Нелинейно-оптическая диагностика водорода в газовых смесях

• Автор: Калюжный, Дмитрий Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Ижевск
• Количество страниц: 140 с. : ил.

Глава 1. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ МОЛЕКУЛЯРНОГО ВОДОРОДА В ГАЗОВЫХ СМЕСЯХ

1.1 Хроматографический метод

1.2 Определение концентрации водорода в газовых смесях датчиками

на основе палладия

1.3 Метод топливных элементов для определения концентрации

водорода в газовых смесях

, 1.4 Оптические методы регистрации водорода

1.4.1 Интерферометрический метод

1.4.2 Метод спонтанного комбинационного рассеяния

света

1.4.3 Спектроскопия когерентного антистоксового

рассеяния света
Глава 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НЕЛИНЕЙНО-ОПТИЧЕСКОЙ
ДИАГНОСТИКИ МОЛЕКУЛЯРНОГО ВОДОРОДА
2.1 Спектроскопические параметры молекулы водорода
• 2.1.1 Энергетический спектр молекулы водорода
2.1.2 Ширина линии
2.2. Основы теории КАРС
2.3. Теоретическое рассмотрение ВКР-КАРС диагностики водорода
2.3.1 Диагностика в разреженных газовых смесях
2.3.2 Диагностика в плотных газовых смесях
2.3.3 Влияние столкновений на сигнал ВКР-КАРС
2.3.4 Интерференция нелинейных восприимчивостей при диагностике
малых концентраций водорода в газовых смесях
Глава 3. АНАЛИЗ ВОДОРОДА В ГАЗОВЫХ СМЕСЯХ МЕТОДОМ ВКР-КАРС СПЕКТРОСКОПИИ
3.1 Описание экспериментальной установки и методики
экспериментов
3.1.1 Оптическая схема экспериментальной установки
3.1.2 Оптимизация ВКР-генератора
3.1.3 Автоматизированная система регистрации
3.1.4 Особенности работы установки
3.2 Газовые смеси для экспериментов
3.3 Изучение нерезонансного фона газов
3.3.1 Оценка погрешности измерений по калибровочной
прямой
3.4 Исследование столкновительного сужения Дике в газах
3.5 Наблюдение интерференции нелинейных восприимчивостей
при диагностике водорода в газовых смесях
Глава 4. СИСТЕМА РЕГИСТРАЦИИ ВОДОРОДА В МЕТАЛЛАХ МЕТОДОМ ВКР-КАРС
4.1 Обсуждение задачи экстракции водорода из металлических
материалов
4.2 Установка для выделения газов из металлов импульсным
лазерным воздействием
4.2.1 Установка для экстракции в среде буферного газа
4.2.2 Конструкция комбинированной измерительной кюветы
4.2.3 Магнитная система управления положением образца
4.2.4 Эксперименты по выделению водорода из металлов
лазернъш воздействием
4.3 Макет устройства для выделения газов из металлов методом
вакуум-нагрева
4.3.1 Описание макетной установки

4.3.2 Эксперименты по выделению водорода из металлов
методом вакуум-нагрева
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ

вкладом ^3>т можно пренебречь и величина [1т существенен, зависимость сигнала КАРС от пН2 может оказаться нелинейной из-за интерференции нелинейных восприимчивостей. В силу когерентности процесса рассеяния при КАРС вклады от различных типов молекул в интенсивность рассеянного сигнала не суммируются, а интерферируют [2].
С учетом (2.17) выражение (2.16) преобразуется в следующее:
П1.

- 2~у^Л пН2 + п^г’вс
(2.26)
где Ь - некоторый коэффициент,
/ 2л с4 На
Г =--Л„ , (2.27)
3 кГсо, <Зо
п-па
А= р. (2.28)
Из формулы (2.26) следует, что при Д<0 зависимость /а/(/р2Л) от пИ2 является монотонно возрастающей функцией. Однако при Д>0 функция (2.26) имеет минимум при:
пшш _ п вс, У КС, л (2.29)

В отсутствии молекул детектируемой примеси, сигнал ВКР-КАРС определяется нерезонансным рассеянием на частицах буферного газа:
-~ = Ь(п2ваГ2во) (2.30)
Р *
При Д>0, введение водорода в состав буферного газа будет приводить к уменьшению сигнала, величина которого в точке экстремума будет принимать минимальное значение и определяться следующим выражением: