Исследование свойств приэлектродного слоя магнитной жидкости по эллипсометрическим и электрофизическим измерениям

Дискаева, Елена Николаевна

Исследование свойств приэлектродного слоя магнитной жидкости по эллипсометрическим и электрофизическим измерениям тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.13 ВАК РФ

Дискаева, Елена Николаевна АВТОР

кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Ставрополь МЕСТО ЗАЩИТЫ

2006 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.13 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Исследование свойств приэлектродного слоя магнитной жидкости по эллипсометрическим и электрофизическим измерениям»

Автореферат диссертации на тему "Исследование свойств приэлектродного слоя магнитной жидкости по эллипсометрическим и электрофизическим измерениям"

На правах рукописи

ДИСКАЕВА Елена Николаевна

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ПРИЭЛЕКТРОДНОГО СЛОЯ МАГНИТНОЙ ЖИДКОСТИ ПО ЭЛЛИПСОМЕТРИЧЕСКИМ И ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИМ ИЗМЕРЕНИЯМ

01.04.13 - электрофизика, электрофизические установки

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Ставрополь - 2006

Работа выполнена в Ставропольском государственном университете

Научный руководитель: доктор физико-математических наук, профессор

Чеканов Владимир Васильевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Ковалев Вячеслав Данилович доктор физико-математических наук, профессор Симоновский Александр Яковлевич - •

Ведущая организация: Курский государственный технический

университет (г. Курск)

Защита состоится 22 декабря в 16 часов 30 минут на заседании регионального диссертационного совета ДМ 212.256.05 при Ставропольском государственном университете по адресу: 355009, г. Ставрополь, ул. Пушкина, д. 1, ауд. 214.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Ставропольского государственного университета.

Автореферат разослан » ноября 2006 года

Ученый секретарь диссертационного совета

Копыткова Л.Б.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Магнитные жидкости (МЖ) обладают уникальным сочетанием электрических, оптических и магнитных свойств, что делает такие жидкости привлекательными,объектами для исследования и открывает широкие возможности их технического использования. Наблюдаемые в магнитной жидкости явления во многом определяются свойствами малых частиц, их взаимодействием во внешних полях и структурным состоянием системы.

. Поведение МЖ в электрическом поле, приводит к появлению интересных фактов. В частности, к образованию необычайно большого заряда, по величине на 3-4 порядка превышающего заряд, накапливаемый в плоском конденсаторе аналогичных геометрических размеров, появлению неоднородности в распределении электрического поля в приэлектродной области, существованию особенностей электропроводности МЖ в электрическом поле и др.

При изучении электромагнитооптических свойств обнаруживается ряд эффектов: двойное лучепреломление в магнитном и электрическом полях, дифракционное, анизотропное и квазиупругое рассеяние света. Кроме этого, в электрическом поле вследствие увеличения концентрации частиц вблизи электрода, наблюдается изменение отражательной способности ячейки с МЖ, образование вблизи электрода различных структур, возникновение автоволновых процессов и др. В связи с этим, МЖ могут служить модельной средой для изучения процессов электроочистки жидкостей от загрязнений ультрамалых размеров (10 — 100 им), а так же для изучения автоволновых процессов и процессов самоорганизации.

Процессы проводимости, электризации и поведение твердых проводящих и изолирующих частиц в слабопроводящих жидкостях взаимосвязаны. При этом возникающие электрооптические особенности поведения магнитных коллоидных частиц в углеводородной жидкости в электрическом поле остаются малоизученными, хотя с точки зрения наблюдения и регистрации являются одними из наиболее ярко выраженных. К настоящему времени у большинства исследователей не сложилось единого мнения по вопросу о строении и поведении приэлектродной структуры в электрическом поле.

В связи с этим, целью работы является исследование свойств приэлек-тродного слоя МЖ по эллипсометрическим и электрофизическим измерениям.

В ходе достижения этой цели были поставлены и решены следующие задачи:

- разработка методики определения толщины и кинетики изменения приэлектродного слоя МЖс использованием эллипсометрического метода при работе в отраженном свете;

- проведение численного моделирования по изменению эллипса поляризации света, отраженного от однослойной и двухслойной пленки для интерпретации экспериментальных результатов эллипсометрических измерений оптико-физической системы с МЖ;

- определение толщины слоя высококонцентрированной МЖ вблизи электрода в электрическом поле;

- исследование кинетики образования приэлектродного слоя МЖ с целью уточнения его структуры;

- исследование электрических свойств ячейки с МЖ в электрическом поле: проводимость приэлектродного слоя магнитной жидкости и магнитной жидкости в объеме ячейки, заряд, накапливаемый в приэлектродном слое.

Научная новизна результатов диссертации состоит в следующем:

Впервые с помощью систематических эллипсометрических измерений и численного моделирования отражающей системы установлено:

- вблизи электрода в электрическом поле образуется тонкий слой концентрированной МЖ с объемной концентрацией частиц 24%±2%, имеющий резкую границу со слабоконцентрированной МЖ в объеме ячейки (~0,5 об %);

- толщина слоя на линейном участке вольтамперной характеристики на установившемся токе линейно зависит от напряжения; вблизи положительного электрода толщина слоя больше (~ в 2-2,5 раза), чем вблизи отрицательного электрода;

- промежуток времени, на котором основную роль в образовании слоя играет электрофорез, для жидкости с объемной концентрацией частиц 0,5% и напряженности 1-Ю4 -5-104В/м, составляет0,1-0,15 с.

Впервые по комплексным исследованиям электрических и оптических свойств ячейки с МЖ жидкостью получено, что проводимость в объеме ячейки на три-четыре порядка выше проводимости слоя МЖ, образующегося вблизи электрода в электрическом поле. При этом заряд, накапливаемый в приэлектродном слое, на два-три порядка больше, чем заряд в конденсаторе аналогичных геометрических размеров без учета скачка проводимости на границе слоя.

Достоверность представленных в диссертационной работе результатов обеспечивается применением в экспериментальном исследовании стандартных методик и приборов, получением большого массива опытных данных. Полученные результаты теоретически интерпретированы и не противоречат основным положениям физики. Основные результаты и сделанные выводы доложены и обсуждены на Международных и Всероссийских научных конференциях.

Практическая ценность диссертации состоит в том, что результаты исследований коллоидной системы на углеводородной основе, приведенные в диссертационной работе, могут быть использованы при проектировании новых и модернизации уже известных устройств электроочистки непроводящих жидкостей от. загрязнений ультрамалых размеров (10 — 100 нм), а также устройств для определения качества технических непроводящих жидкостей. Полученные результаты можно применить для оптимизации устройств, работающих по принципу электроуправления отражательной способностью МЖ, в частности электрофорезного индикатора и элек-троуправляемого спектрофотометра, а так же для моделирования автоволновых процессов внутри электрофоретической ячейки.

На защиту выносятся следующие положения.

1. Экспериментальные результаты изменения эллипса поляризации при интерференции отраженного монохроматического света от границы «тонкий прозрачный электрод - слой концентрированной МЖ» в электрическом поле. .

2. Результаты. численного моделирования интерференции поляризованного монохроматического света, отраженного от тонкого проводящего электрода на границе с полубесконечной средой и тонким слоем концентрированной МЖ. Выбор модели отражающей системы.

3. Методика определения зависимости толщины приэлектродного слоя МЖ от времени воздействия электрического поля и экспериментальные результаты зависимости толщины слоя от времени при различных напряженностях электрического поля. ,

4. Оценка усредненной проводимости магнитной жидкости в высококонцентрированном слое и магнитной жидкости в объеме ячейки. :

Апробация работы.

- 49, 50, 51 научно-методическая конференция «Университетская наука - региону», г. Ставрополь, СГУ (апрель 2004 - 2006 гг.);

- 11, 12 Международная Плесская конференция по магнитным жидкостям, г. Плес (сентябрь 2004 г., сентябрь 2006 г.);. ;

- 111 научно-практическая студенческая конференция «Наука и мир», г. Ставрополь, СевКавГТИ (24 декабря 2004 г.,);

- 5 межрегиональная научная конференция «Студенческая наука — экономике России», г. Ставрополь, СевКавГТУ, (19-20 апреля 2005 г.);

- III международная конференция «Фундаментальные проблемы физики», г. Казань (13-18 июня 2005 г.).

- VIII Международная научная конференция «Современные проблемы электрофизики и электрогидродинамики жидкостей», г. Санкт-Петербург, (26 - 28 июня 2006 г.).

По теме диссертации опубликовано 15 работ, в том числе 13 статей и 2 тезиса докладов.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных результатов и выводов, а также списка цитируемой литературы. Диссертация изложена на 153 страницах, содержит 50 рисунков, 3 таблицы и список литературы из 150 наименований. ■

Личный вклад соискателя. Автором лично выполнено тестирование и юстировка экспериментальных установок, проведено численное моделирование изменения эллипса поляризации света, отраженного от при-электродной области МЖ, все экспериментальные исследования и обработка результатов измерений. Основные выводы и положения диссертационной работы сформулированы лично автором.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность работы, сформулированы цель и задачи исследования, основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе диссертационной работы приведен обзор экспериментальных и теоретических работ, посвященных изучению электрических и электрооптических свойств магнитной жидкости. В заключение главы поставлены задачи диссертационного исследования.

