Метод и быстродействующая лазерная установка для исследования генезиса техногенного аэрозоля по рассеянию луча в контролируемом объеме

Ахмадеев, Игорь Радикович

Метод и быстродействующая лазерная установка для исследования генезиса техногенного аэрозоля по рассеянию луча в контролируемом объеме тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.01 ВАК РФ

Ахмадеев, Игорь Радикович АВТОР

кандидата технических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Бийск МЕСТО ЗАЩИТЫ

2008 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.01 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Метод и быстродействующая лазерная установка для исследования генезиса техногенного аэрозоля по рассеянию луча в контролируемом объеме»

Автореферат диссертации на тему "Метод и быстродействующая лазерная установка для исследования генезиса техногенного аэрозоля по рассеянию луча в контролируемом объеме"

на правах рукошси

АХМАДЕЕВ ИГОРЬ РАДИКОВИЧ

Метод и быстродействующая лазерная установка для исследования генезиса техногенного аэрозоля по рассеянию луча в контролируемом объеме

Специальность 01 04 01 - Приборы и методы экспериментальной физики

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

□□31Т1283

Бийск-2008

003171283

Работа выполнена в Институте проблем химико-энергетических технологий Сибирского отделения Российской Академии наук

Научный руководитель Доктор технических наук,

профессор,

Ворожцов Борис Иванович

Официальные оппоненты доктор физико-математических наук,

профессор,

Букатый Владимир Иванович

кандидат технических наук, Карих Владимир Петрович

Ведущая организация Томский государственный университет

Защита состоится «26» июня 2008 г в 10°° ч, в ауд 403 г к на заседании диссертационного совета Д 212 004.06 при Алтайском государственном техническом университете им И И Ползунова, по адресу 656038, г Барнаул, пр Ленина, 46

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Алтайского государственного технического университета им И И Ползунова

Автореферат разослан « 2-У» мая 2008 г

Ученый секретарь Д- Е. Кривобоков

Общая характеристика работы

Актуальность работы

На всех стадиях своего развития человек тесно связан с окружающим миром Гидросфера, атмосфера и литосфера Земли в настоящее время подвергаются нарастающему антропогенному воздействию Наиболее масштабным и значительным является загрязнение среды не свойственными ей веществами природы Среди них - газообразные и аэрозольные загрязнители промышленно-бытового происхождения Во многих технологических процессах образуются мелкие твердые или жидкие частицы, которые могут оказывать вредное воздействие на человека

Часто в лабораторной практике требуется в реальном времени измерять процессы зарождения пылевого облака и его изменение во времени в ограниченном объеме (1 3 м3) Требования к оперативности контроля уровня загрязненности исключают применение известных методов оценки размеров частиц путем отбора проб

Актуальность работы, таким образом, заключается в разработке оптического метода измерения дисперсного состава техногенного аэрозоля, что позволит создать мобильный экспресс-анализатор оценки динамики запыленности атмосферы жидкими и твердыми микрочастицами, способный провести анализ в заданном месте без влияния на измеряемый объект в любой момент времени

Цель работы

Разработка бесконтактного метода измерения дисперсного состава аэрозоля во всем контролируемом объеме на основе закономерностей рассеяния излучения и создание лазерной установки для исследования генезиса техногенных загрязнений

Задачи исследований

1 Обосновать выбранный за основу метод малоуглового рассеяния - метод анализа измеренной индикатрисы рассеяния

2 Разработать математическую модель рассеяния зондирующего излучения в слое аэрозоля и на ее основе разработать метод определения функции распределения частиц по размерам

3 Обеспечить аппаратурную и программную оснащенность метода выбор источника зондирующего излучения, разработка блока регистрации излучения и создание программного обеспечения автоматизированной обработки измерительной информации

4 Выбрать аппаратуру и устройства для апробации разработанной установки и имитаторов аэрозолей со стандартизированными свойствами

5 Разработать методику проведения экспериментов

6 Обеспечить экспериментальную проверку работоспособности метода и методики для оценки параметров аэрозолей различной природы

