Бесконтактная диагностика жидкостей и их слоев на основе термокапиллярного эффекта, индуцированного пучком лазера

Тарасов, Олег Александрович

Бесконтактная диагностика жидкостей и их слоев на основе термокапиллярного эффекта, индуцированного пучком лазера тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.04 ВАК РФ

Тарасов, Олег Александрович АВТОР

кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Тюмень МЕСТО ЗАЩИТЫ

2004 ГОД ЗАЩИТЫ

02.00.04 КОД ВАК РФ

Диссертация по химии на тему «Бесконтактная диагностика жидкостей и их слоев на основе термокапиллярного эффекта, индуцированного пучком лазера»

Автореферат диссертации на тему "Бесконтактная диагностика жидкостей и их слоев на основе термокапиллярного эффекта, индуцированного пучком лазера"

На правах рукописи

ТАРАСОВ Олег Александрович

БЕСКОНТАКТНАЯ ДИАГНОСТИКА ЖИДКОСТЕЙ И ИХ СЛОЕВ НА ОСНОВЕ ТЕРМОКАПИЛЛЯРНОГО ЭФФЕКТА, ИНДУЦИРОВАННОГО ПУЧКОМ ЛАЗЕРА

02.00.04 - «Физическая химия»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Тюмень - 2004

Работа выполнена на кафедре радиофизики Тюменского государственного университета в лаборатории «Жидкостные микрогравитационные технологии»

Научный руководитель кандидат физико-математических наук,

доцент

Безуглый Борис Антонович

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор

Кислицын Анатолий Александрович

кандидат физико-математических наук, Крикунов Владимир Владимирович

Ведущая организация Институт физической химии РАН,

г. Москва

Защита состоится 27 мая 2004 г. в / У час. ОО мин. на заседании диссертационного совета К 212.274.04 в Тюменском государственном университете по адресу: 625003, г. Тюмень, ул. Перекопская 15а, ауд. Н8 Физического факультета ТюмГУ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тюменского государственного университета.

Автореферат разослан 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат химических наук, ст. преподаватель

Т. П. Котова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Первые работы, посвященные исследованию фотоиндуцированной термокапиллярной (ТК) конвекции, появились около четверти века тому назад, однако, в большинстве из них не были раскрыты ценные для химической технологии и физико-химических методов анализа свойства этого явления:

1) Индуцирующий пучок лазера, отраженный от деформированной ТК вихрем свободной поверхности жидкости, несет обширную информацию о протекающих конвективных процессах. Это позволяет определять ряд физико-химических характеристик жидкости, параметров ее слоя и подложки;

2) Вид получаемой информации - ТК отклик, представляющий собой интерференционную картину, которая легко поддается автоматизированной обработке;

3) Высокая чувствительность ТК отклика к характеристикам жидкости и параметрам ее слоя;

4) Возможность бесконтактного формирования конвективного вихря в замкнутом объеме, которая позволяет исследовать токсичные, агрессивные, радиоактивные, и находящиеся в экстремальных физических условиях жидкости. Достаточно обеспечить оптический доступ к слою жидкости через прозрачное окно;

Кроме того, ТК течения, вызываемые источниками света, могут проявляться в микромасштабе, поэтому этот тип конвекции перспективен для использования в микрофлуидике и комбинаторной химии.

В данной работе выяснена возможность использования ТК отклика для лазерной диагностики жидкостей. Показано, что из геометрии отклика можно извлечь информацию о таких параметрах слоя жидкости как его толщина, и кривизна свободной поверхности, что важно для нефтеперерабатывающей и лакокрасочной промышленности, а также для жидкостных космических технологий. Зависимость формы ТК отклика от величины и знака статической кривизны свободной поверхности применена для усовершенствования метода

наклонной пластинки измерения краевого угла смачивания, который может быть использован при создании прецизионного прибора для физико-химического анализа. Предложено использовать оптические свойства ТК углубления в микро- и оптоэлектронной промышленности и в адаптивной оптике. В частности, разработано зеркало-трансформатор распределения интенсивности в пучке лазера.

Цель работы - исследование ТК конвекции, индуцированной лазерным пучком, и разработка на основе этого явления новых методов лазерной диагностики жидкостей и их слоев для физико-химического анализа в лабораториях и на производстве.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1. Проведено комплексное исследование ТК отклика в диапазоне толщин слоя жидкости и мощности пучка, начиная с момента обнаружения деформации свободной поверхности слоя и заканчивая ТК разрывом слоя, в зависимости от физико-химических свойств жидкости.

2. Исследованы размер и форма ТК отклика в зависимости от толщины слоя и мощности индуцирующего конвекцию пучка для жидкостей различных химических классов.

3. Изучено поведение ТК отклика при наличии одномерной статической кривизны свободной поверхности жидкости, возникающей вследствие смачивания двух плоскопараллельных пластинок из разных материалов жидкостями из разных классов.

4. Доказано свойство аддитивности статической кривизны жидкого мениска и динамической кривизны ТК углубления. Продемонстрировано использование этого свойства для усовершенствования метода наклонной пластинки измерения краевого угла смачивания.

5. Впервые проанализировано поведение мениска при наклоне пластинки с различным по отношению к поверхности раздела жидкость/газ положением оси вращения пластинки при различных углах ее смачивания жидкостью.

6. Исследовано влияние подложки в виде вытянутого бруска на динамическую кривизну ТК углубления и форму ТК отклика. Показано, что это влияние можно использовать для определения вязкости жидкости.

7. Изучены оптические свойства центральной части ТК углубления в случаях плоскопараллельного слоя жидкости, одномерного статического мениска жидкости, слоя жидкости на подложке-бруске, а также круглого и эллиптичного сечения индуцирующего пучка.

По существу, разработан новый подход к лазерной диагностике жидкости, основанный на ее поверхностных свойствах, в отличие от традиционной лазерной спектроскопии, где используют зависимость от температуры объемных свойств вещества, рис. 1.

Практическая ценность. Разработан способ измерения толщины тонкого слоя прозрачной жидкости и способ бесконтактного контроля плоскостности свободной поверхности жидкости. Усовершенствован метод наклонной пластинки измерения краевого угла смачивания. Оптические свойства ТК углубления применены при разработке зеркала-трансформатора гауссова светового пучка и способа его изготовления.

Достоверность полученных результатов основана на тщательной разработке методик экспериментов, и подтверждается их сравнением с данными, полученными другими способами.

На защиту выносятся:

1. Результаты экспериментального исследования явления ТК конвекции, индуцированной тепловым действием лазерного излучения.

2. Новые способы диагностики жидкости и их слоев:

• измерение толщины тонкого слоя прозрачной жидкости,

• контроль плоскостности свободной поверхности жидкости,

• измерение краевого угла смачивания.

конгрессе, Москва, август-сентябрь 1997; Международной конференции по коллоидной химии и физико-химической механике, Москва, октябрь 1998; Международной конференции "Передовые технологии на пороге XXI века" Москва, октябрь 1998; Первой конференции Международной ассоциации Марангони, Гиссен, Германия, октябрь 2001; XII Международной конференции "Поверхностные силы", Звенигород, июнь-июль 2002; XVI Международной конференции "Химия на межфазных поверхностях", Владимир, май 2003; опубликованы в работах, и явились основой изобретений, защищенных патентами РФ.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 23 работы, из них - 4 статьи в академических журналах и 4 патента РФ.

Структура работы Диссертация состоит из введения, пяти глав, двух приложений, заключения и списка литературы. Полный объем работы 197 стр., включая 96 рис. и 12 табл. Библиография содержит 219 наименований.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении рассмотрено современное состояние исследований в области фотоиндуцированной капиллярной конвекции, обоснована актуальность темы, сформулирована цель работы, кратко изложено ее содержание.

Первая глава содержит феноменологическое описание и физические основы явления ТК конвекции, вызванной тепловым действием лазерного излучения. Приведен критический обзор теоретических и экспериментальных работ по ТК конвекции. Составлена классификация основных фототермических методов диагностики текучих сред и указано место нового подхода, развиваемого в данной работе, рис. 1.

Во второй главе представлены результаты экспериментального исследования оптических свойств ТК углубления в зависимости от мощности индуцирующего пучка и толщины слоя жидкости. Изучено поведение тонких слоев при их ТК разрыве, и толстых слоев, в которых ТК течение практически не деформирует свободную поверхность жидкости. Полученные результаты

Рис. 1. Классификация основных фототермических эффектов и основанные на них методы лазерной диагностики.

использованы для разработки нового способа измерения толщины тонкого оптически прозрачного слоя жидкости.

Схема установки показана на рис. 2. Здесь 1 лазер ЛГ-111

(Л = 633 нм), 2 светофильтр, 3 и 4 зеркала, 5 и 6 экраны Щ и 7 чашка Петри с внутренним диаметром 104 мм, 8 подложка (эбонитовая диаметром 55 мм и высотой 6 мм, или карболитовая 40x40x4 мм3), 9 слой жидкости, 10 цилиндр Стефана высотой 11 см, 11 микрометрический треножник. Оптический путь луча от выходного зеркала лазера до слоя был равен 60 см, а от жидкого слоя до экранов = 163 см, соответственно. Пучок лазера имел в

сечении форму эллипса с диаметрами на подложке Показаны также

негатив модовой структуры лазерного пучка и негатив ТК отклика.

Толщину слоя жидкости, к,

задавали с помощью отрезка

калиброванной проволочки

диаметром и длиной

4 мм, отрихтованного между поверхностями фотопластинок. Проволочку помещали на подложку в точку падения пучка лазера. При перекрытом пучке наблюдали за свободной

Рис. 2. Принципиальная схема установки,

ф[<> У ©¡I

¿г_ , Ор12_10

поверхностью жидкости вблизи проволочки в скользящих отраженных лучах квазиточечного источника. Поверхность была заметно искривлена, если проволочка выступала из слоя на несколько микрометров. Жидкость добавляли варипипеткой примерно по 20 мкл, и с момента, когда свободная поверхность становилась плоской, считали, что толщина слоя равна диаметру проволочки. Затем проволочку перемещали на край подложки, капая перед ней жидкость взятую из объема чашки. Описанный метод задания к имеет погрешность около 10 мкм, которая определяется, в основном, гистерезисом угла смачивания стенок сосуда. Для уменьшения испарения слоя под действием токов воздуха использовали цилиндр Стефана. Толщину слоя меняли добавляя или отбавляя варипипеткой известный объем жидкости. Дождавшись стационаризации отклика, измеряли его диаметр на двух экранах.

Зависимость диаметра отклика от толщины слоя жидкости С толщиной слоя диаметр отклика уменьшается, что объясняется следующим образом, рис. 3. При увеличении к градиент Т на свободной поверхности уменьшается, рис. 3 а. Это вызывает падение скорости, и, ТК течения и, следовательно, увеличение радиуса кривизны, Я, профиля свободной поверхности, рис. 3 б. Фокусное расстояние, /, ТК зеркала увеличивается, что и приводит уменьшению диаметра, Б, отклика, рис. 3 в.

Расчет фокусного расстояния ТК углубления На рис. 4 а показаны зависимости У (Л), для трех значений мощности

пучка. Зависимости для Р = 3.4 мВт хорошо аппроксимируются прямой, а для Р = 7.6 и 16.6 мВт - параболой. Различие между значениями f для кривых с одинаковой Р, но вычисленных разными методами составляет в среднем 15 %.

Рассчитанные по данным эксперимента значения / дали совпадение с точностью 2 см с результатами их непосредственного определения, когда экран помещали в фокус отраженного от слоя пучка. Зависимости /(Р) хорошо

аппроксимируются функциями вида Р где а и 0.8, рис. 4 б. Уменьшение / с ростом Р связано с увеличением температуры в области нагрева.

По полученным значениям / можно оценить максимальную скорость, V, течения в ТК вихре, приняв центральную часть углубления сферической с радиусом кривизны Я, и приравняв динамическое и лапласово давления:

(а) (б) (в)

Рис. 3. Качественная иллюстрация уменьшения диаметра ТК отклика с ростом толщины жидкого слоя, (а) Распределение температуры на свободной поверхности для гауссова пучка. При Л| <Лг выполняется ДТУДг > ДГ2/ДГ, и, следовательно, ^асГГ| > ас!Тг. (б) Профиль жидкой поверхности деформированной осесимметричным ТК течением, (в) Оптические свойства ТК зеркала. Для наглядности, величины Я преувеличены, а пропорциональность Л <» 2Рне соблюдается.