Вторая глава содержит описание объекта исследования, экспериментальных установок и методики проведения экспериментов, приведены оценки погрешностей измерений.

Объектом исследования выбрана магнитная жидкость типа «магнетит в керосине» с ПАВ - олеиновая кислота. Для исследования изменения эллипса поляризации света, отраженного от приэлектродной области МЖ была выбрана нулевая эллипсометрическая схема для работы в отраженном свете (рис. 1). Измеряемыми величинами в эксперименте служат азимуты анализатора и компенсатора в положении гашения. Чтобы из анализа эллипса поляризации получить сведения о толщинах и оптических константах поверхностных слоев и пленок необходимо интерпретировать экспериментальные данные с помощью выбранной модели отражающей системы. Метод основан на том, что, измеряя экспериментально значения углов на анализаторе и компенсаторе в положении гашения, мы определяем параметры *|/иД, входящие в основное уравнение эллипсометрии

Рисунок 1 - Схема экспериментальной установки: 1 — лазер, 2 - поляризатор, 3 - компенсатор, 4 - анализатор, 5 - ФЭУ, 6 - осциллограф, 7 - ЭВМ, 8 - прозрачные электроды, 9 - прокладки ,10 — прижимающая пластина, 11 - равносторонняя прямоугольная призма, разделенная непрозрачной перегородкой, 12 - иммерсионная жидкость (глицерин), 13 - поворотное зеркало

Справа в уравнении мы имеем функцию, зависящую от оптических постоянных, толщин слоев системы, длины волны падающего света и его угла падения на систему. Вид этой функции зависит от выбора модели отражающей системы.

Помимо исследования параметров системы в стационарном состоянии представляет интерес кинетика приэлектродных процессов. Использование платы АЦП ЛА-2М5 позволило нам работать с тремя выходными сигналами. Одновременно по трем каналам регистрировали изменение интенсивности оптического сигнала на выходе эллипсометра и изменение тока и напряжения на ячейке. С помощью платы осуществлялось преобразование выходных сигналов в цифровую форму, которые затем с помощью специального программного обеспечения обрабатывались, и сохранялись на жестком диске.

Эффективным методом исследования кинетики различных физико-химических явлений может служить ненулевой эллипсометрический метод.

На практике единственным параметром рабочего светового пучка, который измеряется на выходе эллипсометра при использовании как нулевых, так и ненулевых методов является полная интенсивность пучка 1ВЫХ. При исследовании кинетики протекающих внутри ячейки процессов, анализатор и компенсатор выставляются в положение гашения без электрического поля. В этом положении они остаются до конца эксперимента. Отметим, что на выходе из эллипсометра наряду с полностью линейно-поляризованиым светом интенсивности 11>Ь1Х, имеется также деполяризованный световой пучок (1П). В работах по эллип-сометрии, дня используемой нами схемы, получены зависимость величины полной интенсивности светового пучка на выходе эллипсометра в окрестностях некоторого ее значения 1(7ао, 7ко)> характеризующегося углами поворота анализатора 7до и компенсатора 7Ко, и зависимость интенсивности света на выходе эллипсометра от параметров отражающей системы и углов поворота анализатора, поляризатора и компенсатора. Таким образом, задаваясь моделью отражающей системы, можно получить теоретическую зависимость интенсивности света на выходе эллипсометра от углов поворота анализатора и компенсатора для используемой нами схемы.

Во второй главе также определены оптические характеристики основных элементов исследуемой системы: стекло ячейки и прозрачный электрод. Было получено значение показателя преломления стекла ячейки 1,57±0,04 для надежности 0,95. С помощью нулевого эллипсометрическо-го метода найдены толщина и показатель преломления тонкого прозрачного электрода:п=2.2±0.3, к=0.075±0.012, (1=1.27-1СГ7±0.17-1СГ7м.

Третья глава содержит результаты численного моделирования исследуемой системы и экспериментального определения толщины приэлек-тродного слоя МЖ в зависимости от межэлектродного промежутка, напряжения, полярности отражающего электрода и времени действия электрического поля. Здесь же оценена величина проводимости МЖ в высококонцентрированном слое и в объеме ячейки.

При решении обратной задачи эллипсометрии, находят неизвестные оптические характеристики изучаемой слоистой системы по измеренному экспериментально отношению обобщенных коэффициентов Френеля. В основном уравнении эллипсометрии (1) разделяя действительную и мнимую части, мы получаем возможность построить номограмму, представляющую собой численное решение основного уравнения эллипсометрии при варьировании одного или нескольких параметров модели. Именно сопоставление теоретических зависимостей с экспериментальными позволяет определить неизвестные параметры и построить адекватную модель исследуемой отражающей системы.

В работе использовалась МЖ с концентрацией 0,5%. Выбор концентрации основан на удобстве получения экспериментальных данных и тео-

ретической интерпретации (не учитывается взаимодействие между частицами). На рис. 2 представлены зависимости непосредственных значений углов на анализаторе и компенсаторе в положении гашения от величины усредненной напряженности 1/Л/. -

Учитывая при развитии представлений о строении приэлектродного слоя, существование двух принципиальных моделей, были рассмотрены обе. В первой модели предполагается, что под действием электрического поля вблизи электрода происходит увеличение концентрации частиц магнетита, а, следовательно, и комплексного показателя преломления МЖ, во второй - вблизи электрода в электрическом поле образуется слой концентрированной МЖ с резкой границей со слабоконцентрированной МЖ в объеме ячейки.

> А, рад

К, рад

О 0.2 0.4 0.6 0.8 I 1.2 1.4. 0 02 0.4 0.6 0.8 1 .1.2 1.4

Рисунок 2 — Зависимость непосредственных значений углов на анализаторе и компенсаторе в положении гашения от величины усредненной напряженности для различных расстояний между электродами (180 мкм - 1 и 360 мкм - 2)

Если предположить, что подача напряжения на ячейку приводит к увеличению комплексного показателя преломления МЖ- вблизи элек- . трода, то реальную систему • можно заменить моделью однослойной, пленки. Роль пленки будет выполнять электрод, среды, распространения света — стекло ячейки, а , роль подложки - магнитная жидкость вблизи электрода, представляемая сплошной средой с непрерывно изменяющимся комплексным по- .

0.65

0.75

0.85

0,95

Рисунок 3 — Сравнение экспериментальной номограммы (1) с теоретической (2), построенной в результате моделирования одно-• слойной пленки с переменным значением комплексного показателя преломления подложки

казателем преломления. На рис. 3 представлены результаты численного решения уравнения (1) для предложенной модели. Из рисунка видно, что при варьировании всех возможных значений комплексного показателя преломления МЖ предложенная модель не описывает экспериментальные результаты. Это свидетельствует о том, что изменение эллипса поляризации света при электроотражении от приэлектродной области МЖ нельзя описать простым изменением концентрации частиц .магнетита вблизи электрода.

При построении второй модели мы заменили реальную систему двухслойной пленкой, расположенной между средой и подложкой. Изменение поляризации отраженного от ячейки света будет вызвано дополнительной интерференцией на слое, образующемся в приэлектродной области под действием электрического поля.

Рисунок 4 - Теоретические зависимости значений углов на анализаторе и компенсаторе при изменении толщины второй пленки (концентрирован! юя МЖ 25%)

Па рис. 4 представлены теоретические зависимости значений углов на анализаторе и компенсаторе от толщины второй пленки, полученные в результате моделирования. Видно, что зависимость имеет периодический характер с постепенным уменьшением амплитуды. Отсутствие периодичности на экспериментальной кривой (рис. 2) связано с прекращением роста слоя и может быть объяснено возникновением гидродинамических течений в ячейке при увеличении напряжения. В дальнейшем будем рассматривать процессы, происходящие в ячейке до возникновения неустойчивости (Е<105В/м). Варьируя комплексный показатель преломления слоя концентрированной МЖ вблизи электрода, был сделан вывод о том, что концентрация частиц твердой фазы в слое порядка 24%±2%.

Если предположить, что увеличение напряжения на ячейке приводит к увеличению толщины приэлектродного слоя, то, сравнивая полученные экспериментальные и теоретические данные, можно установить характер зависимости толщины слоя от подаваемого напряжения. Для этого на плоскости (А,К) строятся две номограммы, одна из которых представляет

собой набор решений уравнения (1) при изменении толщин второй пленки, а вторая - экспериментальные точки (рис. 5). В результате была оценена толщина приэлектродного слоя от напряжения при различных расстояниях между электродами (рис. 6).

Рисунок 5 - Сравнение результа- Рисунок 6 - Зависимость толщины при-

тов измерений с данными моделирова- электродного слоя МЖ от усредненной на-ния двухслойной пленки пряженности для различных расстояний

между электродами: 1 - 180 мкм, 2 — 360 мкм

Исследование электроотражения от обоих электродов показало, что слой вблизи положительного электрода (» в 2-2,5 раза) больше, чем вблизи отрицательного. Одной из причин этого может служить тот факт, что во время переходного процесса число быстрых ионов (с большими значен ниями коэффициентов переноса), разряжающихся в единицу времени на поверхности частицы, будет выше количества медленных ионов. Так это может быть связано с несимметричностью объемных зарядов.

Использование АЦП позволило нам с помощью ненулевого метода эллипсометрии изучить кинетику образования приэлектродного слоя МЖ. Известно, что прохождение электрического тока в любой электрохимической системе сопровождается химическими реакциями на электродах. В дальнейшем, для того, чтобы исключить влияние на изучаемое явление химических реакций на электродах подавали U>2 В.

В результате эксперимента получены зависимости интенсивности фототока на выходе эллипсометра в закомпенсированном состоянии от времени действия электрического поля для различных значений амплитуды импульсов напряжения (рис. 7). На рисунке они представлены в относительных единицах, где 1а - интенсивность деполяризованного света, -максимальная интенсивность отраженного света при подаче на ячейку напряжения 10В. ;

О 0,5 1 из

Рисунок 7 - Экспериментальная зависимость относительного изменения интенсивности света на выходе закомпенсированного эллипсометра от времени действия поля для импульсов напряжения: кривые 1-8 соответствуют импульсам от 2 до 3,4, 5, 6,7, 8, 9, 10В

0.8

0.6

0.4

0.2

0.5

Используя эти данные, мь! можем оценить, как изменяется толщина концентрированного слоя МЖ вблизи электрода с течением времени действия электрического поля. Для этого была получена теоретическая зависимость интенсивности отраженного света в нулевом состоянии для двухслойной системы от толщины второй пленки. Из нулевых эллип-сометрических измерений известно, что толщина слоя . . .

при 2 В равна ~1.9>10"8м. На рис. 8 представлена теоретическая кривая изменения относительной интенсивности отраженного света от толщины второй пленки (концентрированная МЖ).

Сравнение экспериментальной и теоретической зависимостей осуществлялось следующим образом. Для данного импульса напряжения экспериментальная зависимость пересчитывалась в относительных единицах к своему максимальному значению. Толщина слоя для рассматриваемого напряжения известна из нулевых эллипсометрических измерений (рис. 6). Используя это значение, теоретическая кривая перестраивалась таким об-

Рисунок 8 - Зависимость'относительной интенсивности отраженного света от толщины пленки

разом, чтобы значению 1 в относительных единицах соответствовала интенсивность отраженного света в положении гашения при указанной толщине. Сравнение полученных данных позволило построить зависимость толщины слоя концентрированной МЖ от времени действия поля (рис. 9).

0.8 0.6 0.4 0.2

,«:•::.....

.д*

», С

4АУ, 10"7м/е 3 2 Г

Е. 10' В/м

I->

Рисунок 9 — Зависимость огноси-

Рисунок 10 - Зависимость ско-

тельного изменения толщины слоя от рости роста приэлектродного слоя

времени для импульсов напряжений от напряженности поля для 1=0,1 с для расстояния между электродами 180 -мкм: 1-2-4В, 2-2-6В, Ъ-2-8В, 4-2-ЮВ

Анализ графиков показывает, что на начальном участке времени характер зависимости близок к линейному. Используя результаты, представленные на рис. 9, оценена скорость нарастания слоя в электрическом поле в зависимости от величины усредненной напряженности поля. Оказалось, что на участке времени от 0 до 0,1-0,15 с, функция V(Е) линейна (рис. 10). Существование линейной зависимости скорости нарастания слоя от величины напряженности, позволило сделать вывод о преобладающей роли электрофореза на этом интервале времени.

. ио-'д ___

ю 8 6 4 2 0

0 5 .10 15 С

Рисунок 11 — Ампер-прсменная зависимость для расстояния межлу электродами 180 мкм и импульса напряжения от 2 В до 5 Б

^ришц I 1 1 1

Еще в ранних работах по проводимости жидких диэлектриков отмечалось, что ток при постоянном напряжении со временем уменьшается, и релаксация его обусловлена формированием объемного заряда. Формирование объемного заряда в приэлектродном пространстве должно приводить к особенностям проводимости. С целью изучения особенностей проводимости в приэлектродном слое были получены ампер-временные зависимости тока для различных импульсов напряжения (рис. 11). Так как нам известен ток в начальный момент, когда слои еще не успели образоваться, и ток в стационарном состоянии, когда они уже сформировались, то мы можем вычислить сопротивление приэлектродных слоев, образующихся при данном напряжении. Оно будет равно разности сопротивления ячейки со сформированными приэлектродными слоям и сопротивления ячейки до образования слоев. Оценки показали, что проводимость МЖ в объеме ячейки имеет порядок 10"8 - 10"7 (Ом м)"1, проводимость концентрированного слоя МЖ - 10'" - 10"10 (Омм)'1.

Для дополнительной оценки проводимости приэлектродного слоя, ячейку заменим участком цепи, состоящем из трех последовательных сопротивлений: Я«,,], сопротивление двух приэлектродных слоев, 110£н,— сопротивление слоя в объеме ячейки. При этом ограничимся постоянной проводимостью в объеме ячейки для различных расстояний между электродами и одинаковой проводимостью слоев, образующихся вблизи электродов. При различных расстояниях между электродами, но фиксированной толщине приэлектродного слоя определялись соответствующие значения напряжения. Используя полученные вольтамперные характеристики для двух расстояний между электродами, по закону Ома определялось эквивалентное сопротивление ячейки. Составлялась система из двух уравнений при решении которой были получены результаты, по порядку совпадающие с предыдущими.

Из вышесказанного видно, что проводимость приэлектродных областей значительно (на 3-4 порядка) понижена относительно проводимости в объеме. Возможно, это связано с тем, что скорость движения носителей заряда в слое определяется не только напряженностью поля, как в объеме, но и особенностями строения приэлектродных слоев. На границе раздела «электрод - МЖ» двойной электрический слой служит барьером для ионов, к тому же свойства его в процессе токопрохождения изменяются. В приэлектродной области слои концентрированной МЖ становятся барьером, затрудняющим передачу заряда от носителя к электроду. Еще одной из причин возникновения области пониженной проводимости может являться наличие стока ионов обоих знаков. Таким стоком может быть область рекомбинации ионов.

14 Р. 10 (Кл/м1) 12 10 8 6 4 2

I х}

{ { 2

5 I

8 10 и. В

Рисунок 12 - Зависимость заряда, приходящегося на единицу поверхности электрода от напряжения для разных расстояний между электродами: 1 - 180 мкм, 2 - 360 мкм ^

При размыкании ячейки на нагрузку по цепи течет ток (рис. 11) разряда, начинающийся с некоторого пикового значения и сходящий к некоторому значению ¡¡. Спад тока связан с накоплением заряда на ячейке, который суммируется из заряда на плоском конденсаторе, содержащем электроды и диэлектрическую жидкость и накопления заряда, связанного с образованием слоя из дисперсных частиц на электродах. После размыкания ключа, заряд стекает через сопротивление внешней цепи и через сопротивление самой ячейки. Ток через объем ячейки равен / = /я(1+ &,/./?,). Здесь /л — ток, текущий через внешнюю цепь, и К2 -

соответственно сопротивление ячейки и внешней цепи. Интегрируя зависимость 1(1), полученную экспериментально, получили зависимость заряда, приходящегося на единицу поверхности электрода от напряжения (рис.12). Рассчитывая емкость ячейки по формуле получили зна-

чение ~2-]0'8Ф. Расчет емкости по геометрическим размерам ячейки и диэлектрической проницаемости МЖ, дает значение порядка 2-]0~'°Ф. Увеличение емкости, по-видимому, связано с образованием в электрическом поле приэлектродных слоев с высокой концентрацией дисперсной фазы.

Четвертая глава посвящена построению физической модели образования приэлектроднош слоя МЖ в электрическом поле и определению основных причин движения частиц к электродам, на основе анализа уравнения Фоккера-Планка для движения малых частиц без вероятностного последействия.

Из выводов, полученных в главе III, следует, что в приэлектродной зоне под действием электрического поля происходит образование слоя концентрированной МЖ. Причиной этого могут бьпъ различные процессы, такие как, электрофорез, диполофорез, диффузия частиц; в слабых электриче-

ских полях - химическая реакция жидкости с электродом, в сильных полях -электроконвекция и другие нелинейные эффекты. Задача о движении частицы сводится к движению одной частицы в поле, созданном остальными частицами. Для случайных процессов вводится понятие вероятности того, что рассматриваемая частица находится в элементарном объеме сIV = (1х<1у<Ь

с!-*/ =\У•с1х-с1у-с1г,

где (У=1У(х,у,г)т плотность вероятности, функция координат. Движение частицы не зависит от предыстории процесса, т.е. частица не обладает «памятью» - марковский процесс. При рассмотрении задачи ограничимся движением вдоль оси ОХ, направленной от одного электрода к другому перпендикулярно к их поверхностям. Будем считать, что частица имеет форму шара диаметром с? и в начальный момент времени (а частица находится в начале координат*,,. Вероятность того, что в момент времени / частица окажется в точке с координатойх в интервале от* до* +Лх определяется по формуле: " 01У да(х,р-1У '1 д2Ь(х,р-И' 7 '.'„. д( . дх + 2' дх2 Вероятность состояния определяется отношением концентрации частиц в выбранном объеме к числу. частиц, заключенных во всем объеме

с!\\> — ■ с\х - (1у ■ (Ь. Для перехода от вероятности к концентрации умножим N - - ■•'■.-

(2) на N. Для монодисперсных систем уравнение (2) примет вид: дп _да(х,{)-п 1 дгЬ(х,{)-п ■

дх +2 дх1 '

Введем понятие потока частиц Л' = — • ск, который будет складываться из двух частей. Первая часть обусловлена внешними силами, действующими на частицу - систематический поток ап, где а - скорость систематического движения в точке хив момент I. Вторая случайными флуктуирующими воздействиями на частицу со стороны частиц среды - диффузионный поток - — д^*" , где — —; коэффициент диффузии £>. Считая, 2 дх 2

что а и О не зависят от д: и поток равен 5 = —-— + а • п . Для регулярной

- • дх

части можно воспользоваться представлениями гидродинамики о движение тела в вязкой среде для малых скоростей сферических частиц. Поэтому скорость систематического движения определяется отношением систематической силы к силе трения

3 • л • а • т)

здесь /■>- сила тяжести, РА - сила Архимеда, FA - сила гидростатического выталкивания, - сила Кулона, действующая на заряженную частицу в однородном электрическом поле, — сила, действующая на индуцированный дипольный момент частицы в неоднородном электрическом поле. По оценкам, действием всех сил, кроме Рч можно пренебречь, поэтому

д-Е

скорость систематического движения а = —г-.

Из равенства электростатической силы и силы вязкого трения оценим

заряд коллоиднои частицы с/ =-, где а=10 м - размер частицы,

т]=1,5-Ш3Па с - динамическая вязкость дисперсионной среды, а=1,5-Ш5м!с -электрофоретическая скорость частицы, £=5-104 В/м — напряженность электрического поля. Средняя электрофоретическая скорость частицы, оценивалась по скорости образования слоя. В результате оказалось, что средний заряд частиц дисперсной фазы в приэлектродной области не более 0,6 заряда электрона. С учетом агрегации частиц средний заряд частицы в агрегате размером 10<1 оказался в 100 раз меньше, а в агрегате размером 5(1 в 25 раз меньше. Из этого можно сделать вывод, что частицы магнетита не заряжены и приобретают заряд только при движении в объемном заряде.

Используя значение толщины приэлектродного слоя была оценена напряженность поля в нем, которая оказалась порядка 107 В/м. Для частицы размера порядка 10"8 м и ее объема порядка У=10'24 м3, можно оценить энергию электрического поля, приходящаяся на одну частицу, которая расположена в последнем концентрированном монослое как произведение плотности электрической энергии на объем частицы. В результате получили, что электрическая энергия, приходящаяся на 1 частицу в последнем слое, оказалась сравнимой с энергией теплового движения. Это может объяснить конечное значение толщины приэлектродных слоев для данного напряжения и отсутствие развитого диффузионного слоя.

В заключении сделаны основные выводы по результатам диссертационной работы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. С помощью комплексного метода, основанного на изучении изменения интерференции поляризованного света при отражении от топкого

прозрачного электрода и приэлектродной области МЖ и изменении электрических свойств, исследованы свойства приэлектродной слоя МЖ в электрическом поле. Собрана экспериментальная компьютеризированная установка, позволившая изучать кинетику процессов, протекающих вблизи электрода в электрическом поле, а так же повысить точность результатов и сократить время их сбора.

2. Численное моделирование интерференции поляризующих лучей и сравнение с экспериментальными данными по изменению эллипса поляризации света, отраженного от границы «тонкий прозрачный электрод — слой концентрированной МЖ» в электрическом поле, позволяет сделать вывод о том, что исследуемую приэлектродную структуру можно представить в виде тонкой пленки МЖ с "объемной концентрацией частиц 24%±2%. Концентрация МЖ в объеме ячейки 0,5 об. %;

3. Представляя слой МЖ, образующийся возле электрода в виде тонкой пленки с изменяющейся толщиной под действием электрического поля, по результатам нулевых эллипсометрических измерений получено, что толщина слоя меняется от 0 до 0,1 мкм при изменении усредненной напряженности поля от 0 до 5-104 В/м. Обнаружено влияние полярности электрода на толщину слоя, причем вблизи положительного электрода слой больше (~ в 2-2,5 раза), чем вблизи отрицательного электрода.

4. Используя экспериментальные результаты по изучению кинетики изменения характеристик света, отраженного от многослойной изучаемой системы, получена зависимость толщины слоя концентрированной МЖ вблизи электрода от времени действия электрического поля для различных напряжений на электродах.

5.0ценена скорость нарастания слоя в электрическом поле в зависимости от величины усредненной напряженности поля, которая в линейном приближении оказалась пропорциональна напряженности поля и имеет порядок 4 • 10"7 м/с для напряженности 5 • 104 В/м. Это позволило сделать вывод, что в уравнении Фоккера-Планка основную роль играет член, связанный с систематической составляющей. Диффузия при образовании слоя начинает играть преобладающую роль для времени наблюдения больше 1-2с. .

6. По комплексным исследованиям электрических. и оптических свойств электрофоретической ячейки с магнитной жидкостью, на основе проведенных исследований показано, что величина проводимости при-электродного слоя на три-четыре порядка меньше проводимости в объеме ячейки. При этом в приэлектродном слое накапливается заряд на два-три порядка больше, чем в конденсаторе без учета скачка проводимости на границе слоя.

СПИСОК РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Бондаренко Е.А., Дискаева E.H., Чеканов В.В. Изучение приэлек-тродного слоя магнитной жидкости эллипсометрическим мето-дом//Проблемы физико-математических наук: Материалы 49 научно-методической конференции преподавателей и студентов «Университетская наука - региону». — Ставрополь: Изд-во СГУ, 2004. - С. 18-21.

2. Чеканов В.В., Бондаренко Е.А., Дискаева E.H. Изучение приэлек-тродного слоя магнитной жидкости по поляризации отраженного све-та//Сборник научных трудов 11-ой Международной Плесской конференции по магнитным жидкостям (8-11 сентября 2004 г., г. Плес). - Иваново: Изд-во ИГЭУ, 2004. - С. 90-95.

3. Дискаева E.H., Бовин А.Н. Использование эллипсометрического метода для исследования тонких проводящих пленок//Материалы III межвузовской научно-практической конференции: Тезисы докладов. Т. 2. -Ставрополь: СевКавГТИ, 2004. - С. 112-115.

4. Чеканов В.В., Бондаренко Е.А., Дискаева E.H. Использовнаие метода эллипсометрии для определения толщины приэлектродного слоя в постоянном электрическом поле//Проблемы физико-математических наук: Материалы 50 научно-методической конференции преподавателей и студентов «Университетская наука - региону». - Ставрополь: Изд-во СГУ, 2005. - С.18-21.

5. Чеканов В.В., Бондаренко Е.А., Дискаева E.H., Косенко И.В. N-слойный диэлектрик с проводимость в поле плоского кондесато-ра//Вестник СевКавГТИ. Сборник научных трудов: Вып. V, Т.2. - Ставрополь, СевКавГТИ, 2005. - С. 46-54.

6. Чеканов В.В., Бондаренко Е.А., Дискаева E.H., Косенко И.В. Использование метода эллипсомтерии для определения толщины и показателя преломления тонкого прозрачного электрода//Вестник СевКавГТИ. Сборник научных трудов: Вып! V, Т.2. - Ставрополь, СевКавГТИ, 2005. - С. 54-62.

7. Чеканов В.В., Бондаренко Е.А., Дискаева E.H., Косенко И.В. Электроотражение на границе прозрачный электрод - слабопроводящйй коллоид//Сб. тезисов III международной конференции «Фундаментальные проблемы физики». - Казань, 2005. - С. 128.

8. Косенко И.В., Дискаева E.H., Кандауров B.C., Чеканов В.В. Математическое моделирование двухслойного диэлектрика с проводимо-стью//Материалы 5 межрегиональной научной конференции «Студенческая наука — экономике России». Т.1., ч.1. Естественные и точные науки. Технические и прикладные науки. — Ставрополь, СевКавГТУ, 2005. - С. 129-132.

9. Дискаева E.H., Косенко И.В., Кандауров B.C., Чеканов В.В. Математическое моделирование поляриметрических измерений в среде МайгСас1//Материалы 5 межрегиональной научной конференции «Студенческая наука — экономике России». Т. 1.,ч.1.Естественные и точные науки. Технические и прикладные науки. — Ставрополь, СевКавГТУ, 2005. — С.143-145.

10. Чеканов В.В., Бондаренко Е.А., Дискаева E.H., Гетманский A.A. Влияние полярности электродов на толщину лриэлектродного слоя МЖ в электрическом поле и заряд частицы вдали от электродов//Проблемы физико-математических наук: Материалы. 51 научно-методической конференции преподавателей и студентов «Университетская наука - региону». — Ставрополь: Изд-воСГУ,2006.-С. 147-150. ..,'■; ,

11. Чеканов В.В., Бондаренко Е.А., Дискаева E.H. Кинетика образования приэлектродного слоя магнитной жидкости в электрическом по-ле//Вестник Ставропольского государственного университета. Ставрополь: Изд-во СГУ, 2005. - С.85-92.

12. Чеканов В.В., Бондаренко Е.А., Дискаева E.H., Гетманский A.A. К вопросу о заряде коллоидной частицы в магнитной жидкости в электрическом поле//Современные проблемы электрофизики и электрогидродинамики жидкостей. Сборник докладов VIII Международной научной конференции.-СПб.: ВВМ, 2006.-С. 30-33.

13. Чеканов В.В., Бондаренко Е.А., Дискаева E.H. Зарядообразование в плоскопараллелыюй ячейке с магнитной жидкостью в электрическом поле//Современные проблемы электрофизики и электрогидродинамики жидкостей. Сборник докладов VIII Международной научной конференции. - СПб.: ВВМ, 2006. - С. 34-37.

14. Чеканов В.В., Бондаренко Е.А., Дискаева E.H. Электрофизические и электрооптические свойства приэлектродного слоя магнитной жидкостям/Сборник научных трудов 12-ой Международной Плесской конференции по магнитным жидкостям (август - сентябрь 2006 г., г. Плес). - Иваново: Изд-во ИГЭУ, 2006.-С. 91-96.

15. Чеканов В.В., Киселева Т.В., Дискаева E.H. Математическое моделирование изменения интерференции света на границе магнитной жидкости с электродом в электрическом поле//Сборник научных трудов 12-ой Международной Плесской конференции по магнитным жидкостям (август - сентябрь 2006 г., г. Плес). - Иваново: Изд-во ИГЭУ, 2006. - С. 85-90.

Подписало в печать 20.11.06 Формат 60x84 1/16 Усл.печ.л. 1,22 Уч.-изд.л. 0,94

Бумага офсетная Тираж 100 экз. Заказ 402

Отпечатано о Издательско-полиграфическом комплексе Ставропольского государственного университета. 355009, Ставрополь, ул. Пушкина, 1.

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата физико-математических наук, Дискаева, Елена Николаевна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Электрофизические и электрооптические явления в 9 магнитоэлектрических дисперсных системах

1.1. Электрофизические свойства магнитной жидкости

1.2. Особенности электрофизических и электрооптических свойств 17 магнитной жидкости в электрическом поле

ГЛАВА 2. Объект и методика экспериментального исследования

2.1. Объект исследования

2.2. Экспериментальная установка и методика определения толщины приэлектродного слоя магнитной жидкости эллипсометрическим методом в стационарных электрических полях

2.2.1. Нулевая эллипсометрическая схема для работы в 34 отраженном свете

2.2.2. Методика проведения эллипсометрических измерений

2.2.3. Определение оптических параметров отражающей системы

2.3. Автоматизированная экспериментальная установка и методика 51 изучения кинетики процесса изменения приэлектродного слоя магнитной жидкости в электрическом поле

ГЛАВА 3. Оптические и электрические свойства приэлектродного 59 слоя магнитной жидкости в стационарных и нестационарных электрических полях

3.1. Численное моделирование систем однородных слоев

3.2. Экспериментальное исследование изменения эллипса 66 поляризации света, отраженного от приэлектродной области ячейки с магнитной жидкостью

3.3. Экспериментальное определение толщины приэлектродного 71 слоя магнитной жидкости в электрическом поле эллипсометрическим методом при отражении света от границы «магнитная жидкость - тонкий прозрачный электрод»

3.4. Кинетика образования приэлектродного слоя магнитной 95 жидкости в электрическом поле

3.5. Особенности электрических свойств магнитной жидкости в 101 электрическом поле

ГЛАВА 4. Физическая модель образования приэлектродного слоя 114 магнитной жидкости в электрическом поле

4.1. Уравнение, описывающее движение частицы в электрическом

4.2. Влияние электрофореза при формировании приэлектродного 116 слоя магнитной жидкости

4.3. Физическая модель образования приэлектродного слоя 122 магнитной жидкости в электрическом поле

Введение диссертация по физике, на тему "Исследование свойств приэлектродного слоя магнитной жидкости по эллипсометрическим и электрофизическим измерениям"

Актуальность проблемы

Магнитные жидкости (МЖ) обладают уникальным сочетанием электрических, оптических и магнитных свойств, что делает такие жидкости привлекательными объектами для исследования и открывает широкие возможности их технического использования [115, 16-18]. Наблюдаемые в магнитной жидкости явления во многом определяются свойствами малых частиц, их взаимодействием во внешних полях и структурным состоянием системы частиц.

Поведение МЖ в электрическом поле, приводит к появлению интересных фактов. В частности, к образованию необычайно большого заряда, по величине на 3-4 порядка превышающего заряд, накапливаемый в плоском конденсаторе аналогичных геометрических размеров, появлению неоднородности в распределении электрического поля в приэлектродной области, существованию особенностей электропроводности МЖ в электрическом поле и др.

В связи с этим, МЖ могут служить модельной средой для изучения процессов электроочистки жидкостей от загрязнений ультрамалых размеров (10 - 100 нм), а так же для изучения автоволновых процессов и процессов самоорганизации.

В связи с этим, целью настоящей работы является исследование свойств приэлектродного слоя магнитной жидкости по эллипсометрическим и электрофизическим измерениям.

В ходе достижения этой цели были поставлены и решены следующие задачи: разработка методики определения толщины приэлектродного слоя МЖ с использованием эллипсометрического метода при работе в отраженном свете; проведение численного моделирования по изменению эллипса поляризации света, отраженного от однослойной и двухслойной пленки для интерпретации экспериментальных результатов эллипсометрических измерений оптико-физической системы с МЖ; определение толщины слоя высококонцентрированной МЖ вблизи электрода в электрическом поле; исследование кинетики образования приэлектродного слоя МЖ для уточнения его структуры; исследование электрических свойств ячейки с МЖ в электрическом поле: проводимость приэлектродного слоя магнитной жидкости и магнитной жидкости в объеме ячейки, заряд, накапливаемый в приэлектродном слое.

Научная новизна результатов диссертации состоит в следующем:

Впервые на основе систематических эллипсометрических измерений и численного моделирования отражающей системы получено:

- вблизи электрода в электрическом поле образуется тонкий слой концентрированной МЖ с объемной концентрацией частиц 24%±2%, имеющий резкую границу с магнитной жидкостью (0,5 об. %) в объеме ячейки;

- толщина слоя на линейном участке вольтамперной характеристики на установившемся токе линейно зависит от напряжения; вблизи положительного электрода толщина слоя больше в 2-2,5 раза), чем вблизи отрицательного электрода;

- определен промежуток времени на котором основную роль в образовании слоя играет электрофорез, для жидкости с объемной концентрацией частиц 0,5% и напряженности ЫО4-5-104В/м он составил 0,1-0,15 с.

Впервые по комплексным исследованиям электрических и оптических свойств ячейки с МЖ жидкостью получено, что проводимость в объеме ячейки на три-четыре порядка выше проводимости слоя МЖ, образующего вблизи электрода в электрическом поле. При этом заряд, накапливаемый в приэлектродном слое, на два-три порядка больше, чем заряд в конденсаторе аналогичных геометрических размеров без учета скачка проводимости на границе слоя.

Достоверность представленных в диссертационной . работе результатов обеспечивается применением в экспериментах надежных стандартных методик и приборов, получением большого массива опытных данных. Результаты работы согласуются с уже известными результатами. Полученные результаты экспериментальных исследований теоретически интерпретированы и не противоречат основным положениям физики. Основные результаты и сделанные выводы доложены и обсуждены на Международных и Всероссийских научных конференциях.

Практическая ценность диссертации состоит в том, что результаты опытных исследований коллоидной системы на углеводородной основе, приведенные в диссертационной работе, могут быть использованы при проектировании новых и модернизации уже известных устройств электроочистки непроводящих жидкостей от загрязнений ультра малых размеров (10 - 100 нм), а также устройств для определения качества технических непроводящих жидкостей. Полученные результаты могут быть использованы для оптимизации свойств устройств, работающих по принципу электроуправления отражательной способностью МЖ, в частности электрофорезного индикатора и электроуправляемого спектрофотометра [21,10]. Результаты численного моделирования в дальнейшем могут быть использованы для моделирования автоволновых процессов внутри электрофоретической ячейке.

На защиту выносятся следующие положения.

2. Результаты численного моделирования интерференции поляризованного монохроматического света, отраженного от тонкого проводящего электрода на границе с полубесконечной средой и тонким слоем концентрированной магнитной жидкости. Выбор модели отражающей системы

3. Методика определения толщины приэлектродного слоя МЖ от времени воздействия электрического поля, и экспериментальные результаты зависимости толщины слоя от времени при различных напряженностях электрического поля.

4. Оценка усредненной проводимости магнитной жидкости в высококонцентрированном слое и магнитной жидкости в объеме ячейки.

Заключение диссертации по теме "Электрофизика, электрофизические установки"

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. С помощью комплексного метода, основанного на изучении изменения интерференции поляризованного света при отражении от тонкого прозрачного электрода и приэлектродной области МЖ и изменении электрических свойств, исследованы свойства приэлектродной слоя МЖ в электрическом поле. Собрана экспериментальная компьютеризированная установка, позволившая изучать кинетику процессов, протекающих вблизи электрода в электрическом поле, а так же повысить точность результатов и сократить время их сбора.

2. Численное моделирование интерференции поляризующих лучей и сравнение с экспериментальными данными по изменению эллипса поляризации света, отраженного от границы «тонкий прозрачный электрод - слой концентрированной МЖ» в электрическом поле, позволяет сделать вывод о том, что исследуемую приэлектродную структуру можно представить в виде тонкой пленки МЖ с объемной концентрацией частиц 24%±2%. Концентрация МЖ в объеме ячейки 0,5 об. %;

3. Представляя слой МЖ, образующийся возле электрода в виде тонкой пленки с изменяющейся толщиной под действием электрического поля, по результатам нулевых эллипсометрических измерений получено, что толщина слоя меняется от 0 до 0,1 мкм при изменении усредненной напряженности поля от 0 до 5-Ю4 В/м. Обнаружено влияние полярности электрода на толщину слоя, причем вблизи положительного электрода слой больше в 2-2,5 раза), чем вблизи отрицательного электрода.

5. Оценена скорость нарастания слоя в электрическом поле в зависимости от величины усредненной напряженности поля, которая в линейном приближении оказалась пропорциональна напряженности поля и имеет порядок 4-10"7 м/с для напряженности 5-104В/м. Это позволило сделать вывод, что в уравнении Фоккера-Планка основную роль играет член, связанный с систематической составляющей. Диффузия при образовании слоя начинает играть преобладающую роль для времени наблюдения больше 1-2с.

6. По комплексным исследованиям электрических и оптических свойств электрофоретической ячейки с магнитной жидкостью, на основе проведенных исследований показано, что величина проводимости приэлектродного слоя на три-четыре порядка меньше проводимости в объеме ячейки. При этом в приэлектродном слое накапливается заряд на два-три порядка больше, чем в конденсаторе без учета скачка проводимости на границе слоя.

Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата физико-математических наук, Дискаева, Елена Николаевна, Ставрополь

1. Bacri J.C., Salin D. 1.stability of ferrofluid magnetic drops under magnetic field J. Physique (Lettres). - 1982. - T. 43, № 17. - P. L649-L654.

2. Bacri J.C., Salin D. Optical scattering on ferrofluid agglomerates // J. Physique (Lettres). 1982. - T. 43, № 22. - P. L771-L777.

3. Buchenau U., Muller I. Optical properties of magnetite.-Solid State Communications, 1972, vl 1, N 9, P. 1291-1293.

4. Cebers A. 0. Magnetic colloid pattern formation at magnetic field induced phase separation // Magnetohydrodynamics. Vol 35, 1995. -№4.-P. 344-364.

5. DikanskiyYu.I., Nechaeva O.A. Dielectric permittivity of a magnetic fluid stratum in electric and magnetic fields // Magnetohydrodinsmics. -2001. Vol. 37 - № 4. - P. 383-388.

6. Dikansky Yu.I., Nechaeva O.A. On the origin of structural grating in a magnetic fluid thin film under electric and magnetic field // Magnetohydrodynamics. Vol. 38,2002. - №3. - P. 287-297

7. Kaiser R., Rosensweig R.E. Study of ferromagnetic liquids. CFSTI, Rep. NASA-CR- 1407,1969,91 р.

8. Oliveri S., Atten P. The linear stability of a spherical liquid layer subjected to a unipolar charge injection // Phys. Fluids. 1986. - Vol. 29, N.5.-P. 1378-1385.

9. Vegera J.G., DikanskiyYu.I., Larionov Yu.A. Peculiarities of structural grating in a flowing magnetic fluid under electric and magnetic fields // Magnetohydrodinsmics. 2004. - Vol. - № 3. - P. 319-322.

10. A.c. 1591065 СССР. Электрофорезный индикатор // Чеканов В.В/ -опубл. в Б.И., 1990, № 3 G01R 32/15.

11. Аверьянов П.В., Кожевников В.М., Морозова Т.Ф. Структурирование приповерхностных областей слоя магнитной жидкости в электрическом и магнитном полях // 10 юбилейная международная конференция по магнитным жидкостям, Плес, 2002.-С. 187-194.

12. Адамчевский И. Электрическая проводимость жидких диэлектриков. JL: Энергия, 1972. - 295 с.

13. Азам Р., Башара Н. Эллипсометрия и поляризованный свет. М.: Мир, 1981.-583 с.

14. Антонец И.В., Котов JI.H., Некипелов С.В., Голубев Е.А. Особенности наноструктуры и удельной проводимости различных металлов // Журнал технической физики, 2004, том 74, вып. 3, С. 24-27.

15. Антропов Л.И. Теоретическая электрохимия. М.: Высшая школа, 1984.-519 с.

16. Ахалая М.Г., Какиашвили М.С., Берия В.П. Перспективы применения магнитных жидкостей в биологии и медицине. В кн.: Физические свойства магнитных жидкостей, Свердловск, 1983. -С.115-121.

17. Берковский Б.М., Медведев В.Ф., Краков М.С. Магнитные жидкости. М.: Химия, 1989. - 240 с.

18. Блум Э.Я. Состояние исследований и перспективы применения жидких намагничивающихся сред: Рижский семинар по магнитной гидродинамике // Магнитная гидродинамика. 1977. - №3. - С. 145-148.

19. Бондаренко Е.А. Механизм формирования многослойной структуры магнитной жидкости в приэлектродной области: Автореферат на сосиск. уч. степени канд.физ-мат. наук. -Ставрополь, 2001.

20. Бондаренко Е.А., Кандаурова Н.В. Патентная грамота «Электрофорезный нуль индикатор», № 97109996/09 от 25.05.98.

21. Борисова М.Э., Койков С.Н. Физика диэлектриков. Ленинград: Изд-во ЛГУ, 1979.-239 с.

22. Борн М., Вольф Э. Основы оптики. М.: Наука, 1973.-721 с.

23. Бутенко А.А., Володихина И.И., Никитин Л.В., Тулинов А.А. Электроотражение света от тонкой пленки, граничащей с магнитной жидкостью // Материалы V Всесоюзного совещания по физике магнитных жидкостей, Пермь, 1990. - С.36-38.

24. Бутенко А.А., Понамаренко В.А. Троеглазов А.И. Исследование динамических процессов в приэлектродной области магнитной жидкости // VI Всесоюзная конференция по МЖ. Т.1. Москва: МГУ, 1991.-С. 64, 65.

25. Ван Кампен Н.Г. Стохастические процессы в физике и химии, М.: Высш. шк., 1990.-376 с.

26. Вислович А.Н., Гордеев Г.М., Ржевская С.П., Фертман В.Е. Электрические характеристики концентрированной магнитной жидкости // Тезисы докладов X рижского совещания по магнитной гидродинамике. Т. 1. -Саласпилс, 1981.-С. 190-191.

27. Воюцкий С.С. Курс коллоидной химии. М.: Химия, 1975. - 512 с.

28. Гордеев Г.М., Матусевич Н.П., Ржевская С.П., Фертман В.Е. Электрические свойства магнитных жидкостей // Физические свойства магнитных жидкостей / Сб. науч. тр. Свердловск, 1983. -С. 98-102.

29. Горобец Ю.И., Ильчишин О.В., Макмак И.М. Особенности процесса структурообразоывания в пленках ферромагнитной жидкости // Магнит, гидродинамика. 1988. - № 4. - С. 44-48.

30. Горшков М.М. Эллипсометрия. М.: Сов. радио, 1974. - 200 с.

31. Гриценко Н.И., Гуленко И.Н., Мошнль Н.В. Перенос и накопление заряда в жидких кристаллах // Известия вузов. Физика. 1989. - № 7.-С. 9-12.

32. Гришин О.В., Леонова В.И., Редькин В.М. Поведение магнитной жидкости в электрическом поле плоскопараллельной ячейки с малым расстоянием между электродами // Пятая всесоюзная конференция по МЖ. Т. 1. Москва. - 1988. - С. 69- 70.

33. Диканский Ю.И., Ачкасова Е.А., Полихрониди И.Г. Дифракционное рассеяние света структурированными магнитнымижидкостями в сдвиговом течении // Коллоидный журнал. 1995. -Т57. - №1. - С113-116.

34. Диканский Ю.И., Кожевников В.М., Чеканов В.В. Физические свойства магнитных жидкостей / Сб. науч. тр. Свердловск, 1983. -С. 28-33.

35. Диканский Ю.И., Нечаева О.А. Структурная самоорганизация в тонком слое магнитной жидкости в электрическом и магнитном полях // 10 юбилейная международная конференция по магнитным жидкостям, Плес, 2002. С. 270-276.

36. Диканский Ю.И., Нечаева О.А. Структурные превращения в магнитной жидкости в электрическом и магнитных полях // Коллоидный журнал. 2003. - Т. 65. - № 3. - С. 338-342.

37. Дискаева Е.Н., Бовин А.Н. Использование эллипсометрического метода для исследования тонких проводящих пленок // Материалы III межвузовской научно-практической конференции: Тезисы докладов. Т. 2. Ставрополь: СевКавГТИ, 2004. - С. 112-115.

38. Духин С.С., Дерягин Б.В. Электрофорез М.: Наука, 1976. - 327 с.

39. Духин С.С., Шилов В.Н. Диэлектрические явления и двойной слой в дисперсных системах и полиэлектролитах. Киев: Наукова думка, 1972. -207 с.

40. Духин С.С., Эстрела Льопис В.Р., Жолковский Э.К. Электроповерхностные явления и электрофильтрование. - Киев: Наук, думка, 1985.-288 с.

41. Дюповкин Н.И. и др. Влияние структуры на диэлектрическую проницаемость магнитной жидкости // V Всесоюзное совещание по физике магнитных жидкостей: Тез. докл. Пермь, 1990. - С. 57.

42. Дюповкин Н.И. Исследование изменения структуры магнитной жидкости в магнитном поле // Материалы 13-го рижского совещания по магнитной гидродинамике.Ч.З. Магнитные жидкости. Саласпилс, 1990. - С. 87-88.

43. Дюповкин Н.И. Фингерова А.Л. Исследование изменения структуры магнитной жидкости // Четвертое рижское совещание по физике магнитных жидкостей. Душамбе. - 1988. - С. 32-34.

44. Дюповкин Н.И., Митькин Ю.А., Орлов Д.В. Электрические характеристики феррожидкостей на кремнийорганической основе // Материалы II Всесоюзной школы семинара по магнитным жидкостям. - М.: Изд-во МГУ, 1981. - С. 28-29.

45. Дюповкин Н.И., Орлов Д.В. Электрические свойства магнитных жидкостей // Материалы III Всесоюзной школы семинара по магнитным жидкостям. - М.: Изд-во МГУ, 1983. - С. 98 - 100.

46. Дюповкин Н.И., Орлов Д.В. Влияние электрического и магнитного полей на структуру магнитных жидкостей. Структурные свойства и гидродинамика магнитных коллоидов // Сб. науч. трудов. -Свердловск: УНЦ АН СССР, 1986. С. 29 - 34.

47. Дюповкин Н.И., Орлов Д.В. Исследование электрических свойств магнитных жидкостей // Магнитные жидкости научные и прикладные исследования. Минск, 1983. - С. 26 - 32.

48. Дюповкин Н.И., Орлов Д.В., Русакова Н.Н., Фингерова A.J1. Влияние магнитного поля на электрические и реологические свойства магнитных жидкостей // Материалы III Всесоюзного совещания по физике магнитных жидкостей. Ставрополь, 1986. -С. 50-52.

49. Дюповкин Н.И., Фингерова A.JI. Влияние магнитного поля на диэлектрическую проницаемость магнитной жидкости // IV Всесоюзной конференции по магнитным жидкостям: Тез. докл. T.I. -Иваново, 1985.-С. 123- 124.

50. Елинсон М.И., Васильев Г.Ф. Автоэлектронная эмиссия. М.: ГИФМЛ, 1958. - 272 с.

51. Жакин А.И. Ионная электропроводность и комплексообразование в жидких диэлектриках // УФН. 2003. - Т. 173. - №1. - С. 51-68.

52. Жакин А.И. Приэлектродные и переходные процессы в жидких диэлектриках // УФН. 2006. - Т. 176. - №3. - С. 289 - 310.

53. Жакин И.А. Электрогидродинамическая неустойчивость слабопроводящей жидкости, расположенной между сферическими электродами // Магнитная гидродинамика. 1989. - № 2. - С. 97105.

54. Зубко В.И., Оноприенко Т.А., Скоржинский A.M., Коробов В.А., Сицко Г.Н. Влияние состава среды магнитных жидкостей на их электрические свойства // Тезисы 6 международной Плеской конференции по магнитным жидкостям. Плес, 1991. - С. 140141.

55. Зубко В.И., Сицко Г.Н., Коробов В.А., Вислович А.Н, Берняк Н.К. Электрофизические свойства магнитных жидкостей // Тезисы 7 международной Плеской конференции по магнитным жидкостям. Плес, 1989.- С. 40.

56. Зубко В.И., Храповицкий В.П., Вислович А.Н. Электрофизические свойства магнитных жидкостей // Пятая всесоюзная конференция по МЖ. Т.1.-Москва, 1988.-С. 100- 102.

57. Казацкая JI.C. Токи, ограниченные пространстенным зарядом в жидких органических полупроводниках // Электронная обработка материалов. 1973. - № 4.

58. Казацкая J1.C., Обернихина Л.Ф., Покрышев В.Р., Якимов Л.А. О влиянии толщины слоя на электропроводность органических жидкостей // Электронная обработка материалов. 1978. - №2. -С. 64-68.

59. Казацкая Л.С., Солодовниченко И.М. О роли электроиндукционных эффектов молекул в механизме генерации носителей заряда в органической жидкости // Электронная обработка материалов. 1979. - № 2.

60. Кандаурова Н.В., Бондаренко Е.А. Нелинейные электрические свойства ячейки с магнитной жидкостью // Материалы XLII научно-методической конференции «Университетская наука -региону». Ставрополь: Из-во СГУ, 1997. - С. 80-81.

61. Кикоин К. Таблицы физических величин. Справочник. М.: Атомиздат, 1976. - 1008 с.

62. Кирьянов Д.В. Самоучитель MathCAD 2001. СПб.: БХВ-Петербург, 2001.-544 с.

63. Кожевников В.М., Морозова Т.Ф. Электрофизические параметры тонких слоев магнитной жидкости и ее компонентов // Сборник научных трудов. Серия «Физико-химическая» Ставрополь, 1999 -№3. - С.60-66.

64. Кожевников В.М., Ларионов Ю.А., Мельченков Д.С. Подвижность зарядов в коллоиде высокодисперсного магнетита // 10 юбилейная международная конференция по магнитным жидкостям, Плес, 2002.-С. 281-285.

65. Кожевников В.М., Ларионов Ю.А., Морозова Т.Ф. Кинетика электрических и оптических свойств тонкого слоя магнитной жидкости и ее компонентов // Сборник научных трудов. Серия «Физико-химическая» Ставрополь, 1998. - №2. - С.36-40.

66. Кожевников В.М., Ларионов Ю.А., Чеканов В.В. Электроотражение тонкого слоя магнитной жидкости в ИК-диапазоне // VI Всесоюзная конференция по МЖ. Т.2. Москва: МГУ, 1991.-С. 15-16.

67. Кронкалнс Г.Э. Измерение коэффициентов теплопроводности и электропроводности феррожидкости в магнитном поле. -Магнитная гидродинамика. 1977. - №31. - С. 138-140.

68. Кубасов А.А. Влияние внешнего магнитного поля на диэлектрические свойства магнитных жидкостей // Материалы 12-го рижского совещания по магнитной гидродинамике.Ч.З. Магнитные жидкости. Саласпилс, 1987. - С. 55-58.

69. Кузнецов В.И. Химические реактивы и препараты (справочник). -М. Л.: ГНТИХЛ, 1953. - 670 с.

70. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Гидродинамика. Том VI. М.: Наука, 1986. - 736 с.

71. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Том VIII. Электродинамика сплошных сред. М.: Наука, 1982. - 620 с.

72. Лансберг Г.С. Оптика. М.: Наука, 1976. - 928 с.

73. Ларионов Ю.А. Динамика структурных превращений в тонком слое магнитной жидкости // VI Всесоюзная конференция по МЖ. Т.2. Москва: МГУ, 1991. - С. 50-51.

74. Ларионов Ю.А., Морозова Т.Ф., Чуенкова И.Ю. Влияние свободной олеиновой кислоты на электрофизические параметры магнитной жидкости // Материалы XXX научно-технической конференции СевКавГТУ. Ставрополь, изд-во СевКавГТУ, 2000. - С. 39.

75. Магнитные жидкости в машиностроении / Д.В.Орлов, Ю.О.Михалев, Н.К.Мышкин и др. М.: Машиностроение, 1993. -272 с.

76. Мараховский А.С. Динамика формирования многослойной структуры приэлектродной области магнитной жидкости в импульсном электрическом поле: Диссертация . кандидата физ.-мат. наук,- Ставрополь, 2002.

77. Никитин J1.B., Тулинов А.А.Статистические и динамические свойства магнитных жидкостей. Свердловск: УНЦ АН СССР, 1987.- С. 9.

78. Остроумов Г.А. Взаимодействие электрических и гидродинамических полей. М.: Наука, 1979. - 319 с.

79. Падалка В.В., Ерин К.В. Изучение приэлектродных процессов в диэлектриках с магнитными коллоидными частицами // VII Международная конференция «Современные проблемы электрофизики и электрогидродинамики жидкостей». С.-Перербург, 2003. - С. 208-210.

80. Падалка В.В., Чеканов В.В. Исследование распределения электростатических полей по двулучепреломлению в магнитной жидкости // 4 совещание по физике магнитных жидкостей. -Душанбе, 1988.-С. 65 -67.