Объектом исследования является метод измерения дисперсного состава аэрозоля, позволяющий без влияния на исследуемую среду в процессе ее генезиса производить оценку распределения частиц по размерам с высоким временным разрешением

Методы исследования. Для решения поставленных задач при выполнении работы использовались как теоретические, так и экспериментальные методы Тео-

ретические исследования проводились путем математического моделирования взаимодействия лазерного излучения с рассеивающим слоем Полученные экспериментальные результаты сравнивались с результатами, полученными с использованием измерительного микроскопа и ситового анализа Исследования проводились в одной из экспериментальных лабораторий ИПХЭТ СО РАН (г Бийск)

Научная новизна

1 Предложена новая математическая модель рассеяния лазерного излучения от ограниченного слоя аэрозоля, позволяющая повысить информативность метода малоуглового рассеяния

2 Разработан модифицированный метод малоуглового рассеяния, основанный на алгоритме прямого поиска для определения функции распределения частиц по размерам путем решения серий прямых задач оптики аэрозолей, что позволило отказаться от решения некорректных обратных задач оптики светорассеяния при восстановлении функции распределения частиц по размерам по измеренной мапоугловой индикатрисе рассеяния

3 Разработана и сконструирована схема лазерной измерительной установки, отличающаяся возможностью проведения анализа генезиса аэрозольных сред различной природы, начиная с момента их образования

4 Экспериментально доказана возможность применения разработанного метода для всех жидких и твердых сыпучих материалов

Практическая ценность состоит в возможности использования лазерной установки экспресс-анализа генезиса аэрозольных сред в лабораторной и промышленной практике для аналитического контроля техногенных загрязнений, а также для экологического мониторинга

Реализация и внедрение

Разработанный метод и лазерная установка определения дисперсных параметров аэрозолей применяется при выполнении тематических работ в ИПХЭТ СО РАН Модернизация лабораторной установки для малосерийного производства позволит внедрить установку для экспериментальных исследований в других организациях

К защите представлены

1 Математическая модель рассеяния коллимированного лазерного излучения в ограниченном аэрозольном слое

2 Метод и лазерная измерительная установка анализа генезиса дисперсного состава аэрозолей, позволяющая получить функцию распределения частиц различной природы по размерам в диапазоне от 1 до 100 мкм

3 Методика проведения измерений

Достоверность полученных результатов обеспечивается:

- корректностью постановки решаемых задач и их физической обоснованностью,

- применением современной высокоточной исследовательской техники, ее тщательной калибровкой,

- хорошим совпадением экспериментальных данных, полученных с помощью разработанного метода, с данными, полученными одновременно другими известными методами, а также воспроизводимостью полученных результатов

Публикации

По материалам исследований диссертации опубликовано 7 печатных работ, из них 2 в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК, разработана методика измерений

Апробация работы

Материалы работы обсуждались на научно-технических семинарах лаборатории физики преобразования энергии высокоэнергетических материалов и лаборатории материаловедения минерального сырья ИПХЭТ СО РАН, а также на различных конференциях, среди них XII Joint International Symposium "Atmospheric and Ocean Optics Atmospheric Phisics" (Tomsk Institute of Atmospheric Optics SB RAS, 2005), II International Workshop HEMs-2006, September 11-14, 2006, Beloku-rikha, II Всероссийская научно-практическая конференция молодых ученых «Материалы и технологии XXI века» (г Бийск, сентябрь 2005 г), Научно-техническая конференция молодых ученых «Перспективы создания и применения конденсированных энергетических материалов» (г Бийск, сентябрь 2006 г), V Всероссийская конференция «Фундаментальные и прикладные проблемы современной механики» (г Томск, 3-5 октября 2006г), XIII рабочая группа "Аэрозоли Сибири" (г Томск, 28 ноября - 1 декабря 2006 г) Личный вкла^

Автору принадлежат основные результаты теоретических и экспериментальных исследований, разработка физико-математической модели взаимодействия лазерного излучения со слоем аэрозоля, метода и аппаратуры для экспресс-анализа дисперсности аэрозолей

Структура и объем диссертации Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и двух приложений Общий объем диссертации 86 страниц текста, диссертация содержит 29 рисунков, 8 таблиц, список литературы из 63 наименований

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность исследований, научная и практическая значимость полученных результатов, сформулирована цель работы, изложены основные выносимые на защиту положения, приведена краткая характеристика работы

В первой главе рассмотрены основные зависимости, позволяющие описывать характеристики аэрозольных сред средние диаметры и виды распределений частиц по размерам

Анализируются методы и устройства измерения параметров аэрозольных сред Выбираются оптические методы, применение которых возможно к задаче мониторинга аэрозольных сред различной природы

В заключении главы сформулированы задачи исследования, стоящие перед автором, преимущества и недостатки рассмотренных оптических методов для контроля дисперсных параметров аэрозольных сред

Во второй главе описывается физико-математическая модель модифицированного метода малоуглового рассеяния в ограниченном слое аэрозоля

Для построения оптических моделей облаков аэрозолей и расчетов характеристик рассеяния выбираются соответствующие законы распределения частиц

/(й) Для различных состояний облака аэрозоля вычисляются полидисперсные коэффициенты рассеяния для данных функций распределения по размерам, которые затем сравниваются с экспериментально измеренными значениями Рассмотрим модель, основанную на теории переноса излучения в виде узкого коллимированного пучка лазера через туман, облака и другие, сильно рассеивающие среды, на примере частного случая для рассеяния под малыми углами, представленную на рисунке 1. Предполагается, что концентрации и функции распределения частиц по размерам частиц в каждой точке слоя одинаковы

Луч лазера Л распространяется через рассеивающий слой (облако аэрозоля) с границами 1 и 2, образуя на плоскости Д некоторую освещенность В результате облученность плоскости Д будет определяться не только прямым лучом, ослабленным из-за поглощения и рассеяния, но и рассеянной частью излучения

/ 2 Д

«в,

Рисунок 1 - Схема рассеяния луча лазера в слое аэрозоля По закону Бугера, интенсивность падающего излучения на элементарный объем ск> в точке Р будет равна

/0(х) = /0ехр(-г), (1)

где /0 - интенсивность зондирующего излучения, г = £>оа,Спх - оптическая толщина слоя, Ох, - коэффициент ослабления потока излучения, С„ - счетная концентрация частиц,

х - расстояние от границы 1 рассеивающего слоя до точки Р Рассеянное излучение от одной частицы для области малых углов в в предположении сферичности частиц определяется в виде аналитической зависимости, представленной в виде

&(р,в) =

4 л

вР

(2)

где

лй

р =--параметр дифракции (параметр Ми),

в- угол рассеяния излучения; £> - диаметр частицы,

Л - длина волны зондирующего излучения, •¡¡(вр) - функция Бесселя первого рода первого порядка Рассмотрим теперь случай, когда в единичном объеме с/у заключено N одинаковых частиц Рассеяние от элементарного объема в точке Р, согласно формулам (1) и (2), будет равно

1н(в,х) = 10{х)£-

'Щвр) вр

о2с.

(3)

Падающее на плоскость Д рассеянное излучение будет определяться следующим выражением

(4)

соэ

агс1%

Результат моделирования рассеяния от монодисперсных сред представлен на рисунке 2

О 002 0 04 00$ 003 01 ОП 01- 016 018 V,

1 - Б=5 мкм, 2 - 0=10 мкм, 3 - Э=30 мкм, 4 - суммарная интенсивность излучения Рисунок 2 - Расчет интенсивности рассеянного излучения от частиц

разных размеров

Проведенное выше рассмотрение легко обобщить для случая полидисперсных систем Под полидисперсными системами в данном случае понимается совокупность сферических частиц, отличающихся друг от друга только размерами и имеющих одинаковые оптические константы

Полидисперсная индикатриса рассеяния для функции распределения /(Б) определяется соотношением

(5)

Для области малых углов в ядро интегрального уравнения (5) определяется в виде аналитической зависимости (2) Из соотношений (2), (5) следует

"д/, (ФГ в

т °°

(6)

Уравнения (5) и (6) описывают поток излучения, рассеянного под углом в из единичного объема сЫ облака частиц В соответствии со схемой (рисунок 1) необходимо учитывать излучение, рассеянное из каждой точки внутри аэрозольного

облака вдоль зондирующего луча При этом где 5 - площадь поперечного

сечения луча лазера

В предположении равномерности распределения концентрации и размеров частиц в аэрозольном облаке уравнение для рассеянного потока излучения, поступающего на плоскость Д примет вид

1{у) = ^\1о{х)В{Х,уЩХ)]ск

(7)

где = (ДЭ(х))П2ДО)сЮ,

4>(*)в4>ехр [-С/й,,]

- интенсивность падающего в точку х излучения

Для случая, когда коэффициент ослабления Qoal определяется только рассеянием в среде, т е коэффициент поглощения Оюг1 = 0, он равен

_ е у ^ ' ¿4я

Множитель В(х), учитывающий по закону Бугера ослабление рассеянного излучения, определяется соотношением

В{х,у) = ехр -С<2М 2~Х

Я . ос

Но

со&&{х,у)

где &(х,у) = аг^

г \ У = огс/я Г и 1

Если взять слой аэрозоля в 1 м, а расстояние 6=1,5 м (рисунок 1), то рассеянное излучение от всего оптического пути до точки на плоскости Д будет падать под следующими углами (рисунок 3).

©С,у),1

граница 1

граница 2

О 50 100 150 у, мм

Рисунок 3 - График функции 0(х,у) для различных точек на плоскости Д

В литературе показано, что если значение оптической толщины среды превышает 0,15, в обратных задачах теории рассеяния необходим учет многократных процессов

При решении обратных задач оптики грубодисперсных сред обычно исходят из предположения однократности рассеяния Но в силу некорректности обратной задачи, даже относительно малые отклонения от принятой модели приводят к значительным ошибкам восстановления функции распределения частиц взвеси по размерам Одним из явлений, искажающих измеряемое световое поле, является многократное рассеяние

Для учета интенсивности многократно рассеянного излучения и оценки условия применимости модели однократного рассеяния предполагается, что рассеивающая среда состоит из сферических частиц с параметром р»1 и образует плоский слой с оптической толщиной г « тр (тр - оптическая толщина слоя, для которого реализуется глубинный режим излучения) Зондирующее излучение является параллельным монохроматическим потоком, нормальным к плоскости раздела, преломление и отражение на границе пренебрежимо мало, источники излучения в слое отсутствуют

Поскольку р»1, определение интенсивности рассеянного слоем излучения традиционным для теории переноса путем разложения угловых функций в ряды по сферическим гармоникам приводит к математическим трудностям Однако для небольших г в прошедшем излучении существенно лишь рассеяние невысоких порядков, а решение уравнения близко к малоугловому приближению этого решения Поэтому интенсивность рассеянного излучения может быть определена в виде суммы по кратности рассеяния без разложения угловых функций в ряды Уравнение переноса в малоугловом приближении есть

^^ + al{x,fi) = <? |Х{/1,мУ{х,м^М\ (8)

граничное условие запишем в виде

l{x = 0,fi) = S(ji-l)ji>0 (9)

Здесь а, а - объемные коэффициенты рассеяния и ослабления, л: - расстояние

глОТ передней границы слоя, р = со$в, в - угол рассеяния, Х(ц,/и') = Ja^cosy)d<p,

где X(cosy) - индикатриса рассеяния элементарного объема, cos у - дц'+ -J{\ - /¿2 )(1 - /л'1) cos {<р (р- азимут, 1{х, ц') - интенсивность излучения, S(x) - дельта-функция, интенсивность падающего потока принята равной единице

Решение ищется в виде

/(*,/!) = £/*(*,/О, (10)

к= О

где к—кратность рассеяния

Угловая зависимость отношения интенсивности многократно рассеянного излучения к полной интенсивности рассеяния приведена на рисунке 4 Видно, что влияние многократного рассеяния значительнее на «крыльях» индикатрисы

А(Т,в)=^-=

А +/»

(И)

При больших значениях г необходимо введение соответствующих поправок

Л* Д

О 2 4 6 8 о <

I — 0 1,2 — 0 3,5 — 0 5, 10 Рисунок 4 - Зависимость доли многократно рассеянного излучения Д от угла

рассеяния 0 при разных оптических толщинах т Для более точной картины рассеяния введем поправочный коэффициент в формулу (7), таким образом, полная индикатриса рассеяния на плоскости Д равна

10{х)В{х,у)Р{х)

[_ 1 - Д (г(г ),©(*, у)) ]

с&

(12)

Проведенное теоретическое описание малоуглового рассеяния излучения дисперсной средой позволяет предложить следующий метод измерения, который можно называть модифицированным методом малоуглового рассеяния

Сущность метода заключается в нахождении спектра размеров аэрозольных частиц по измеренной малоугловой индикатрисе рассеяния, путем сравнения ее с серией расчетных индикатрис рассеяния, найденных по формулам (7) или (12) Каждая расчетная индикатриса рассеяния рассчитывается с собственной функцией распределения

В качестве базовой функции распределения принято гамма-распределение

/(£>) = Vй (13)

где а>0- нормирующий множитель, а, Ь - параметры распределения, £ - диаметр частицы Определение /(£>) по измеренной индикатрисе рассеяния ¡/у) сводится к перебору параметров {а,Ь} распределения и вычислению функционала

(И)

где 1е(у) (¡=1,2, ,п) - измеренные значения индикатрисы рассеяния для дискретных значений на плоскости Д у„

1(у) - рассчитанные по (7) или (12) значения

Третья глава содержит результаты экспериментальных исследований аэрозольных загрязнений различной природы на разработанном имитационном комплексе, что подтверждает его работоспособность

Для проведения экспериментальных исследований дисперсных параметров аэрозольного загрязнения в воздухе требуется комплекс аппаратуры В ходе работы был разработан аппаратурно-программный комплекс - лазерный измеритель дисперсности аэрозолей ЛИД-2

Измерительный комплекс ЛИД-2 предназначен для исследования генезиса параметров дисперсности полей аэрозолей с момента зарождения и последующего процесса развития и основан на регистрации суммарной интенсивности рассеянного лазерного излучения на дисперсных частицах

В состав комплекса входят следующие приборы и устройства (рисунок 5)

- измерительный объем размером 1 м3,

- излучатель гелий-неоновый лазер HRP050 с длиной волны 0,632 мкм мощностью 5 мВт или HRP 120 мощностью 12 мВт (тип лазера выбирается в зависимости от оптической плотности объекта исследования),

- регистрирующий блок, состоящий из 7 фотодиодов типа ФД-24К, смонтированных на одном основании,

- измерительный 8-канальный усилитель марки У-8 ,

- АЦП фирмы L-Card L783 и персональный компьютер,

- программное обеспечение для регистрации и обработки измерительной информации для определения счетной и массовой функции распределения частиц по размерам

Частота записи измеренных данных — 100 кГц

Время выдачи расчетной функции - 10-120 секунд

Лабораторная установка смонтирована на оптических столах Моделирование загрязненной атмосферы осуществляется в измерительном объеме посредством заполнения объема аэрозольной средой различной природы

1 - лазер, 2 - модулятор излучения, 3 - измерительный объем, 4 - фотодиодная линейка (7 фотодиодов), 5 - усилители постоянного тока,

6 - ЭВМ, 7- АЦП Рисунок 5 - Структурная схема установки Излучение лазера ориентировано под углом 90° к одной из граней измерительного объема, модулировалось с частотой 80 Гц и направлялось через рассеивающую среду Поток оптического излучения, рассеянного под разными углами, регистрируется линейкой фотодиодов, которая расположена в плоскости, перпен-

дикулярной лучу лазера Линейка позволяет регистрировать рассеянное излучение под углами 0,3-20° относительно луча лазера Для длины волны 0,632 мкм использовались кремниевые фотодиоды ФД-24К с чувствительной площадкой порядка 50 мм2

Для построения фотодиодной линейки использовались близкие по уровню выходного сигнала фотодиоды Для учета отклонений уровня сигналов введены поправочные коэффициенты для каждого фотодиода

Так как с увеличением угла рассеяния интенсивность излучения резко падает, коэффициенты усиления выбирались таким образом, чтобы каждый канал был одинаково информативен Имитацией рассеивающей среды для настройки служила стеклянная матовая пластина

Напряжение 11,(0 фотодиода снималось с сопротивления 10 кОм, подсоединенного параллельно фотодиоду, усиливалось с помощью многоканального усилителя У-8 со следующими коэффициентами усиления (таблица 1) Усиленный сигнал регистрировался на входе АЦП фирмы Ь-сагё Ь-783, установленной в персональном компьютере

Таблица 1 - Коэффициенты усиления каналов

Канал 1 2 3 4 5 6 7

Коэффициент 5000 2000 2000 1000 1000 1000 500

усиления

Запись и обработка измерительной информации осуществлялась с помощью программного обеспечения для АЦП и специального разработанного программного обеспечения

Для восстановления функции распределения из зарегистрированного сигнала на фотодиодную линейку было разработано программное обеспечение на основе физико-математической модели, представленной в главе 2 Алгоритм программы построен на прямом поиске путем решения серии прямых задач оптики светорассеяния, обычно несколько сотен решений

В качестве функции распределения частиц по размерам выбрано гамма-распределение, заданное выражением (13)

Окончив поиск в заданном диапазоне параметров, программа выдает значения а и Ь гамма-распределения, при которых функционал (14) минимален

Экспериментальная проверка работоспособности измерительного комплекса ЛИД-2 проводилась с использованием специально изготовленного пиротехнического распылителя (рисунок 6)

^ г" О ■"> ^

1 - нижняя опорная крышка, 2 - верхняя крышка, 3 - направляющее кольцо, 4 - болт, 5 - пиротехническое вещество, 6 - распыливаемое вещество, 7 - инициатор пиротехнического состава Рисунок 6 - Модельный пиротехнический распылитель

Измерения проводились в измерительной камере объемом 1 м .

Для создания аэрозоля в распылительное устройство импульсного типа (рисунок 6) помещался пиротехнический состав массой 0,2 г, закрывался полиэтиленовой пленкой и сверху засыпалось в углубление распылителя 1 г мелкодисперсного порошка.

Данным методом имитировался импульсный выброс загрязнителя в атмосферу. Схема эксперимента приведена на рисунке 7.

J сз □ 1

Рисунок 7 - Схема эксперимента по измерению параметров аэрозольного загрязнения Распылитель устанавливался в центр измерительного объема. Луч лазера проходил на расстоянии 30 см от верхней крышки распылителя. Для сравнения результатов, полученных с помощью ЛИД-2, применялся оптический анализатор размеров частиц PIP 9.0, описанный в приложении А. Для этого в измерительный объем помещались предметные стекла для анализа осажденных частиц.

Для имитации загрязнения были взяты стандартизированные порошки алюминия и других материалов, для которых были проведены измерения ситовым методом и на микроскопе PIP 9.0.

После установки распылителя измерительный объем закрывается со всех сторон для устранения засветки фотодиодов фоновым излучением, излучение лазера проходит через окна, расположенные на двух параллельных сторонах измерительного объема.

Рисунок 8 - Регистрируемый сигнал на фотодиодной линейке

После инициации распылителя аэрозоль заполняет измерительный объем, и рассеянное излучение регистрируется на фотоприемном блоке. На рисунке 8 изображен зарегистрированный сигнал на ЭВМ. Из рисунка видно, что измерительный объем за десятые доли секунды заполняется аэрозолем, а модулированный сигнал помогает исключить влияние фонового излучения. Интенсивность рассеянного излучения на разных фотодиодах для выбранного момента является входными данными для программы обработки.