ри2/2=2сг/Л«сг// откуда и*(2а/р/У2 (1-2)

С учетом (2), приняв зависимость /"(Л) линейной, и допустив а = 1, получим

Соотношения (3-4) качественно согласуются с данными А. Бенара1 который мм

f, мм

Рис. 4. Зависимость фокусного расстояния ТК зеркала в случае слоя бензинового спирта на эбонитовой подложке-пластине: (а) от толщины слоя для различных мощностей пучка: 1,2 — Р - 3.4 мВт; 3,4 - 7.6 мВт; 5, б - 16.6 мВт; (б) от мощности индуцирующего пучка для слоев различной толщины: 1,2 - h = 295 мкм; 3,4 - 415 мкм; 5,6 - 530 мкм. Четные кривые соответствуют расчету /*по диаметрам отклика на двух экранах, а нечетные - по диаметру пучка на слое и диаметру отклика на дальнем экране.

" Benard Н. // Ann. Chem. Phys. Ser., 7. - 1901. - Vol. 23. - No 62.

показал, что разница высоты поверхности в пределах гексагональной ячейки прямо пропорциональна перепаду температур между дном сосуда и свободной поверхностью и обратно пропорциональна толщине слоя. Соотношение (4) показывает, что в исследованном диапазоне вязкостей кинетическая энергия ТК течения растет прямо пропорционально мощности пучка. Другими словами, КПД преобразования световой энергии в кинетическую энергию ТК течения остается постоянным в исследованном диапазоне мощностей пучка.

Метод измерения толщины оптически прозрачного слоя жидкости

Поскольку вызванная пучком лазера ТК конвекция наблюдается в слоях жидкостей тоньше нескольких мм, а диаметр ТК отклика очень чувствителен к изменению толщины слоя, то это наводит на мысль использовать отклик для бесконтактного контроля толщин тонких жидких слоев. Для заданной системы жидкость/подложка можно построить зависимость и затем использовать

ее как калибровочную.

Для определения разрешающей способности нового метода была рассчитана зависимость отношения - приращение диаметра отклика,

отвечающее приращению толщины слоя АН, рис. 5 а. В слоях близких к ТК разрыву АИ/АИ достигает 4.6 мм/мкм, а в середине диапазона измерений

Д/5/Лй, мм/мкм ДА, %

А, мкм А, мкм

(а) (6)

Рис. 5. Зависимость (а) отношения приращения диаметра отклика к приращению толщины слоя, и (б) относительной погрешности определения толщины слоя новым методом на примере слоя октана на эбонитовой подложке при мощности пучка 5.5 мВт.

порядка 0.15 мм/мкм.

При оценке относительной погрешности определения толщины слоя погрешность измерения Б приняли равной 1 мм. В диапазоне толщин слоев от

критической толщины ТК разрыва слоя, указанная

погрешность лежит в интервале от 0.3 - 0.6 до 2 - 2.5 %, а при к = 850 мкм не превышает 5 - 6 %, рис. 5 б.

В третьей главе подтверждено свойство аддитивности статической кривизны жидкого мениска, и динамической кривизны ТК углубления, Это свойство использовано для разработки способа контроля плоскостности свободной поверхности жидкости.

Указанное свойство четверть века тому назад экспериментально обнаружил Б.А. Безуглый, однако полученные результаты носили качественный характер. Вывод об аддитивности был сделан лишь на основании поведения формы отклика . Прямое определение величин и доказательство

соотношений

Хь + Х<1 и XI =Ха (5)

где - кривизны свободной поверхности жидкости для ограниченного

и неограниченного по горизонтали слоя, отсутствовало.

Здесь схема установки аналогична, показанной на рис. 2, за исключением того, что для создания одномерной статической кривизны свободной поверхности использовали две пластинки, расстояние между которыми, /, выставляли с помощью микрометров. Измеряли стационарные диаметры отклика для ограниченного и неограниченного слоя соответственно,

и рассчитывали радиусы кривизны поверхности соответствующие

неограниченному и ограниченному по горизонтали слою. Для прямого

21 В случае двух бесконечно длинных плоских границ, помещенных симметрично относительно точки падения луча, когда менисх имеет одномерную кривизну, отклик имеет форму эллипса.

определения статической кривизны, индуцирующий пучок ослабляли

настолько, чтобы он не вызывал ТК деформации. После этого на экранах измеряли диаметр пучка для ограниченного слоя, который в этом случае определялся лишь статической кривизной мениска.

Если аддитивность статической и динамической ^ кривизн

выполняется, то как следует из (5), разница между значениями должна давать величину , На рис. 6 показано сравнение зависимостей Хз0) и ХьО) ~ рассчитанных по данным эксперимента. Т.к. эти зависимости

хорошо совпадают, то свойство аддитивности можно считать доказанным.

Оценку чувствительности ТК отклика к величине статической кривизны провели по данным рис. 6. Статический мениск приобретает в центре между пластинками экспериментально обнаружимую кривизну при / = 3.5 см. При этом =0.0009 мм"1, чему соответствует радиус кривизны мениска 1.1м.

Рис. б. Сравнение зависимостей кривизны статического мениска, и разницы кривизн поверхности жидкости, для ограниченного и неограниченного по горизонтали слоя от расстояния между пластинками

В четвертой главе описан усовершенствованный метод наклонной пластинки (МНП) измерения краевого угла смачивания, основанный на высокой чувствительности формы ТК отклика к статической кривизне мениска.

Выполнен анализ поведения мениска при наклоне пластинки с различным по отношению к свободной поверхности положением оси вращения, табл. 1.

Табл. 1. Краевые углы, формируемые в момент установления плоскостности свободной поверхности жидкости у наклоняемой пластинки'.

Положение оси вращения пластинки Увеличение наклона пластинки Уменьшение наклона пластинки

вне жидкости максимально возможный ва минимально возможный вг

на линии раздела фаз минимально возможный 0Г максимально возможный ва

в жидкости максимально возможный ва, если И< 1— tgffamю. \Р8 минимально возможный вг, если Ъ < — (¿0Г т,„

Примечания:

1. При колебаниях жидкости, углы 0а будут меньше максимально возможных, датЯл-

В усовершенствованном МНП используют две плоские симметрично наклоняемые пластинки, а момент, когда свободная поверхность жидкости вблизи пластинок становится плоской контролируют по форме ТК отклика. Форму отклика удобно характеризовать коэффициентом одномерной статической деформации К = (И/,/О/)—I. Для вогнутой свободной поверхности жидкости К > О, для выпуклой К < О, и для плоской К = 0.

Рис. 7. Зависимость коэффициента одномерной статичесхой деформации от угла наклона пластинок в системе бутанол-1/тефлон

На рис. 7 показана зависимость коэффициента К от угла наклона пластин, ОС, в системе бутанол-1/тефлон. Кривые 1,2 соответствуют уменьшению угла наклона пластинок от 39 до 28°, а кривые 3,4- увеличению от 50 до 58°. Кривые 1,3 отвечают толщине слоя жидкости 435 мкм, а кривые 2,4 - 530 мкм. Совпадение кривых, снятых при разной толщине, говорит о том, что толщина слоя не влияет на эксцентриситет ТК отклика в указанном диапазоне. Пересечение экспериментальных кривых с прямой К =0 наступает в момент смены знака статической кривизны поверхности, когда <Х = 0. Экспериментальные зависимости вблизи значений а, когда знак кривизны менялся, аппроксимированы методом наименьших квадратов. Метод сидячей капли (МСК) дал близкие (в пределах экспериментальной погрешности) результаты с усовершенствованным МНП, табл. 2. Из-за отсутствия необходимого оборудования тестовые измерения не были выполнены.

Табл. 2. Результаты измерения краевого ута усовершенствованным МНП и МСК

Система А вг, град во, град.

бутанол-1 / тефлон 435 мкм 33.3 ±0.5 54.1 ±0.6 (МСК) 54.3 ±1.0

530 мкм 33.5 ±0.4 54.3 ±0.5

о-ксилол / тефлон 550 мкм 46.8 ±0.6 56.3 ±0.6 (МСК) 56.9 ±1.0

620 мкм 46.4 ±0.6 56.9 ±0.5

бензиловый спирт / тефлон 280 мкм 62.3 ± 0.4 80.7 ±0.8 (МСК) 80.5 ± 1.0

340 мкм 60.6 ± 0.7 80.2 ±0.8

В пятой главе исследовано влияние формы подложки на динамическую кривизну ТК углубления и форму отклика. Полученные зависимости могут быть применены для разработки зеркала-трансформатора распределения интенсивности в лазерном пучке и для определения вязкости жидкости.

В экспериментах использовали установку, рис. 2, где подложкой 8 служил прямоугольный брусок (карболит или эбонит

Эллиптичный пучок лазера ориентировали так, чтобы его больший диаметр был расположен вдоль длинной стороны бруска. При этом два темных пятна,

симметрично расположенные в распределении интенсивности пучка (рис. 2, сечение А-А'), лежали на линии параллельной оси бруска и служили удобными метками для контроля положения осей в падающем пучке и отклике, рис. 8.

Отклик в случае слоя на бруске имел вид эллипса, рис. 8, фото 3-5, причем его больший диаметр Dj соответствовал направлению поперек подложки, а меньший — вдоль". Такой вид отклика объясняется тем, что углубление имело форму лодочки, которую легко наблюдать в скользящих лучах, отраженных от жидкой поверхности. Поперек бруска кривизна ТК зеркала больше, а его фокусное расстояние f меньше, рис. 8.

На рис. 9 а показана зависимость Д|2 = /от толщины слоя октана для подложек разной ширины. Видно, что с увеличением ширины подложки форма отклика стремится к круглой. Это связано с тем, что ширина подложки становится сравнимой с диаметром ТК вихря, (¡и, о чем можно судить по. величине горизонтального диаметра ТК углубления, ф, табл. 3.

Табл. 3. Диаметр ТК углубления в направлении поперек подложки в 300 мкм слое различных жидкостей при 25 °С.

Жидкость октан бутанол-1 бенз иловый спирт,

Подложка эбонит эбонит карболит

Л мВт 0.9 0.9 16.6

ф, мм 8-10 5-6 15-20

140 170 200 230 260 290 125 140 155 170 185 200 215

Рис.9. Зависимость отношения диаметров отклика от толщины слоя (а) октана и (б) бутанола-1 в случае эбонитовых подложек различной ширины: (1) - 4 мм, (2) - 6 мм, (3) 8 мм. Р = 0.9 мВт, ¿= 135 см. Для сравнения на рис. 9 б дана зависимость (4) для октана при ширине подложки 8 мм.

Аналогичные зависимости для бутанола-1 показаны на рис.95. На подложках шириной 6 и 8 мм отклик был круглым в пределах погрешности оценки Д|2. равной ±0.03. Это согласуется с тем, что для бутанола-1 ф был меньше ширины подложек.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

В работе экспериментально исследована возможность применения ТК конвекции, индуцированной пучком лазера, для диагностики жидкостей и их слоев. Наиболее существенные результаты следующие:

1. Разработан способ задания толщины слоя жидкости по калиброванной проволочке известного диаметра, погрешность которого не превышает 10 мкм.

2. Высокая чувствительность диаметра ТК отклика к толщине жидкого слоя положена в основу бесконтактного метода ее измерения. В интервале толщин ~ 10 мкм погрешность этого метода не превышает 1 -2 мкм, а в интервале ~ 300 мкм не превышает 10-15 мкм. Подбором мощности пучка можно сохранять высокую чувствительность метода в диапазоне не уже 150 - 800 мкм.

3. Экспериментально доказана справедливость принципа аддитивности статической и динамической кривизн поверхности жидкости. Этот принцип использован для разработки метода измерения одномерной статической кривизны поверхности жидкости, и для усовершенствования метода наклонной пластинки измерения краевого угла смачивания.

4. Впервые проанализировано поведение мениска при наклоне пластинки с различным по отношению к поверхности раздела жидкость/газ положением оси вращения (см табл. 1).

5. Показано, что с увеличением толщины слоя фокусное расстояние центральной части ТК углубления растет практически линейно, а с увеличением мощности пучка - уменьшается по степенному закону.

6. Установлено, что подложка в виде бруска влияет на динамическую кривизну ТК углубления. В направлении поперек подложки кривизна становится больше, чем вдоль нее, что связано с более высокими потерями на вязкое трение для ТК течения вдоль бруска. При этом отклик имеет вид эллипса, эксцентриситет которого зависит от вязкости жидкости, что можно использовать для ее определения.

7. В случае слоя жидкости на подложке-пластине, эллиптичность сечения

индуцирующего пучка приводит к отклонению формы отклика от круглой. Эксцентриситет отклика растет с толщиной слоя и убывает с мощностью пучка.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Bezuglyi B.A., Shepelenok S.V., Tarasov O.A. Laser flatness control of the liquid surface. // 2nd Int. Aerospace Congress (IAC'97). Abstracts. - Moscow, Russia. STC 'Petrovka'. 1997 -P. 244.

2. Безуглый Б.А., Тарасов О.А., Федорец А.А. Лазерный метод контроля плоскостности свободной поверхности жидкости // Передовые технологии на пороге XXI века: международная конференция: Тезисы. Ч. 2. - Москва, НИЦ "Инженер", 1998 - С. 370.

3. Bezuglyi B.A., Tarasov O.A., Fedorets A.A. Application of photoinduced thermocapillary effect for the improvement of tilting plate method. // International Conference of Colloid Chemistry and Physical-Chemical Mechanics: Abstracts. - Moscow, MSU, 1998 - P. 414.

4. Безуглый Б.А., Тарасов О.А., Шепеленок СВ. Применение термокапиллярного эффекта для контроля плоскостности жидкой поверхности. // Вестник Тюменского госуниверситета. - 1998. - № 2. - С. 66-71.

5. Безуглый Б.А., Федорец А.А.. Тарасов О.А., Шепеленок СВ., Иванова. Н.А. Фотоиндуцированная капиллярная конвекция. - Отчет о НИР. // ВИНИТИ, № ГР 01.99.00 04786, инв. № 0299.00 05481. - 1999.-40 с.

6. Безуглый Б.А., Тарасов О.А., Федорец А.А. Применение термокапиллярного эффекта для измерения толщины тонкого слоя жидкости. // Вестник Тюменского госуниверситета. -

2000.-№3.-С. 64-67.

7. Безуглый Б.А., Тарасов О.А., Федорец А.А. Применение термокапиллярного эффекта для i усовершенствования метода наклонной пластинки измерения краевых углов смачивания. // Вестник Тюменского госуниверситета. - 2000. - № 3. - С. 64-67.

8. Патент РФ № 2149353. Способ измерения толщины тонкого слоя прозрачной жидкости. Безуглый Б.А., Тарасов О. А., Федорец А.А., Шепеленок СВ. - Бюл. № 14 // Изобретения. -2000.

9. Патент РФ №2161322. Зеркало-трансформатор гауссова светового пучка в пучок с заданным по радиальному закону распределением интенсивности, и способ его изготовления с параметрами контролируемыми в процессе изготовления. Безуглый Б.А., Тарасов О.А., Федорец А.А. - Бюл. № 36 // Изобретения. - 2000.

10. Патент РФ № 2158898. Способ бесконтактного контроля плоскостности поверхности. Безуглый Б.А., Тарасов О.А., Федорец А.А. - Бюл. № 31 // Изобретения. - 2000.

11. Безуглый Б.А., Тарасов О.А., Федорец А.А. Усовершенствованный метод наклонной пластинки измерения краевого угла смачивания. // Коллоидный журнал. - 2001. - № 6. -С.735-741.

12. Безуглый Б.А., Федорец А.А., Тарасов О.А. Применение индуцированной лазерным излучением капиллярной конвекции в методах бесконтактного контроля реологических характеристик органических жидкостей и степени загрязнения воды органическими -примесями. - Отчет о НИР. // ВИНИТИ, № ГР. 02.200.1 07533, инв. №01. 2001103608. -

2001.-62 с.

13. Bezuglyi В.Л., Fedorets A.A., Ivanova N.A., Tarasov O.A. Photoinduced capillary effect in the MOMLS-technologies. // First Conference of the International Marangoni Association. -Giessen, Germany, 2001 - P. 82-83.

14. Bezuglyi B.A., Fedorets A.A., Tarasov O.A. Laser diagnostics of liquids and its layers. // First Conference of the International Marangoni Association. - Giessen, Germany, 2001 - P. 84-85.

15. Безуглый БА., Тарасов ОА. Оптические свойства термокапиллярного углубления // Оптика и спектроскопия.- 2002. - том 92. - № 4. - С.609-613.

16. Безуглый БА., Федорец АА., Тарасов ОА., Иванова НА., Зуева А.Ю. Фотоиндуцированная капиллярная конвекция - новое капиллярное явление. - Отчет по гранту РФФИ № 01-01 -652-а. // URL: http://library.intra.ru. - 2002..

17. Безуглый Б.А., Федорец А.А., Тарасов ОА., Чаппаров Ф.Х. Применение индуцированной лазерным излучением термокапиллярной конвекции для диагностики жидкостей и их слоев, контроля и преобразования параметров лазерных пучков. - Отчет по губернаторскому гранту поддержки молодых ученых. // ВИНИТИ, № ГР. 01.200.20 0837, - 2002. - 58 с.

18. Патент РФ №2178163. Способ измерения углов смачивания с помощью наклонной пластинки, основанный на использовании эффекта индуцированной лазерным пучком термокапиллярной конвекции. Безуглый Б.А., Тарасов О.А., Федорец А.А. - Бюл. № 1 // Изобретения. - 2002.

19. Bezuglyi BA., Tarasov OA., Fedorets A.A. Improved tilting-plate method for measuring contact angles. // XII International Conference "Surface forces". Abstracts. - Moscow, Russia, July 2002-P. 136.

20. Безуглый БА., Тарасов ОА. Влияние эллиптичности индуцирующего пучка на форму термокапиллярного отклика. // Оптика и спектроскопия. - 2003. - том 94. - № 2. - С. 259263.

21. Bezuglyi B.A., Tarasov O.A., Fedorets A.A. Improved tilting-plate method for measuring contact angles // 16-я Европейская конференция по химии межфазных поверхностей: Тезисы докладов. Владимир, Россия, Май 2003. - Издательство УНЦ ДО, Москва, - С. 81.

22. Bezuglyi B.A., Tarasov О.А. The additivity of the dynamic curvature of thermocapillary depression and the static curvature of liquid meniscus // 16-я Европейская конференция по химии межфазных поверхностей: Тезисы докладов. Владимир, Россия, Май 2003. -Издательство УНЦ ДО, Москва, - С. 82.

23. Безуглый Б.А., Тарасов О.А. Чувствительность термокапиллярного метода измерения толщины слоя прозрачной жидкости на горизонтальной поглощающей поверхности. // Письма в ЖТФ. - 2004. - том 30. - № 4. - С. 20-24.

ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Bell A.G. // Am. J. Sci. Vol. 20, p. 305 (1980).

2. Tyndall J. //Proc. Roy. Soc. London, Vol. 31, p. 307 (1881).

3. Reontgen W.G.//Philos.Mag., Vol. 11, p. 308(1881).

4. Gordon J.P. et. al. // Bull. Am. Phys. Soc. Vol. 9, p. 501 (1964).

5. Воссага А.С. et. al.//Appl Phys. Lett Vol 36, p 130(1979).

6. Bezuglyi BA// PhD Thesis. MSU. Moscow (1983).

7. Da Costa G.,CalatroniJ.//Appl. Opt. Vol. 17,No. 15, p. 2381 (1978).

Подписано в печать 27.04.04. Тираж 100 экз. Объем 1,0 уч.-изд. л. Формат 60x84/16. Заказ 270.

Издательство Тюменского государственного университета 625000, г. Тюмень, ул. Семакова, 10. Тел./факс (3452) 46-27-32; E-mail: izdatclstvo@utmn.ru

«И763

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата физико-математических наук, Тарасов, Олег Александрович

Список используемых сокращений и обозначений.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Классификация типов конвекции.

1.2. Классические капиллярные эффекты.

1.3. Влияние термогравитационного механизма на термокапиллярную конвекцию.

1.4. Нестационарная термокапиллярная конвекция.

1.5. Термокапиллярная конвекция при неоднородном нагреве.

1.6. Фотоиндуцированная термокапиллярная конвекция.

1.7. Механизм фотоиндуцированной термокапиллярной конвекции.

1.8. Поле скоростей термокапиллярного вихря.

1.9. ТК отклик и его связь с профилем ТК углубления.

1.10. Зависимость ТК отклика от характеристик жидкости и параметров ее слоя.

1.11. Капиллярная конвекция в современных наукоемких технологиях.

1.12. Роль капиллярной конвекции в космическом материаловедении.

ГЛАВА И.

ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТЕРМОКАПИЛЛЯРНОГО УГЛУБЛЕНИЯ В ЖИДКОМ СЛОЕ НА БЕСКОНЕЧНО ПРОТЯЖЕННОЙ ПОДЛОЖКЕ.

2.1. Экспериментальная установка и методика эксперимента.

2.2. Причины, приводящие к погрешности измерения диаметра отклика.59 ■I 2.3. Зависимость диаметра отклика от толщины слоя жидкости.

2.4. Зависимость диаметра отклика от мощности лазерного пучка.

2.5. Связь критической толщины с мощностью лазерного пучка.

2.6. Связь критической толщины с вязкостью жидкости.

2.7. Вид ТК отклика при капиллярном разрыве жидкого слоя.

2.8. Зависимость диаметра отклика от положения экрана по отношению к слою.

2.9. Расчет фокусного расстояния ТК углубления.

2.10. Зависимость фокусного расстояния ТК зеркала от толщины слоя и мощности индуцирующего пучка.

2.11. Зависимость горизонтального размера ТК углубления от толщины слоя и мощности индуцирующего пучка.

2.12. Метод бесконтактного измерения толщины оптически прозрачного слоя жидкости.

2.13. Сравнение нового метода измерения толщины с известными методами.

Выводы.

ГЛАВА III.

АДДИТИВНОСТЬ ДИНАМИЧЕСКОЙ КРИВИЗНЫ ТЕРМОКАПИЛЛЯРНОГО УГЛУБЛЕНИЯ

И СТАТИЧЕСКОЙ КРИВИЗНЫ ЖИДКОГО МЕНИСКА.

3.1. Кривизна межфазной поверхности жидкость/газ.

3.2. Аддитивность динамической и статической кривизны свободной поверхности жидкости.

3.3. Экспериментальная установка.

3.4. Влияние статической кривизны поверхности жидкости на диаметры отклика для ограниченного и неограниченного по горизонтали слоя.

3.5. Оценка радиусов кривизны свободной поверхности для ограниченного и неограниченного слоя.

3.6. Доказательство аддитивности статической и динамической кривизны.

3.7. Контроль плоскостности свободной поверхности жидкости.

3.8. Сравнение предложенного метода контроля плоскостности с известными методами.

Выводы.

ГЛАВА IV.

УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫЙ МЕТОД НАКЛОННОЙ

ПЛАСТИНКИ ИЗМЕРЕНИЯ КРАЕВОГО УГЛА СМАЧИВАНИЯ.

4.1. Методы измерения краевого угла смачивания.

4.2. Анализ поведения мениска у пластинки при различных способах ее наклона.

4.3. Экспериментальная установка и методика эксперимента.

4.4. Результаты и их обсуждение.

4.5. Влияние поля скоростей ТК вихря на результат измерения краевого угла смачивания.

4.6. Рекомендации к применению усовершенствованного метода наклонной пластинки.

Выводы.

ГЛАВА V.

ВЛИЯНИЕ ФОРМЫ ПОДЛОЖКИ В ВИДЕ ПРЯМОУГОЛЬНОГО БРУСКА НА ДИНАМИЧЕСКУЮ КРИВИЗНУ

ТЕРМОКАПИЛЛЯРНОГО УГЛУБЛЕНИЯ.

5.1. Экспериментальная установка и методика эксперимента.

5.2. Критерии выбора размеров подложки-бруска.

5.3. Зависимость формы ТК отклика от толщины жидкого слоя на подложке-бруске.

5.4. Зависимость формы отклика от расстояния между экраном и слоем

5.5. Зависимость фокусных расстояний ТК углубления от толщины слоя жидкости на подложке-бруске.

5.6. Влияние на форму отклика ширины подложки, вязкости жидкости и мощности пучка.

5.7. Влияние эллиптичности индуцирующего пучка на форму отклика в случае слоя на подложке-пластине и подложке-бруске.

5.8. Сравнение диаметров отклика в случае слоя на подложке-пластине и подложке-бруске.

Выводы.

Введение диссертация по химии, на тему "Бесконтактная диагностика жидкостей и их слоев на основе термокапиллярного эффекта, индуцированного пучком лазера"

Актуальность темы. В последние годы заметно возрос интерес к капиллярным эффектам, возникающим при действии интенсивных пучков света на жидкости. Это объясняется тем, что световые пучки позволяют получать температурные градиенты, обычно недостижимые при кондуктивном подводе тепла, и тем, что индуцированные ими тепловые источники в веществе создаются практически мгновенно и бесконтактно. Используя оптические системы фокусировки, модуляции и отклонения пучка можно создавать в любой области жидкости сколь угодно мощный источник тепла, которым легко управлять.

К настоящему моменту имеется большое число теоретических и экспериментальных работ, посвященных изучению теплового действия излучения на жидкости, которые можно условно разделить на три группы:

• капиллярно-конвективные процессы в ванне расплава металлов и полупроводников, где Рг < 1 [1 -20],

• термокапиллярные (ТК) процессы в слоях органических жидкостей, где Pr > 1, а направления градиентов температуры и поверхностного натяжения (ПН) противоположны [21 - 74],

• концентрационнокапиллярная (КК) конвекция в тонких пленках [21,22, 36,75- 108], где также Pr > 1, но направления указанных градиентов одинаковы.

Наибольшее число работ первой группы посвящено лазерной обработке материалов, которая включают в себя такие процессы как сварка [3-9], резка металлов и диэлектриков [4,10,11], наплавка [4,12], поверхностное легирование [13 - 15], изменение структуры и свойств в зонах облучения [16 -20]. Это в основном капиллярно-конвективные процессы в ванне расплава, которые характеризуются малыми числами Рг и "ряби" [109], Сг, и малым капиллярным числом [110], Са, что позволяет считать свободную поверхность расплава плоской. Из-за высокого коэффициента диэлектрической проницаемости металлов и полупроводников поглощение света происходит в слое толщиной порядка 1 мкм, т.е. генерируемые излучением источники тепла находятся практически на поверхности. Существенно и то, что ванна расплава всегда ограничена по глубине и ширине твердыми границами. Поскольку направление течений в ванне расплава определяется балансом ТК и КК сил, ее профиль очень чувствителен к наличию положительно тензоактивных веществ (+ТАВ) [14,21,22] в расплаве. Если при чисто ТК механизме конвекции формируется достаточно широкая ванна расплава с углублением в центре, то в присутствии +ТАВ аспект-отношение [23] AR = hiL ванны стремится к 1, а в ее центре образуется выпуклость [14].

Вторая группа работ посвящена изучению ТК конвекции, индуцированной тепловым действием лазерного излучения в органических жидкостях [21 — 74]. Ведутся модельные исследования этого явления [21-62], и предложен ряд практических его применений [63 - 74]. Здесь геометрические размеры зеркала жидкости и глубину ее слоя можно изменять, задавая аспект-отношение слоя в пределах 0.001-0.1. Так как для органических жидкостей Рг « 10, то наблюдается сильная зависимость скорости конвективных течений от вязкости [21,33]. Заметное значение числа Са, обусловленное тем, что поверхностное натяжение органических жидкостей на порядок меньше чем расплавов металлов и полупроводников [111 - 116], говорит о возможности деформации свободной поверхности под действием капиллярной конвекции [21,26,31,33, 34,36,37]. Источники тепла создаются в объеме жидкости и/или на поверхности подложки поглощающей излучение, на которой покоится жидкий слой [21-74].

Ценная особенность этого типа ТК конвекции состоит в наличие ТК отклика - интерференционной картины, возникающей при отражении части индуцирующего конвекцию лазерного пучка от деформированной капиллярными течениями поверхности жидкости. Из геометрии отклика можно извлечь информацию как о свойствах жидкости (вязкость [60,62,64,65], температуропроводность [63]), так и о параметрах ее слоя (толщина [48, 51, 56, 60, 62, 66, 71], кривизна свободной поверхности [38, 40, 42, 44, 59, 60, 68]), что важно для нефтеперерабатывающей и лакокрасочной промышленности [117], а также для жидкостных космических технологий [118 - 122]. Ведутся работы по использованию свойств ТК углубления в микро- и оптоэлектронной промышленности [57,58,60 — 62,67], адаптивной оптике [57,58] и при обработке поверхности магнитных дисков [18 -20]. В частности, разработаны зеркала-трансформаторы распределения интенсивности в пучке лазера [60 — 62,67] и прецизионные измерители мощности лазерного излучения, нечувствительные к фоновой засветке [61, 62, 69, 74].

Третья группа работ связана с исследованием нового явления - КК конвекции, управляемой тепловым действием света, открытого в 1975 г. Б.А. Безуглым [21]. Доминирующую роль здесь играет испарение легколетучего растворителя положительно тензоактивной примеси [21,22]. Развитие КК конвекции всегда начинается с ТК стадии [21, рис. 6.1]. Поскольку в присутствии +ТАВ температурный и концентрационный градиенты поверхностного натяжения (ПН) имеют противоположные знаки, то ТК и КК механизмы конвекции являются конкурирующими. Если выполняется условие (j'c grad С > CTjr gradT, то преобладает КК механизм. При развитии последнего в пучке света может образовываться обособленная "аномальная" капля [21,22,59,61,78,82,89,95 - 100]. Свое название капля получила благодаря следующим необычным свойствам: самоцентрирование в область максимальной интенсивности пучка; следование за ним; и эффект дыхания, состоящий в изменении объема и формы капли в зависимости от интенсивности пучка [21, 22, 78, 82].

В этом направлении получены убедительные результаты по разделению веществ в замкнутых объемах [61,79-81, 102], предложен способ измерения массы растворенного вещества и устройство для его осуществления [108], разработан новый способ получения изображения - термотензография [83 - 87,

104, 105] и создан ряд фоточувствительных материалов для этого способа [106, 107], предложен новый принцип тепловых трубок [21, 103]. Уникальные свойства аномальной капли использованы для создания адаптивного оптического элемента для микро- и оптоэлектроники [59, 61, 95 — 100]. Размеры аномальной капли (0.1-1.5 мм) значительно меньше размеров других адаптивных оптических элементов [123 - 125], а ее фокусное расстояние можно изменять почти в 10 раз [97- 100]. Следует подчеркнуть, что способность оптического элемента отслеживать световой пучок и самоцентрироваться в него расширяет определение адаптивной оптики, которую до этого понимали только как технику для коррекции искажений волнового фронта в реальном времени [123, 126].

Ведутся исследования со сверхустойчивыми капиллярными системами, с целью обнаружения капиллярного аналога частоты Брента-Вейселя [127], и использования его для контроля загрязнения воды органическими примесями [128- 130].

В отдельную подгруппу следует выделить концентрационно-капиллярные процессы в жидкостных космических технологиях. Три уникальные условия космоса*, полностью совпадающие с условиями возникновения явления фото-индуцированной КК конвекции (рис. 1), предвещают эру новых жидкостных технологий с эффективным использованием солнечной энергии.

Так например, явление ТК миграции пузырьков нашло применение в космическом стекловарении при очистке стекла от пузырьков газа [131, 132]. ТК конвекцию, индуцированную тепловым действием света, предложено использовать для борьбы с ТК натеканием при выращивании кристаллов [118,133- 137]. Фотоиндуцированная КК конвекция дает возможность управлять потоками жидкости в замкнутых объемах с прозрачными для

Есть и четвертое условие: низкая температура теневой (неосвещенной Солнцем) стороны тела, обеспечивает эффективный излучательный отвод тепла, что позволяет создать большой перепад ПН.

ФОТОИНДУ ЦИРОВАННАЯ КК КОНВЕКЦИЯ

КОСМИЧЕСКИЕ ОКРУЖАЮЩИЕ УСЛОВИЯ течение, вызываемое ГРАДИЕНТОМ ПН,

МИКРОГРАВИТАЦИЯ т.е. доминирование поверхностных сил; который создается за счет ИСПАРЕНИЯ,

ВЫСОКИИ ВАКУУМ увеличивает скорость испарения; индуцированного тепловым действием СВЕТА

СОЛНЕЧНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ -источник дешевой энергии

Рис. 1. Формула нового явления в сопоставлении с условиями космоса [54]. излучения стенками, и может быть использована для создания микродозатора для жидкостных космических технологий [54].

В настоящей работе изучена возможность применения ТК конвекции, индуцированной пучком лазера, для диагностики жидкостей и их слоев.

Первые публикации, посвященные исследованию фотоиндуцированной термокапиллярной (ТК) конвекции, появились два десятилетия назад [21,24-32], но, к сожалению, ни в них, ни в последующих работах [33 - 37, 39], не были раскрыты ценные для химической технологии и физико-химических методов анализа свойства этого явления:

3) Высокая чувствительность ТК отклика к характеристикам жидкости и параметрам ее слоя;

Кроме того, ТК течения, вызываемые источниками света, могут проявляться в микромасштабе, поэтому этот тип конвекции перспективен для использования в микрофлуидике [55, 138] и комбинаторной химии [139, 140].

В ходе данного исследования разработан ряд новых методов лазерной диагностики жидкостей, которые используют вышеперечисленные свойства ТК отклика. Показано, что из геометрии отклика можно извлечь информацию о таких параметрах слоя жидкости как его толщина, и кривизна свободной поверхности, что важно для нефтеперерабатывающей и лакокрасочной промышленности, а также для жидкостных космических технологий. Зависимость формы ТК отклика от величины и знака статической кривизны свободной поверхности применена для усовершенствования метода наклонной пластинки измерения краевого угла смачивания, который может быть использован при создании прецизионного прибора для физико-химического анализа. Предложено использовать оптические свойства ТК углубления в микро- и оптоэлектрон-ной промышленности и в адаптивной оптике. В частности, разработано зеркало-трансформатор распределения интенсивности в пучке лазера.

Излагаемый в работе материал разбит на пять глав.

В первой главе содержатся феноменологическое описание и физические основы явления ТК конвекции, вызванной тепловым действием лазерного излучения. Приведен критический обзор теоретических и экспериментальных работ по ТК конвекции.

Во второй главе представлены результаты экспериментального исследования оптических свойств ТК углубления в зависимости от мощности индуцирующего пучка и толщины слоя жидкости. Изучено поведение тонких слоев жидкости при их ТК разрыве, и толстых слоев, в которых ТК течение практически не деформирует свободную поверхность жидкости. Полученные результаты использованы для разработки принципиально нового способа измерения толщины тонкого оптически прозрачного слоя жидкости [66].

В третьей главе подтверждено свойство аддитивности статической кривизны жидкого мениска и динамической кривизны ТК углубления. Это свойство использовано для разработки способа контроля плоскостности свободной поверхности жидкости [68].

В четвертой главе описан усовершенствованный метод наклонной пластинки измерения краевых углов смачивания, основанный на высокой чувствительности формы ТК отклика к статической кривизне жидкого мениска [73]. Выполнен анализ поведения мениска при наклоне пластинки с различным по отношению к свободной поверхности положением оси вращения [53].

В пятой главе исследовано влияние формы подложки на динамическую кривизну ТК углубления и на определяемую ей форму отклика. Полученные зависимости могут быть применены для разработки зеркала-трансформатора распределения интенсивности в лазерном пучке [67].

В заключении обобщены выводы диссертационной работы.

Научная новизна состоит в следующем:

ОТРАЖЕНИЕ

ПУЧОК ЛАЗЕРА

ПОГЛОЩЕНИЕ СВЕТА

ТЕПЛОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ.

ПРОПУСКАНИЕ

РЕЛАКСАЦИЯ ВОЗБУЖДЕННОГО СОСТОЯНИЯ

ИЗМЕНЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ, 5Г

ИЗМЕНЕНИЕ ПЛОТНОСТИ, Ър

ИЗМЕНЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ, Ър

Изменение Изменение Изменение давления, ЪР показателя объема, 5V

Фото- преломления, Ьп Эффект фотоакустический Фото- термического эффект термолинзовый смещения

Bell, 1880 [1], эффект Boccara et al.,

Tyndall, 1881 [2], Gordon et al. 1979 [5]

Reontgen, 1881 [3] 1964 [4]

Изменение толщины слоя, bh

Фото-термокапиллярный эффект

Bezuglyi, 1977 [6], Da Costa & Calatrony, 1978 [7]

Рис. 2. Классификация основных фототермических эффектов и основанные на них методы лазерной диагностики.

1. Bell A.G. // Am. J. Sci. Vol. 20, p. 305 (1980).

2. Tyndall J. // Proc. Roy. Soc. London, Vol. 31, p. 307 (1881).

3. Reontgen W.G. //Philos. Mag., Vol. 11, p. 308 (1881).

4. Gordon J.P. et. al. // Bull. Am. Phys. Soc. Vol. 9, p. 501 (1964).

5. Boccara A.C. et. al. // Appl. Phys. Lett. Vol. 36, p. 130 (1979).

6. Bezuglyi В .A. // PhD Thesis. MSU. Moscow (1983).

7. Da Costa G., Calatroni J. // Appl. Opt. Vol. 17, No. 15, p. 2381 (1978).

На защиту выносятся:

2. Новые способы диагностики жидкости и их слоев:

• измерение толщины тонкого слоя прозрачной жидкости,

• контроль плоскостности свободной поверхности жидкости,

• измерение краевого угла смачивания.

Апробация работы и публикации. Результаты исследований обсуждались на научных семинарах лаборатории "Жидкостные микрогравитационные технологии"; доложены на Втором Международном аэрокосмическом конгрессе, Москва, август-сентябрь 1997; Международной конференции по коллоидной химии и физико-химической механике, Москва, октябрь 1998; Международной конференции "Передовые технологии на пороге XXI века" Москва, октябрь 1998; Первой конференции Международной ассоциации Марангони, Гиссен, Германия, октябрь 2001; XII Международной конференции "Поверхностные силы", Звенигород, июнь-июль 2002; XVI Международной конференции "Химия на межфазных поверхностях", Владимир, май 2003.