81. Ржанов А.В. и др. Основы эллипсометрии. Новосибирск: Наука, 1978.-424 с.

82. Ржанов А.В. Эллипсометрия методы исследования поверхности,-Новосибирск: Наука, 1972. - 177с.

83. Розенцвейг Р.Е. Феррогидродинамика. М.: Мир, 1989. - 356 с.

84. Румер Ю.Б., Рыбкин М.Ш. Термодинамика, статистическая физика и кинетика. М.: Наука, 1972. - 400с.

85. Семихин В.И. Магнитные и диэлектрические свойства магнитных жидкостей // Пятая всесоюзная конференция по МЖ. Т. 1. -Москва, 1988.-С. 76- 77.

86. Сивухин Д. В. Общий курс физики. Т.2: Термодинамика и молекулярная физика. М.: Наука, 1990.

87. Сканави Г.И. Физика диэлектриков: область сильных полей. М.: Л, 1958.

88. Сканави Г.И. Физика диэлектриков: область слабых полей. М.: Л., 1949.

89. Сквайре Дж. Практическая физика. М.: Мир, 1971. - 246 с.

90. Скибин Ю.Н. Молекулярно-кинетический механизм электро- и магнитооптических явлений в магнитных жидкостях: Автореферат диссертации . доктора физ.-мат. наук.-' Ставрополь, 1996. 34 с.

91. Скибин Ю.Н., Чеканов В.В. Исследование свойств магнитной жидкости по отражению поляризованного света от ее поверхности в магнитном поле // Всесоюзный симпозиум «Гидродинамика и теплофизика МЖ». Юрмала, 1980. - С. 7784.

92. Скибин Ю.Н., Чеканов В.В. Исследование свойств МЖ по отражению поляризованного света от ее поверхности в магнитном поле // Тез.докл.ГУ Всесоюзной конференции по магнитным жидкостям. Т.2. М.: МГУ, 1985. - С. 10-12.

93. Справочник по электротехническим материалам. / Под ред Ю.В.Корицкого и др., Т.З. Л.: Энергия, 1976. - 896 с.

94. Стишков Ю.К. Ионизационно-рекомбинационный механизм зарядообразования и ЭГД-течения в жидких диэлектриках // Доклады АН СССР. 1986. -Т. 288, № 4. - С. 861 - 861.

95. Стишков Ю.К., Егоров В.Г. Влияние примесей на скорость поверхностного зарядообразования в жидких диэлектриках // Материалы V Всесоюзной конференции по магнитным жидкостям. М.: Изд-во Московского ун-та, 1988. - Т. 2. - С. 100101.

96. Стишков Ю.К., Жмаев Н.А., Яруничев А.В. Переходные процессы, сопровождающие возникновение электрогидродинамических течений в жидких диэлектриках // Магнитная гидродинамика. 1989. - № 2. - С. 93-96.

97. Стишков Ю.К., Остапенко А.А. ЭГД-течения и процессы ионообразования в слабопроводящих жидкостях // Материалы III Всесоюзной школы семинара по Магнитным жидкостям. М.: МГУ, 1983.-С. 237-238.

98. Стишков Ю.К., Остапенко А.А. Электрогидродинамические течения в жидких диэлектриках. Л.: Изд-во Ленинградского университета, 1989. - 176 с.

99. Суйковская Н.В. Химические методы получения тонких прозрачных пленок. Л.: Химия, 1971. - 200 с.

100. Технология тонких пленок. Сб. статей / Под ред. Л. Майссела, Р. Глэнга. Пер. с англ. М.И. Елинсона, Г.Г. Смолко. М.: Сов. радио, 1977.

101. Тойберт П. Оценка точности результатов измерений. М.: Энергоатомиздат, 1988. - 88 с.

102. Фертман В.Е. Магнитные жидкости: Справочное пособие. -Минск: Вышейша школа, 1988.- 184 с.

103. Физический энциклопедический словарь / Под ред. A.M. Прохорова. М.: Сов. энциклопедия, 1984. - 944 с.

104. Хасс Г. Физика тонких пленок. Т. 1. М.: Мир, 1967. - 343 с.

105. Химический энциклопедический словарь. М.: Сов. Энциклопедия, 1983. - 792 с.

106. Чеканов В.В. Интерференция света в тонкой пленке на границе с магнитной жидкостью // Тезисы докладов 5 Всесоюзной конференции по магнитным жидкостям. Т. 2. Плес, 1988. - С. 128-129.

107. Чеканов В.В., Бондаренко Е.А., Дискаева Е.Н. Кинетика образования приэлектродного слоя магнитной жидкости в электрическом поле // Вестник Ставропольского государственного университета. Ставрополь: Изд-во СГУ, 2005. -С.85 -92.

108. Чеканов В.В., Бондаренко Е.А., Дискаева Е.Н., Гетманский А.А. К вопросу о заряде коллоидной частицы в магнитной жидкости в электрическом поле// Современные проблемы электрофизики и электрогидродинамики жидкостей. Сборник докладов VIII

109. Международной научной конференции. СПб.: ВВМ, 2006. - С. 30-33.

110. Чеканов В.В., Бондаренко Е.А., Дискаева Е.Н., Косенко И.В. N-слойный диэлектрик с проводимость в поле плоского кондесатора // Вестник СевКавГТИ. Сборник научных трудов: Вып. V, Т.2. Ставрополь, СевКавГТИ, 2005. - С. 46-54.

111. Чеканов В.В., Бондаренко Е.А., Дискаева Е.Н., Косенко И.В. Электроотражение на границе прозрачный электрод -слабопроводящий коллоид // Сб. тезисов III международной конференции «Фундаментальные проблемы физики». Казань, 2005.- С. 128.

112. Чеканов В.В., Кандаурова Н.В., Бондаренко Е.А. Изменение концентрации магнитной жидкости вблизи электродов в электрическом поле // Сборник научных трудов. Ставрополь,1999. №3. - С.80 - 83.

113. Чеканов В.В., Кандаурова Н.В., Бондаренко Е.А., Мараховский А.С. Электрооптические свойства многослойной структуры с магнитной жидкостью // Сборник научных трудов «Физико-химические проблемы магнитной жидкости» Ставрополь, 1997. - С.140-143.

114. Чеканов В.В., Кандаурова Н.В., Бондаренко Е.А., Шарипкова Е.В. Эффективные емкость и сопротивление ячейки с магнитной жидкостью // Материалы XLV научно-методической конференции «Проблемы физико-математических наук», Ставрополь: СГУ, 2000. С. 36-39.

115. Чеканов В.В., Кандаурова Н.В., Мараховский А.С. Свойства и применение электрофоретической ячейки // 8-я международная плесская конференция по МЖ. Плес, 1998. - С. 36-39.

116. Чеканов В.В., Кандаурова Н.В., Мараховский А.С. Формирование слоистой структуры МЖ в приэлектродной области под действием электрического поля // 10 юбилейная международная конференция по магнитным жидкостям, Плес, 2002. С. 92-98.

117. Чеканов В.В., Кандаурова Н.В., Мараховский А.С. Электроуправляемый спектрофотометр на базе электрофорезного индикатора // 7-я международная Плесская конференция по МЖ. -Плесс. 1997.

118. Чеканов В.В., Мараховский А.С., Ерин К.В. Концентрационная зависимость оптических параметров магнитной жидкости // Сборник научных трудов. Серия «Физико-химическая» -Ставрополь, 1999 №3. - С.83-90.

119. Чеканов В.В., Никитин J1.B., Тулинов А.А., Бутенко А.А. Исследование электроуправляемой границы раздела тонкая проводящая пленка МЖ // Материалы XIII Рижского совещания по магнитной гидродинамике. - Саласпилс, 1990. - Т.З. - С.65-67.

120. Чеканов В.В., Никитин JI.B., Тулинов А.А., Ларионов Ю.А., БутенкоА.А. Оптическая и магнитооптическая интерференция в тонком прозрачном электроде, граничащем с магнитнойжидкостью // Известия АН СССР. Серия Физическая. т.55.- №6, 1991. -С.1141-1148.

121. Чеканов В.В., Падалка В.В., Бондаренко Е.А. Изменение эллипса поляризации при отражении света от многослойной интерференционной структуры с магнитной жидкостью // 10 юбилейная международная конференция по магнитным жидкостям, Плес, 2002. С. 98-102.

122. Чечерников В.И. Магнитные измерения. М.: Изд. МГУ, 1969. -387 с.

123. Шихмурзаев Ю.Д. Диэлектрическая проницаемость и электропроводность магнитной жидкости в низкочастотном электрическом поле // Четвертое рижское совещание по физике магнитных жидкостей. Душамбе, 1988. - С. 95-96.

124. Шихмурзаев Ю.Д. Электродинамические параметры магнитной жидкости с диэлектрическим слоем ПАВ на частицах // Магнитная гидродинамика. 1991. - № 2. - С. 35-40.

125. Эмульсии / Под ред. Ф. Шермана. Пер. с англ. под ред. А. А. Абрамзона. Л.: Изд-во «Химия», 1972. - 448 с.