕ СВЕРХНИЗКИХ
КОНЦЕНТРАЦИЙ
6.1. Отклонения калибровочных кривых от линейной зависимости
6.2. Акустический отклик в двух режимах генерации звука
VII. ЗАВИСИМОСТЬ ФОТОАКУСТИЧЕСКОГО ОТКЛИКА ОТ НАДМОЛЕКУЛЯРНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ ПОГЛОТИТЕЛЯ:
ионы в водных растворах
7.1. Фотоакустические спектры растворов солей

7.1.1 Вероятность примесного поглощения при малых концентрациях
7.2. Сравнение концентрационных зависимостей ФА отклика и спектров комбинационного рассеяния в растворах
7.3. Прямая проверка возможности анализа структуры воды в ионных растворах методом лазерной фотоакустики
VIII. НЕЛИНЕЙНОЕ ПОГЛОЩЕНИЕ В ОН-ВАЛЕНТНОЙ ПОЛОСЕ И НЕОДНОРОДНАЯ СТРУКТУРА ВОДЫ
8.1. Эффект просветления ОН-колебательной полосы воды при резонансном лазерном воздействии с различными длинами волн
8.2. Спектры комбинационного (рамановского) рассеяния воды при резонансном ИК-лазерном воздействии с различными длинами волн
8.3. Смещение полосы поглощения: интерпретация экспериментов по нелинейно-оптическим свойствам воды
8.4. МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ВОДЫ: ИНТЕРПРЕТАЦИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ.
8.4.1. Молекулярно-кинетическая теория воды.
8.4.2. Стационарное решение: аномалии воды
8.4.2. Нестационарное решение: моделирование лазерного воздействия
8.5 О ФОТО АКУСТИЧЕСКОЙ ГЕНЕРАЦИИ В ВОДЕ ПРИ 4° С
IX. МЕТОД ДВУХКВАНТОВОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ
КОМБИНАЦИОННЫХ (РАМАНОВСКИХ) КОЛЕБАТЕЛЬНЫХ ПЕРЕХОДОВ С АКУСТИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКОЙ
9.1 Оптическая кавитация

Параметр тр - характерная постоянная времени релаксационного процесса, т.е. перестройки кластерной структуры. На рис. 1.6 приведены результаты эксперимента [38] и теоретического расчета [40], в котором эта постоянная релаксации подбиралась так, чтобы обеспечить наилучшее соответствие.
Однако, результаты измерения поглощения звука в воде и диэлектрической проницаемости не подтверждают существование такого релаксационного процесса. Поэтому вопрос о происхождении акустического сигнала при температуре 4° С в воде, по-прежнему, ясен еще не полностью.
При более высоких интенсивностях излучения, выше кавитационного порога в работе , например [41], в воде наблюдается довольно сложная зависимость формы акустического импульса и сложное угловое распределение звуковой волны. При этом наблюдается большое число различных сложных эффектов [41]. В [10] попытки объяснить эти многочисленные явления резюмируются следующим образом : «сложность явлений, происходящих в тонком приповерхностном слое воды еще не позволяет дать полного теоретического описания».
1.7.АНОШЛЬНЫЕ СВОЙСТВА И СТРУКТУРА ВОДЫ.
Итак, как видно из предыдущей части, большинство не совсем ясных вопросов фотоакустики связаны с лазерным возбуждением звука именно в воде.
Вода - самая распространенная среда для фотоакустических экспериментов.