По теме диссертации опубликовано 23 работы [40, 42 - 44, 46, 48, 49, 53, 55-58,60-63], из них - 4 статьи в академических журналах, и 3 статьи в других реферируемых журналах. Результаты исследований явились основой четырех изобретений, защищенных патентами РФ [66 - 68, 73].

Проникая вглубь, не следует забывать о поверхности.

Б.А. Безуглый.

Заключение диссертации по теме "Физическая химия"

Выводы

1. Подложка в виде бруска влияет на динамическую кривизну ТК углубления так, что кривизна углубления в направлении поперек подложки становится больше, чем вдоль нее, а само углубление умеет форму лодочки, вытянутой вдоль подложки. Это объясняется более высокими потерями на вязкое трение для ТК течения вдоль бруска. Из-за наличия у углубления двух фокусов, (минимальный из которых отвечает направлению поперек бруска, а максимальный - вдоль), отклик имеет вид эллипса, отношение диаметров которого зависит от расстояния между экраном и слоем. На экране расположенном дальше от слоя, чем указанные фокусы, больший диаметр отклика отвечает направлению поперек бруска.

2. Форма подложки начинает влиять на форму отклика, когда ее ширина становится сравнимой с диаметром ТК вихря. При уменьшении ширины подложки вплоть до диаметра пучка эксцентриситет отклика нелинейно возрастает. Увеличение вязкости жидкости приводит к уменьшению диаметра вихря и форма отклика стремиться к кругу. С уменьшением толщины слоя эксцентриситет отклика уменьшается, что связано с приближением фокусов ТК углубления к слою. Как и для случая подложки-пластины, фокусные расстояния углубления зависят от толщины слоя практически прямо пропорционально.

3. В течение 1 -2 секунд с момента облучения слоя отклик вытягивается в направлении вдоль подложки, что объясняется прохождением фокусов ТК углубления из бесконечности через экран к слою.

4. Если мощность пучка превышает некоторое критическое значение (около 7.6 мВт для бензилового спирта), то эксцентриситет отклика увеличивается, а график зависимости отношения его диаметров от толщины слоя приобретает обратный изгиб, что может быть связано с искажением радиальной симметрии Г-поля на верхней грани подложки. Установлено также, что кривизна углубления в направлении вдоль подложки-бруска меньше, чем при тех же условиях на бесконечно протяженной плоской подложке, несмотря на то, что в первом случае вязкие потери для ТК течения должны быть меньше. Меньшую величину кривизны можно объяснить охлаждением боковых граней бруска конвективным течением холодной жидкости из нижележащих слоев.

5. В случае слоя жидкости на подложке-пластине, эллиптичность сечения индуцирующего пучка приводит к отклонению формы отклика от круглой. В толстых слоях или при малых мощностях пучка, когда ТК течение практически не деформирует поверхность жидкости, отклик вытянут вдоль большего диаметра индуцирующего пучка, а отношение диметров отклика близко к значению отношения диаметров этого пучка. Такая форма отклика объясняется тем, что при нормальном отражении от плоского зеркала жидкости эксцентриситет сечения пучка сохраняется. При уменьшении h или/и при увеличении Р вплоть до ТК разрыва слоя, отклик сначала приближается к кругу, а затем становится вытянутым уже вдоль меньшего диаметра пучка. Изменение направления вытянутости отклика связано с тем, что VT на свободной поверхности в направлении меньшего диаметра пучка больше, и, следовательно, в этом направлении больше кривизна углубления, которая достигает максимума перед разрывом слоя.

6. Оптические свойства ТК углубления на подложке бруске можно использовать для преобразования пучка круглого сечения в эллиптичный и, наоборот. Это может найти применение в лазерных технологических установках для резки материалов и получения фасонных отверстий, а также в оптоэлектронике, например, для ввода эллиптичного пучка полупроводникового лазера в оптоволокно круглого сечения.

7. Зависимость эксцентриситета отклика от вязкости жидкости, в случае ее слоя на подложке-бруске, может послужить основой нового метода бесконтактного определения ее вязкости.

Заключение

В диссертационной работе проведено экспериментальное исследование возможности применения ТК конвекции, индуцированной тепловым действием лазерного пучка, для диагностики жидкостей и их слоев. Наиболее существенные результаты работы следующие:

1. Разработан способ [53] задания толщины слоя по одной калиброванной проволочке известного диаметра, в котором толщину слоя оценивают, наблюдая в скользящих отраженных лучах момент достижения плоскостности свободной поверхности жидкости вблизи проволочки. Погрешность этого способа составляет около 10 мкм, и определяется, в основном, гистерезисом угла смачивания стенок сосуда.

2. Разработан метод [57] определения фокусного расстояния ТК углубления и указаны границы его применимости. Исследована зависимость фокусного расстояния центральной части этого углубления, как вогнутого зеркала, от толщины слоя бензилового спирта и мощности пучка. При мощности 3.5-16.5 мВт с увеличением толщины от 200 до 1000 мкм фокусное расстояние растет практически линейно. В указанном диапазоне толщин увеличение мощности пучка приводит к уменьшению фокусного расстояния по степенному закону с показателем степени близким к (-0.8). Центральная часть ТК углубления, сравнимая с диаметром индуцирующего пучка 3 мм), заметно отличалась от сферы. Оптические свойства ТК углубления предложено использовать для изготовления зеркал, трансформирующих распределение интенсивности лазерных пучков [67].

3. Высокая чувствительность диаметра ТК отклика к толщине жидкого слоя положена в основу бесконтактного метода ее измерения [66]. Показано, что в интервале толщин ~ 10 мкм погрешность этого метода не превышает 1-2 мкм, а в интервале ~ 300 мкм не превышает 10-15 мкм. Подбором мощности пучка можно сдвигать диапазон чувствительности метода в нужные слои в диапазоне не уже 150 - 800 мкм.

4. Сближение двух бесконечно длинных смачиваемых границ к точке падения индуцирующего луча приводит к увеличению диаметра отклика D^, соответствующего ограниченному слою, что связано с ростом статической кривизны мениска. Диаметр £),•, отвечающий неограниченному слою, уменьшается, что вызвано ростом толщины слоя вследствие капиллярного поднятия жидкости между сближаемыми пластинками.

5. Разница кривизн (Xb~Xi) поверхности жидкости в ограниченном и неограниченном направлениях не зависит от толщины слоя, а равна статической кривизне мениска Xs> вплоть Д° расстояния между пластинками 1.5 см. Это доказывает, что выполняется свойство аддитивности статической, -XSt и динамической, Xd» КРИВИЗН поверхности жидкости, т.е. что имеют место равенства Xb = Xs + Xd и Xi = Xd •

6. По форме ТК отклика можно надежно регистрировать одномерную статическую кривизну свободной поверхности жидкости с радиусом до 1 м [68], что соответствует отличию диаметров Db и Z), отклика на 4 %.

7. Впервые проанализировано поведение мениска при наклоне пластинки с различным по отношению к поверхности раздела жидкость/газ положением оси вращения [53]. Результаты анализа сведены в табл. 4.4.

8. Принцип аддитивности динамической кривизны ТК углубления и статической кривизны жидкого мениска использован для усовершенствования метода наклонной пластинки измерения краевого угла смачивания [53, 73]. Усовершенствованным методом измерены углы натекания и оттекания в диапазоне от 34 до 80° с точностью до 0.5°. Результаты измерения краевых углов этим методом хорошо совпадают с результатами, полученными методом сидячей капли.

9. Подложка в виде бруска влияет на динамическую кривизну ТК углубления так, что кривизна углубления в направлении поперек подложки становится больше, чем вдоль нее, а само углубление умеет форму лодочки, вытянутой вдоль подложки. Это объясняется более высокими потерями на вязкое трение для ТК течения вдоль бруска. Из-за наличия у углубления двух фокусов, (минимальный отвечает направлению поперек бруска, а максимальный - вдоль), отклик имеет вид эллипса, отношение диаметров которого зависит от расстояния между экраном и слоем.

10. Форма подложки начинает влиять на форму отклика, когда ее ширина становится сравнимой с диаметром ТК вихря. При уменьшении ширины подложки вплоть до диаметра пучка эксцентриситет отклика нелинейно возрастает. Увеличение вязкости жидкости приводит к уменьшению диаметра вихря и форма отклика стремиться к кругу. С уменьшением толщины слоя эксцентриситет отклика уменьшается, что связано с приближением фокусов ТК углубления к слою. Как и для случая подложки-пластины, зависимость фокусных расстояний углубления от толщины слоя является практически прямо пропорциональной.

11. Установлено также, что кривизна углубления в направлении вдоль подложки-бруска меньше, чем при тех же условиях на бесконечно протяженной плоской подложке, несмотря на то, что в первом случае вязкие потери для ТК течения должны быть меньше. Меньшую величину кривизны можно объяснить охлаждением боковых граней бруска конвективным течением холодной жидкости из нижележащих слоев.

12. В случае слоя жидкости на подложке-пластине, эллиптичность сечения индуцирующего пучка приводит к отклонению формы отклика от круглой. В толстых слоях или при малых мощностях пучка, когда ТК течение практически не деформирует поверхность жидкости, отклик вытянут вдоль большего диаметра индуцирующего пучка, а отношение диметров отклика близко к значению отношения диаметров этого пучка. Это объясняется тем, что при нормальном отражении от плоского зеркала жидкости эксцентриситет сечения пучка сохраняется. При уменьшении толщины слоя или/и при увеличении мощности пучка вплоть до ТК разрыва слоя, отклик сначала приближается к кругу, а затем становится вытянутым уже вдоль меньшего диаметра пучка.

Изменение направления вытянутости отклика связано с тем, что градиент температуры на свободной поверхности в направлении меньшего диаметра пучка больше, и поэтому в этом направлении больше кривизна углубления, которая достигает максимума перед разрывом слоя.

Результаты, полученные в настоящей работе, могут использоваться при разработке прецизионных приборов для диагностики жидкостей, а также в микро- и оптоэлектронике и в лазерных технологических установках.

В заключение благодарю моего научного руководителя Бориса Антоновича БЕЗУГЛОГО, предложившего интересную тему исследований.

Считаю своим приятным долгом поблагодарить Сергея Георгиевича МОНТАНАРИ и Александра Андреевича ГАРМОНОВА за то, что они безвозмездно предоставили лазер ЛГ-111.

Искренне признателен Виталию Ивановичу СЕМИХИНУ за возможность проверить результаты измерения краевых углов смачивания на его установке, а также Александру Алексеевичу КУДРЯВЦЕВУ за предоставленные вещества и ценные советы.

Благодарю Константина Михайловича ФЕДОРОВА за организацию семинара аспирантов и студентов физического факультета, на котором состоялись полезные обсуждения моей работы.

За интерес к исследуемому явлению и полезные дискуссии благодарю Александра Борисовича ШАБАРОВА и Александра Анатольевича КИСЛИЦИНА.

Список источников диссертации и автореферата по химии, кандидата физико-математических наук, Тарасов, Олег Александрович, Тюмень

1. Chan C.L., Mazumder J., Chen M.M. 3D axisymmetric model for convection in a laser-melted pooles // Mater. Sci. & Technol. 1987. - Vol. 3. - No 4. - P. 306-311.

2. Chan C.L., Mazumder J., Chen M.M. Effect of surface tension gradient driven convection in a laser melt pool: 3D perturbation model // J. Appl. Phys. 1988. - Vol. 64. - No 11. - P. 61666174.

3. Chung F.K., Wei P.S. Mass, momentum and energy transport in a molten pool, when welding dissimilar metals //J. Heat Transfer. 1999. - Vol. 121. - P. 451-461.

4. Софонов A.H. Технологические процессы лазерной обработки материалов // Технологическое оборудование и материалы. — 1998. № 5.

5. Yue Т. М., Du J. Н., Man Н. С. High power Nd-YAG laser welding of SiC particle reinforced aluminium alloy 2124 // Mater. Sci. and Technol. 1998. - Vol. 14. - No 9-10. - P. 906-911.

6. Koji Arafune, Akira Hirata. Thermal and solutal Marangoni convection in In-Ga-Sb system // Journal of Crystal Growth. 1999. - Vol. 197. - P. 811-817.

7. Lei Y.P. Numerical analysis of the competitive influence of Marangoni flow and evaporation on heat surface temperature and molten pool shape in laser surface remelting // Comput. Mater. Sci. 2001. - Vol. 21. - No 3. - P. 276-290.

8. Wei P.S., Chung F.K. Unsteady Marangoni flow in a molten pool when welding dissimilar metals // Metall. Mater. Trans, B. 2000. - Vol. 31B. - No 6. - P. 1387-1403.

9. Wang Q. F., Liu J. H., Li Z. Y., Li P. H., Zhou G. F., Chen X. Study of the microstructures and properties of simulated heat affected zone in laser welding of ULCB 600 steel // Acta Met. Sin. -2000.-Vol. 13.-No l.-P. 151-156.

10. Антонова Г. Ф., Гладуш Г. Г., Красюков А. Г., Косырев Ф. К., Родионов Н. Б. О механизме дистационной резки металлов излучением С02-лазера // Теплофиз. высок, температур. 2000. - том. 38. - № 3. - С. 501-506.

11. J. Grum, D. Zuljan Estimation of the Quality of Cut obtained by Laser Cutting // Metalurgija-metallurgy. 2001. - Vol. 40. - No 2. - P. 841.

12. Лазерная наплавка. URL: http: www.laser.spb.ru/develop/overlay.htm.

13. K. Mukherjee and N.B. Dahotre. Development of Microstructure in Laser Surface Alloying of Steel with Chromium // Journal of Materials Science. 1990. - Vol. 25. - P. 445.

14. B.C. Майоров, М.П. Матросов. Влияние поверхностно-активных веществ на гидродинамику лазерного легирования металлов // Квантовая электроника. — 1989. том 16.-№4.-С. 806-809.

15. C.W. Chen, Р.А. Khan, and К. Mukheijee. Laser Fabrication of Pb Doped Bi-Sr-Ca-Cu-O Superconductor // Journal of Materials Science. 1992. Vol. 27. - P. 3221.

16. Коротеев Н.И., Шумай П.Л. Физика мощного лазерного излучения. М.: Наука, 1991.

17. Pulsed laser texture for magnetic disk substrates. URL: http://www.me.berkeley.edu/ltl/ texture.html.

18. Bennet T.D., Krajnovich D.J, Grigoropoulos C.P., Baumgart P., Tarn A.C. Marangoni mechanism in pulsed laser texturing of magnetic disc substrates // Journal of Heat Transfer. -1997.-Vol. 119.-P. 589-596.

19. Chen S.C., Cahill D.G., Grigoropoulos C.P. Melting and surface deformation in pulsed laser surface microfabrication of Ni-P disks // Journal of Heat Transfer. 2000. - Vol. 122. - P. 107112.

20. Безуглый Б.А. Капиллярная конвекция, управляемая тепловым действием света и ее применение в способах регистрации информации. Дисс.канд .физ.-мат. наук, Москва, МГУ, 1983.

21. Bezuglyi В.А. Photoinduced solutocapillary convection: New capillary phenomenon. Rev. Proc. 1st Int. Symp. Hydromech. Heat/Mass Transfer Microgr. Perm-Moscow, Russia, July 614,1991. Gordon&Breach Sci. Publ. 1992. - P.335-340.

22. Гетлинг A.B. Конвекция Релея-Бенара. Структура и динамика. М.: Эдиториал УРСС, 1999.

23. Da Costa G., Calatrony J. Thermocapillary liquids as transient photographic receivers. Proceedings International Commission for Optics Conference (ISO-11), Madrid, Sept. 1978, P. 779-782.

24. Da Costa G., Calatroni J. Self-holograms of laser induced surface depression in heavy hydrocarbons // Appl. Opt. 1978. - Vol. 17. - No 15. - P. 2381-2385.

25. Da Costa G., Calatroni J. Transient deformation of liquid surfaces by laser-induced thermocapillarity // Appl. Opt. 1979. - Vol. 18. - No 2. - P. 233-235.

26. Da Costa G. Real-time recording of light patterns in heavy hydrocarbons: a theoretical analysis // Appl. Opt. 1980. - Vol. 19. - No 20. - P. 3523-3528.

27. Da Costa G. Self-focusing of gaussian laser beam reflected from a thermocapillary liquid surface // Phys. Lett. 1980. - Vol. 80A. No 4. - P. 320-322.

28. Da Costa G. Thermocapillary self-focusing of a laser beam: a theoretical analysis // Phys. Lett. 1980. - Vol. 80A. - No 4. - P. 323-324.

29. Calatroni J., Da Costa G. Interferometric determination of the surface profile of a liquid heated by a laser beam // Optics commun. 1982. - Vol. 42. - No 1. - P. 5-9.

30. Da Costa G. Competition between capillary and gravity forces in a viscous liquid film heated by a Gaussian laser beam // J. Physique. 1982. - Vol. 43. - No 10. - P. 1503-1508.

31. Da Costa G., Bentolila F., Ruiz E. Laser induced thermohydrodynamic effect in thin liquid membranes // Phys. Lett. 1983.- Vol. 95A. - No 6. - P. 313-315.

32. Низовцев B.B. Капиллярная конвекция в жидком слое при лазерном облучении // ИФЖ. -1988. том 55. - № 1. - с. 85-92.

33. Визнюк С.Ф., Суходольский А.Т. О термокапиллярном самовоздействии лазерного излучения в тонких слоях поглощающей жидкости // КЭ. 1988. - том 15. - № 4. -С. 767-770.

34. Визнюк С.А., Растопов С.Ф., Суходольский А.Т. Об аберрациях при ТК самовоздействии лазерного излучения // Кр. сообщ. по физике. 1989. - № 5. — С. 34-37.

35. Низовцев В.В. Исследование стимулированной локальным облучением естественной конвекции в тонком слое испаряющейся жидкости // ПМТФ. 1989. - № 1. - С. 138-145.

36. Viznuk S.A., Rastopov S.F., Sukhodolskii A.T. On thermocapillary aberrational transformation of laser beams. // Opt. Commun. 1989. - Vol. 71. - No. 5. - P. 239-243.

37. Безуглый Б.А. Лазерный метод контроля плоскостности жидкой поверхности // Международная конференция "Поверхностные силы". Тез. докл. Москва, 1990. - С. 11.

38. Da Costa G., Coll M. Thermocapillary surface wave induced in a liquid film by oblique incidence of a laser beam // Phys. Lett. A. 1992. - Vol. 165. - No 2. - P. 153-158.

39. Bezuglyi B.A., Shepelenok S.V., Tarasov O.A. Laser flatness control of the liquid surface: 2nd Int. Aerospace Congress (IAC'97). Abstracts. Moscow, Russia. STC 'Petrovka', 1997 -P. 244.

40. Безуглый Б.А. Светоиндуцированная капиллярная конвекция: возможные жидкостные микрогравитационные технологии. // Передовые технологии на пороге XXI века: международная конференция. Тезисы. Ч. 2. Москва, НИЦ "Инженер", 1998 - С. 459461.

41. Безуглый Б.А., Тарасов О.А., Федорец А.А. Лазерный метод контроля плоскостности свободной поверхности жидкости // Передовые технологии на пороге XXI века: международная конференция: Тезисы. Ч. 2. — Москва, НИЦ "Инженер", 1998 С. 370.

42. Безуглый Б.А., Тарасов О.А., Шепеленок C.B. Применение термокапиллярного эффекта для контроля плоскостности жидкой поверхности // Вестник Тюменского госуниверситета. 1998. — том 2. - С. 66-71.

43. Гладуш Г.Г., Дробязко С.В., Лиханский В.В., Лобойко А.И., Сенаторов Ю.М. Термокапиллярная конвекция при лазерном нагреве поверхности. // Квантовая электроника. — 1998. том 25. - № 5. - С. 439.

44. Безуглый Б.А., Федорец А.А., Тарасов О.А., Шепеленок С.В., Иванова Н.А. Фотоиндуцированная капиллярная конвекция. — Отчет о НИР депонированный в ВИНИТИ, № госрегистрации 01.99.00 04786, инв. № 0299.00 05481, 1999.-40 с.

45. Безуглый Б.А., Федорец А.А. Бесконтактный метод очистки твердой поверхности от жидких загрязнений в виде капель или пленки смачивания. // Третий Международный аэрокосмический конгресс (IAC2000): Труды. Москва, СИП РИА, 2000 - С. 400.

46. Безуглый Б.А., Тарасов О.А., Федорец А.А. Применение термокапиллярного эффекта для измерения толщины тонкого слоя жидкости // Вестник Тюменского госуниверситета. — 2000.-№3.-С. 64-67.

47. Безуглый Б.А., Тарасов О.А., Федорец А.А. Применение термокапиллярного эффекта для усовершенствования метода наклонной пластинки измерения краевых углов смачивания // Вестник Тюменского госуниверситета. 2000. - № 3. - С. 64-67.

48. Безуглый Б.А., Иванова Н.А. Явления переноса и безразмерные комплексы. // Вестник Тюменского госуниверситета. 2000. - № 3. — С. 47-61.

49. Безуглый Б.А., Федорец А.А. Лазерный метод измерения толщины тонкого жидкости слоя жидкости на твердой поверхности с помощью термокапиллярного отклика // Письма в журнал технической физики. 2001. - № 9. - С. 20-25.

50. Безуглый Б.А., Иванова Н.А., Зуева А.Ю. Термокапиллярная деформация тонкого слоя жидкости вызванная пучком лазера. // ПМТФ. 2001. - том 3. — № 42. - С. 130-134.

51. Безуглый Б.А., Тарасов О.А., Федорец А.А. Усовершенствованный метод наклонной пластинки измерения краевого угла смачивания // Коллоидный журнал. — 2001. № 6. — С. 735-741.

52. Bezuglyi В.A., Fedorets А.А., Ivanova N.A. Application of the photoinduced capillary phenomena in liquid microgravity technologies // First Conference of the International Marangoni Association. Giessen, Germany, 2001 - P. 80-81.

53. Bezuglyi B.A., Fedorets A.A., Ivanova N.A., Tarasov O.A. Photoinduced capillary effect in the momls-technologies // First Conference of the International Marangoni Association. — Giessen, Germany, 2001 P. 82-83.

54. Bezuglyi B.A., Fedorets A.A., Tarasov O.A. Laser diagnostics of liquids and its layers // First Conference of the International Marangoni Association. Giessen, Germany, 2001 - P. 84-85.

55. Безуглый Б.А., Тарасов O.A. Оптические свойства термокапиллярного углубления // Оптика и спектроскопия,- 2002. том. 92. - № 4. - С. 609-613.

56. Безуглый Б.А., Тарасов О.А. Влияние эллиптичности индуцирующего пучка на форму термокапиллярного отклика. Оптика и спектроскопия.- 2003. № 2.

57. Безуглый Б.А., Иванова Н.А., Федорец А.А. Теоретическое и экспериментальное исследование фотоиндуцированной капиллярной конвекции. — Отчет о НИР депонированный в ВИНИТИ, № госрегистрации 02.200.1 06846, инв. № 01. 2001103608, 2001.-31 с.

58. Безуглый Б. А., Федорец А. А., Тарасов О.А., Иванова Н.А., Зуева А.Ю. Фотоиндуцированная капиллярная конвекция — новое капиллярное явление. — Отчет по гранту РФФИ № 01-01-652-а, 2002.

59. Безуглый Б.А., Тарасов О.А., Чемоданов С.И. Исследование эволюции термокапиллярного отклика тонкого слоя прозрачной жидкости на поглощающей подложке // IX Межотраслевой научный и методический семинар «Теплофизики и теплотехника», 2002.

60. Авт. свидет. СССР № 1188588. Способ определения вязкости. Безуглый Б.А., Ланин С.Н., Низовцев В.В. Опубл. 30.10.85. Бюл. № 40.

61. Авт. свидет. СССР № 1242764. Способ определения вязкости. Безуглый Б.А., Ланин С.Н., Низовцев В.В. Опубл. 07.07.86. Бюл. № 25.

62. Патент РФ № 2149353. Способ измерения толщины тонкого слоя прозрачной жидкости. Безуглый Б. А., Тарасов О. А., Федорец А.А., Шепеленок С.В. Бюл. № 14 // Изобретения. -2000.

63. Патент РФ №2158898. Способ бесконтактного контроля плоскостности поверхности. Безуглый Б.А., Тарасов О.А., Федорец А.А. Бюл. № 31 // Изобретения. — 2000.

64. Патент РФ №2163712. Способ измерения и контроля мощности лазерного излучения и устройство для его осуществления. Безуглый Б.А., Федорец А.А. Бюл. № 6 // Изобретения. - 2001.

65. Патент РФ №2165073. Способ контроля горизонтальности поверхности. Безуглый Б.А., Федорец А.А. Бюл. № 10// Изобретения. - 2001.

66. Патент РФ №2165071. Способ измерения толщины тонкого слоя прозрачной жидкости. Безуглый Б.А., Федорец А.А. Бюл. № 10 // Изобретения. - 2001.

67. Патент РФ №2169049. Способ очистки твердой поверхности от жидких загрязнений в виде пленки смачивания или капель. Безуглый Б.А., Федорец А.А. — Бюл. № 17 // Изобретения. 2001.

68. Патент РФ № 2178155. Способ измерения мощности лазерного пучка и энергии лазерного импульса. Безуглый Б.А., Федорец А.А. Бюл. № 1 // Изобретения. - 2002.

69. Безуглый Б. А., Галашин Е.А., Дудкин Г.Я. О фотоконденсации йода // Письма в ЖЭТФ. -1975. том 22. - № 2. - С. 76-79.

70. Безуглый Б. А., Галашин Е. А., Майоров В. С., Криндач Д. П. Разделение примесей в жидкости при тепловом действии лазерного излучения // Письма в ЖТФ. — 1976. том 2. -№ 18.-С. 832-838.

71. Безуглый Б.А., Низовцев В.В. Капля, рожденная Солнцем // Химия и жизнь. 1977. -№ 7. - С. 33-36.

72. Майоров B.C. Разделение жидких смесей на компоненты при тепловом действии непрерывного лазерного излучения // ДАН. 1977. - том 237. - № 5. - С. 1073-1075.

73. Криндач Д.П., Майоров B.C. Шелухов И.П. Разделение жидких смесей в тонких слоях тепловым действием лазерного излучения // ЖТФ. 1978. - том 48. - № 4. - С. 833-837.

74. Криндач Д.П., Майоров B.C. Сухорукое А.П. Разделение жидких смесей в тонких слоях тепловым действием лазерного излучения // ЖТФ. 1978. - том 48. - № 18. - С. 25532558.

75. Безуглый Б.А., Низовцев В.В. Исследование явления образования капель при облучении светом капиллярных пленок растворов // Вестн. МГУ, сер. 3, Физика. Астрономия. -1981. том 22. -№ 6. С. 37-41.

76. Безуглый Б.А., Галашин Е.А. Термотензография новый способ получения изображений //Ж. научн. и прикл. фотогр. и кинематогр. - 1982. - том 27. - № 1. - С. 69-71.

77. Безуглый Б.А., Криндач Д.П., Майоров B.C. Получение изображения в жидких пленках с использованием явления термокапиллярной конвекции // ЖТФ. 1982. - том 52. - № 12. -С. 2416-2418.

78. Майоров В. С. Применение термоконцентрационных капиллярных потоков в термографии // Ж. научн. и прикл. фотогр. и кинематогр. 1984. - том 29. - № 2. - С. 104-111.

79. Растопов С. Ф., Суходольский А. Т. Применение лазерно-индуцированного эффекта Марангони для записи дифракционных решеток // КЭ. 1987. — том 14. — № 8. — С. 17091710.

80. Кузнецов Ю.Н., Низовцев В.В. Исследование капиллярно-конвективной рельефографии на слое раствора красителя // Ж. научн. и прикл. фотогр. и кинематогр. — 1988. том 33. -№ 4. - С. 249-256.

81. Безуглый Б.А. Концентрационнокапиллярная конвекция, управляемая тепловым действием света новое капиллярное явление // Международная конференция "Поверхностные силы". Тезисы докладов. Москва. - 1990. - С. 12 .

82. Б.А. Безуглый Звезчатая диссипативная структура в неравновесной капле // Письма в ЖТФ.-1990.-С. 55-59.

83. Б.А. Безуглый Усиление фотоиндуцированной конвекции в испаряющемся слое жидкости // Письма в ЖТФ. 1991. - том 21. - С. 49-53.

84. Безуглый Б.А. Концентрационнокапиллярная конвекция, управляемая тепловым действием света — новое капиллярное явление // Материалы VII школы-семинара "Нелинейные задачи теории устойчивости", 1992, Москва, Институт механики. Изд. МГУ 1992.

85. Bezuglyi В.A. Photoinduced solutocapillary convection and its possibilities in the space materials science // Proc. Int. Aerospace Congress (IAC'94). Aug. 15-19, 1994, Moscow, Russia. STC 'Petrovka'. 1995. - P.261-267.

86. Bezuglyi B.A. Capillary-convective phenomena induced by heat effect of light // XI International Conference "Surface forces ". Abstracts. June. 25-29, 1996, Moscow, Russia, -1996.-P.18.

87. Bezuglyi B.A. Radiation driven solutocapillary convection. // 2nd Int. Aerospace Congress (IAC'97). Abstracts. - Moscow, Russia. STC 'Petrovka', 1997 - P. 231.

88. Bezuglyi B.A., Shepelenok S.V., Tarasov O.A. Adaptive optical device based on liquid lens: // 2nd Int. Aerospace Congress (IAC'97). Abstracts. Moscow, Russia. STC 'Petrovka', 1997 -P. 231.

89. Безуглый Б.А., Шепеленок С.В., Иванова Н.А. Оптические свойства аномальной капли. // Передовые технологии на пороге XXI века: международная конференция. Тезисы. Ч. 2. -Москва, НИЦ "Инженер", 1998 С. 486-488.

90. Безуглый Б. А., Шепеленок С. В., Иванова Н. А. Оптические свойства аномальной капли // Письма в ЖТФ. 1998. - том 24. № 24. - С. 61-64.

91. Б.А. Безуглый, С.В.Шепеленок, Н. А. Иванова. Жидкая линза в качестве адаптивного оптического элемента. // Оптика и Спектроскопия. 1999. - том. 98, № 1. - С. 173-175.

92. Безуглый Б.А., Тарасов О.А., Шепеленок С.В. Адаптивное оптическое устройство на основе жидкой линзы // Вестник Тюменского госуниверситета. 1998. - том 2. — С.61-65.

93. Патент РФ №. 2149434. Адаптивное оптическое устройство на основе жидкой линзы. Безуглый Б.А., Тарасов О.А., Шепеленок С.В. Бюл. № 14 // Изобретения. - 2000.

94. Безуглый Б.А., Иванова Н.А. Создание движения жидкости и управление им в условиях микрогравитации. // Третий Международный аэрокосмический конгресс (IAC2000): Тезисы докладов. Москва, Издательство СИП РИА. - 2000. - С. 202.

95. Заявка на изобретение N2001100120/12(000030). Способ разделения и дозирования компонентов бинарных смесей. Безуглый Б.А., Иванова Н.А., Чаппаров Ф.Х. Решение о выдаче патента.

96. Патент РФ №. 2190655. Класс рабочих жидкостей для тепловых трубок. Безуглый Б.А., Иванова Н.А., Тарасов О.А., Федорец А.А. // Изобретения 2002.

97. Авт. свид. СССР № 957155. Способ получения изображения на теплочувствительном материале. Безуглый Б.А., Галашин Е.А., Криндач Д.П., Майоров B.C. Опубл. 1982, Б.И. № 33.

98. Авт. свид. СССР № 1047303. Способ получения фиксированного изображения на теплочувствительном материале. Криндач Д. П., Майоров В. С., Соколов В. Н.

99. Авт. свид. СССР № 1048943. Светочувствительный материал. Безуглый Б.А., Денисов И.Е. Приор. Опубл. 1980.

100. Авт. свид. СССР № 1122137. Светочувствительная композиция. Безуглый Б.А., Нетесова Н.П., Низовцев В.В. Опубл. 1984.

101. Авт. свид. СССР № 753270-Способ определения массы растворенного вещества и устройство для его осуществления. Безуглый Б. А., Голуб А. Е., Ефремов А. А., Красильщик В. 3., Криндач Д. П., Майоров В. С., Чупакин М. С. Опубл. 1985, Б.И. № 40.

102. Davis S.H. Thermocapillary instabilities // Ann. Rev. Fluid Mech. 1987. - Vol. 19. -P. 403-435.

103. Mundrane M., Xu J., Zebib A. Thermocapillary convection in a rectangular cavity with a deformable interface // Adv. Space Res. 1995. - Vol. 16. - No 7. - P. 41-53.

104. Физические величины: Справочник. Под ред. акад. Григорьева И.С, Михайлова Е.З. — М.: Энергоатомиздат, 1991.

105. Абрамзон А.А, Боброва J1.E, Зайченко Л.П и др. Поверхностные явления и поверхностно-активные вещества: Справочник. Под ред. Абрамзона А.А. и Щукина Е.Д.-Л.: Химия, 1984.

106. Справочник химика. Т.1. Второе изд. переработанное и дополненное. Государственное научно-техническое издательство химической литературы. — Москва, Ленинград, 1962.

107. Н.Б. Варгафтик. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. — Москва, 1963.

108. Safety data for benzyl alcohol. URL: http://physchem.ox.ac.uk/MSDS/BE/benzyl alcohol.html

109. Яковлев А.Д. Химия и технология лакокрасочных покрытий. Л.: Химия, 1981.

110. Космическое материаловедение: Введение в научные основы космической технологии. Б.Фойербахер, Р.И. Науман, Г. Хамакер и др. под ред. Б. Фойербахера. М.: Мир, 1989.

111. Chapter 6: Fluid mechanics of bubbles and drops. R.S. Subramanian, R. Balasubramaniam, G. Wozniak. From: Physics of Fluids in Microgravity (Edited by R. Monti), Taylor & Francis, London, 2002.

112. Microgravity research in support of technologies for the human exploration and development of space and planetary bodies. URL: http://www.nap.edu/openbook/ 0309064910/html

113. National Center for Microgravity Research of Fluids and Combustion. URL: http://www.ncmr.org

114. MICREX Subject Index. URL: http://mgravity.itsc.uah.edu/microgravity/micrex/ subjectidx.stm

115. Адаптивная оптика. Сборник статей. Под ред. Э.А. Витриченко. М.: Мир, 1980.

116. Commander L., Day S., Chia С. and Selvirh. Microlenses immersed in nematic liquid crystals with electrically controllable focal length // EOS Topical Digest Meetings Microlens Arrays. 1995. - Vol. 5, P. 72.

117. Klim O., Meshkovsyi I. Study of opticophysical characteristics of trermosorption optical element based on the porous glass // Optics and spectroscopy. 1997. — Vol. 82. — No 1. — P. 51.

118. N. Hubin, L. Noethe. What is adaptive optics? // Science. 1993. - Vol. 262. - P. 13451484.

119. Normand Ch., Pomeau Y., Velarde M.G. Convective instability: a physisist's approach // Rev. Mod. Phys. 1977. - Vol. 49. - No 3. - P. 581-624.

120. Безуглый Б.А., Тарасов О.А., Шепеленок С.В. Бесконтактный способ контроля промышленных стоков. // 2-ой научно-практический семинар "Чистая вода". Тезисы. — Тюмень, ТГУ, 1997 С. 30-31.

121. Безуглый Б.А., Тарасов О.А., Федорец А.А., Писарев А.Д. Иванова Н.А. Бесконтактный способ обнаружения загрязнений воды поверхностно-активными примесями // 2-ая городская конференция "Окружающая среда": Тезисы. — Тюмень, 1999. -С. 167.

122. Hrma P. Effects of surface forces in glass technology (a review) // Glass Technol. 1982. -Vol.23. - No 3. - P. 151-155.

123. Mattox D.M., Smith H.D. Thermal-gradient-induced migration of bubbles in molten glass // J. Am. Ceram. Soc. 1982. - Vol. 65. - No 9. - P. 437-442.

124. Dressier R.F., Sivakumaran N.S. Non-contaminating method to reduce Marangoni convection in microgravity float zones // J. Cryst. Growth. 1988. - Vol. 88. - No 1. - P. 148158.

125. Balasubramanian R., Ostrach S. Transport phenomena near the interface of a Czochralski-grown crystal // J. Cryst. Growth. 1988. - Vol. 88. - No 2. - P. 263-281.

126. Schwabe D. Surface tension driven flows in crystal growth melts. In Crystals, growth, properties and applications (Ed. H.C. Freyhart). Springer Verlag, Berlin. 1988. - Vol. 11. - P. 75-112.

127. Li M., Zeng D. The effect of liquid encapsulation on the Ma convection in a liquid column under microgravity conditions // Int. J. Heat Mass Transfer. 1996. — Vol. 39. - No 17. -P. 3725-3732.

128. Arafuno K. Interactive thermal and solutal Marangoni convection during compound semiconductor growth in a rectangular open boat // Int. J. Heat Mass Transfer. 2001. -Vol. 44.-No 13.-P. 2405-2411.

129. G.M. Whitesides, A.D. Stroock. Flexible Methods for Microfluidics. URL: http://physicstoday.org/pt/vol-54/iss-6/p42.html.

130. P. Gwynne. Microfluidics on the move: devices offer many advantages. URL: http://www.spie.org/web/oer/august/augOO/microfluidics.

131. Centre for Microfluidics. URL: http://www.cse.clrc.ac.uk/ceg/c4m.shtml.

132. Block M.J. Surface tension as the cause of Benard cells and surface deformations in a liquid film //Nature. 1956. - Vol. 178. - P. 650.

133. Loewenthal M. Tears of strong wine // Phil. Mag., Ser.7. 1931. - Vol. 12. - P. 462.

134. Hershey A.V. Ridges in a liquid surface due to the temperature dependence of surface tension. // Phys. Rev. 1939. - Vol. 56. - P. 204.

135. Адамсон А. Физическая химия поверхностей. — M.: Мир, 1979.

136. Berg J.C., Acrivos A., Boudart М. Evaporative convection. // Adv. Chem. Eng. — 1966. — Vol.6. P. 61-123.

137. Benard H. // Rev. Generales Sci. Pures et appliguees. 1900. Vol. 11. - P. 1309.

138. Benard H. // Ann. Chem. Phys. Ser., 7. 1901. - Vol. 23. - No 62.

139. C.V. Boys. Movements on water surfaces // Nature. 1914. - Vol. 93. - No 232. - P. 214.

140. Volkoviski V. Sur les tourbillons en festons // Сотр. Rend. 1935. - Vol. 200. - No 15. -P. 1285-1287.

141. Cherny M. Uber photographie im Ultraroten // Z. F. Physik. 1929. - Vol. 53. - No 1.

142. McDaniel W., Robinson D.Z. Thermal imaging by means of the evaporograph // Appl. Optics. 1962.-Vol. 1. -No 3.

143. Mol J.C. The Eidophor system of large screen television projection // The photographic Journal. 1962.-Vol. 102.-No 4.-P. 128-132.

144. Heintz E. Deux procedes nouveaux de photographie infrarouge // J. Phys. Radium. 1946. -Vol. 7.-No 293.-P. 336.

145. Polezhaev V.I. Convective processes in microgravity // Rev. Proc. 1st Int. Symp. Hydromech. Heat/Mass Transfer Microgr., Perm-Moscow, Russia, July 6-14, 1991. Gordon&Breach Sci. Publ. 1992. - P. 15-24.

146. Гленсдорф П., Пригожин И. Термодинамическая теория структуры, устойчивости и флуктуаций. — М.: Мир, 1973.156. (Интернет страница в настоящее время не существует).

147. Rayleigh, Lord. On convection currents in a horizontal layer of fluid, when the higher temperature is on the under side // Phil. Mag. Ser.6. 1916. - Vol. 32. - No 192. - P. 529-546.

148. А.И. Федосов. Термокапиллярное движение // Журнал физической химии. 1956. -вып. 2. - С. 366-374.

149. Takashima M. Surface driven instability in horizontal layer with a deformable free surface. I. Stationary convection. II. Overstability // J. Phys. Soc. Japan. — 1981. Vol. 50. - No 8. -P. 2745-2756.

150. Pearson J.R.A. On convection cells induced by surface tension // J. Fluid Mech. 1958. -Vol. 4.-No 5. - P. 489-500.

151. Nield D.A. Surface tension and buoyancy effects in cellular convection // J. Fluid Mech. -1964. Vol. 19.-No 3.-P. 341-352.

152. Berg. J. Interfacial hydrodynamics: an overview // Canadian Metallurgical Quarterly. -1982.-Vol. 21.-No 2.-P. 121.

153. Grodzka P.G., Bannister T.C. Heat flow and convection demonstration experiments aboard Apollo 14 // Science. 1972. - Vol. 176. - No 4034. - P. 506-508.

154. Grodzka P.G., Bannister T.C. Heat flow and convection experiments aboard Apollo 17 // Science. 1975.-Vol. 187. - No 4172. - P. 165-167.

155. Davis, S.H., Homsy, G.M. Energy stability for free surface problems; Buoyancy thermocapillary layers // J. Fluid Mech. 1980. - Vol. 98. - P. 527.

156. Perez-Garcia, C., Pantaloni, J., Occelli, R., & Cerisier, P. Linear analysis of surface deflection in Benard-Marangoni instability // J. Phys. (Paris). 1985. - Vol. 46. - P. 2047.

157. Perez-Garcia, C., & Carneiro, G. Linear stability analysis of Benard-Marangoni convection in fluids with a deformable free surface // Phys. Fluids. 1991. - Vol. A3. - P. 292.

158. Ka Kheng Tan, Rex B. Thorpe. On convection driven by surface tension caused by transient heat conduction // Chemical Engineering Science. 1999. - Vol. 54. - P. 775-783.

159. Пшеничников А. Ф., Токменина Г.А. Деформация свободной поверхности жидкости ТК движением // МЖГ. 1983. - № 3. - С. 150-153.

160. Гухман А.А., Зайцев А.А. Теория подобия, анализ размерностей, характеристические масштабы: Уч. пос. М.: Издательство МТОУ.

161. Y. Kamotani, S. Ostrach, A. Pline. Analysis of velocity data taken in surface tension driven convection experiment in microgravity // Phys. Fluids. 1994. - Vol. 6. - No 11. - P. 36013609.

162. Альварес-Суарес B.A., Рязанцев Ю.С. О термокапиллярном движении, вызванном локальным нагревом жидкости импульсом ультрафиолетового излучения // МЖГ. 1986.6. С. 165-167.

163. Альварес-Суарес В.А., Рязанцев Ю.С., Шевцова В.М. Теор. и эксп. исследование конвекции в слое жидкости при локальном нагреве // ПМТФ. — 1990. № 2. - С. 53-57.

164. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Механика сплошных сред. М.: Гостехиздат, 1954.

165. Жаров В.П., Летохов B.C. Лазерная опто-акустическая спектроскопия. М.: Наука, 1984.

166. Сверхчувствительная лазерная спектроскопия: пер. с англ. / Под. Ред. Д. Клайбджера.- М.: Мир, 1986.

167. Bialkowski S.E., Winefordner J.D. Phototermal Spectroscopy for methods for chemical analysis. John Wiley & Sons Inc., 1996.

168. Richardson F.D. Interfacial phenomena and metallurgical processes // Canadian Metallurgical Quarterly. 1982. - Vol. 21. - No 2. - P. 111-119.

169. Marangoni wafer drying avoids disadvantages. URL: http://www.steg.com/products/ marangoni/sst96/secl .html

170. S. Narayanan. What is heat pipe? URL: http://www.cheresources.com/htpipes.shtml

171. Heat pipes. URL: http://www.speoils.co.uk/heatpipes.htm

172. Eninger J.E., Markus B.D. Marangoni effect and capacity degradation in axially grooved heat pipes // AIAA Journal. 1979. - Vol. 17. - No 7. - P. 797-799.

173. Kosson R.L., Harwell W. The Marangoni effect in axially grooved variable conductance heat pipes (VCHP) // Prog. Astronaut. Aeronaut. 1983. - Vol. 86. - P. 222-238.

174. Masashi Kuramae and Mutsumi Suzuki. Two-Component Heat Pipes Utilizing the Marangoni Effect // Journal of Chemical Engineering of Japan. 1993. - Vol. 26. - No 2. — P. 230.

175. Джейкок M., Парфит Дж. Химия поверхностей раздела фаз. М.: Мир, 1984

176. Капиллярные явления и нефтеотдача. М.Т. Абасов, Н.Д. Таиров, Д.Ш. Везиров и др; АН АзССР, Инт. пробл. глубин. Нефтегазовых месторождений. — Баку: Элм, 1987. — 147 с.

177. Lyford P. A., Pratt Н. R. С., Grieser F., Shallcross D. С. Т Marangoni effect and enhanced oil recovery. Part 1: Porous media studies // Canadian J. Chem. Engin. 1988. - Vol. 76. — No 2. -P. 167-174.

178. Thermo-capillary optical switch. Makoto Sato, Makoto Horie, Nobuaki Kitano, Katsuya Ohtomo, Hiroaki Okano // Hitachi Cable Review. 2001. - No 2. -P. 19-24.

179. Оптические материалы для инфракрасной техники. Е.М. Воронова, Б.Н. Гречушников, Г.И. Дистлер, И.П. Петров. М.: Наука, 1965.

180. Безуглый Б. А., Иванова Н.А., Тарасов О. А. Термокапиллярный оптический переключатель с лазерными нагревателями. Заявка на изобретение. Отправлена 18 апреля 2002.

181. Microgravity Research Facilities. URL: http://mgnews.msfc.nasa.gov/litho2/facility.html

182. Microgravity materials science: research and flight experiment opportunities. URL: http://mtrs.msfs.nasa.gov/mtrs/98/tm208418.pdf

183. Ostrach S. Low gravity fluid flows // Annual Rev. Fluid Mech. 1982. - Vol. 14. - P. 313.

184. Optical tweezers: Theory and applications. URL: http://www.ipass.net/~brianrodr/ tweezers.html.

185. Backgroung to optical tweezers. URL: http://www.pages.drexel.edu/undergrad/rmg23/ page5.html

186. T. Haist, M. Reicherter, J. Leisener, H. Tiziani. Dinamic optical tweezers. URL: http://www.uni-stuttgart.de/ito/institut/researchfluids/slm/tweezer.htm.

187. Block M.J., Harwit M. Free surface of liquids as an optical element. // J. Opt. Soc. Am. -1958. Vol. 48. - No. 7. - P. 480-482.

188. Kagawa K., Tsuyoshi Konishi Т., Tanida J., Ichioka Y, Fabrication of Optical Components and Modules Using Photo-Fabrication Technique. // Opt.Rev. 1997. - Vol. 4. - No 6. -P. 639-642.

189. Surface light scattering. URL: http://Nasatm208532.pdf, pp. 54-55. In: NASA's Microgravity Technology Report (1997). Summary of Activities.

190. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. В 2-х книгах. Под ред. В.В. Клюева. М.: Машиностроение, 1986.

191. Скоков И.В., Многолучеые интерферометры в измерительной технике. — М.: Машиностроение, 1989.

192. Гусев Е.А., Приборы неразрушающего контроля в машиностроении. М.: Машиностроение, 1993.

193. Авт. свид. СССР № 430286. Способ измерения уровня жидкости или расплава. Л.Г. Меркулов, С.И. Рохлин. Бюл. № 20 // Изобретения 1974.

194. Авт. свид. СССР №503133. Устройство для определения уровня жидкости. Г.А. Зайцев. Бюл. № 6 // Изобретения 1976.

195. Maijgren В., Odberg L. Surface tension data from slight deformations of the surface. The ring method // J. Col. Int. Sci. 1982. - Vol. 88. - No 1. - P. 197-203.

196. Финн P. Равновесные капиллярные поверхности. M.: Мир, 1989.

197. Neumann A.W., Good R.J. Techniques of measuring contact angles. In: Surface and colloid science. Vol.11. Experimental methods. Eds: Good R.J., Stromberg R.R. N.Y.: Plenum Press, 1979.-P. 31-91.

198. Медянцева Л.Л. и др. Контроль прямолинейности и плоскостности поверхностей. М.: Изд. Стандартов, 1972.

199. Фриш С.Э. Оптические методы измерений. 4.2. Лучевая оптика и границы ее применения. Интерферометрия: Учебное пособие. Изд-во Ленинградского ун-та, 1980.

200. П. Ж. Де Жен, Смачивание: статика и динамика. // УФН. 1987. - том 151. — вып. 4. -С. 619-678.

201. Б.Д. Сумм. Гистерезис смачивания // Соросовский образовательный журнал. 1999. -№7.-С. 98-102.

202. Johnson R.E., Jr., Dettre R.H. Contact angle hysteresis: I. Study of an idealized rough surface // Jr. Advan. Chem. Ser. 1963. - No 43. - P. 112-135.

203. R.H. Dettre, R.E. Johnson, Jr. Contact angle hysteresis: II. Contact angle measurements on rough surfaces // Jr. Advan. Chem. Ser. 1963. - No 43. - P. 137-144.

204. R.H. Dettre, R.E. Johnson, Jr. Contact angle hysteresis: IV. Contact angle measurements on heterogeneous surfaces // Jr. Advan. Chem. Ser. 1965. - Vol. 69. - No. 5. - P. 1507-1515.

205. H.W. Fox, W.A. Zisman. The spreading of liquids on low energy surfaces. I. Polytetrafluoroehylene //J. Colloid Sci. 1952. - Vol. 7. - P. 512-531.

206. M.C. Phillips, A.C. Riddiford. Temperature dependence of contact angles // Nature. 1965. - Vol. 205. - No 6. - P. 1005-1006.

207. Ting C.L:, Perlin M. Boundary conditions in the vicinity of the contact line at a vertical oscillating upright plate: an experimental investigation // J. Fluid Mech. 1995. - Vol. 295. -P. 263-300.

208. C.B. Зверева. В мире солнечного света. Л:. Гидрометеоиздат, 1988.