„ - г, 3 + а г, 4 + а

С использованием выражении £>„ =- и £>„ =- определены средне-

Ь Ъ

статистические диаметры частиц для гамма-распределения (13).

Сравнение данных по дисперсности частиц с результатами, полученными другими методами, представлено в таблице 2.

Таблица 2- Сравнение результатов разных методов

АСД-1 АС Д-4 АСД-6

032, мкм о43, мкм D3Z, мкм D43, мкм D32, мкм D«, мкм

Ситовой анализ 18 23 8,4 10 7,2 8,3

Измерение на микроскопе 19,71 21,42 8,38 9,77 5,7 6,44

Модифицированный метод малоуглового рассеяния 17,4 21,12 8,2 10,3 6,2 7,45

Из таблицы видно, что разброс результатов, полученных с использованием разных методов, составляет не более 15%.

С помощью оптического анализатора частиц PIP 9.0, с каждого предметного стекла было проанализировано около 10000 частиц. Микрофотографии частиц для порошков алюминия представлены на рисунке 9.

• АСД%# *

\ф к

'V: :

Рисунок 9 - Микрофотографии мелкодисперсных порошков алюминия при 400-кратном увеличении Для оценки возможного применения ЛИД-2 при определении дисперсности твердых аэрозолей различной природы проведены исследовании с порошком мела и карбамида, результаты сравнительных измерений массового распределения с использованием разных методов представлены на рисунке 10.

g(D),% "5

Г И

1 к

И ^ П"1

g(D), %

0-5 5-10 10-15 15-20 20-25 25-30 30-35 35-40 40-45 45-50

0 - ЛИД-2 И - PIP - 9.0 D, MKM

g(D), % 31

0-5 5-10 10-15 15-20 20-25 25-30 30-35 35-40 40-45 45-50

В - ЛИД-2 В - PIP - 9.0 □ - PIP - 9 0 до эксперимента D mkm

В)

a) - мела; б) - Si02; в) - карбамида Рисунок 10 - Гистограммы массового распределения частиц по размерам

Полученные результаты показывают возможность использования ЛИД-2 для достаточно точной оценки дисперсности аэрозольной загрязненности твердыми частицами любого состава.

При использовании карбамида импульсное воздействие на порошок повлияло на дисперсность порошка, он оказался боле мелким, чем был до распыления. Это связано с тем фактом, что прочность карбамида невелика, за счет этого можно получать модели аэрозольного загрязнения более мелкой дисперсности.

Применимость метода для исследования жидко-капельного аэрозоля проверена на воде, в создании модельной аэрозольной среды использовался модельный пиротехнический распылитель.

Так как жидкость способна испаряться со временем, вместо предметных стекол взята белая бумага, а распыляемая жидкость подкрашивалась красителем.

Гистограмма счетного распределения частиц по размерам следовым методом и ЛИД-2 представлена на рисунке 11.

0-5 5-10 10-15 15-20 20-25 25-30 30-35 35^10 40-45 45-50

Я - ЛИД-2 ■ - метод отпечатков 1Л , ,

и, мкм

Рисунок 11 - Гистограмма счетного распределения частиц водного аэрозоля по размерам, полученные на ЛИД -2 и методом отпечатков Для исследования жидкого аэрозоля более мелкой дисперсности использовался усовершенствованный распылитель пиротехнического типа. В качестве имитационной жидкости брался водный раствор глицерина. Проведено исследование динамики зарождения облака аэрозоля, график изменения во времени модального диаметра дифференциальной функции распределения показан на рисунке 12.

Рисунок 12 - Динамика изменения модального размера функции распределения частиц по размерам в облаке аэрозоля при зарождении Из графика видно, как происходит уравновешивание изменения дисперсного состава созданного аэрозольного облака со временем.

Особый интерес представляет случай, когда аэрозоль способен быстро менять свое дисперсное состояние, что не позволяет использовать методы отбора и накопления капель. К таким веществам относятся быстроиспаряющиеся жидкости.

Для имитации аэрозоля опасных быстроиспаряемых веществ был взят этанол, для которого было проведено измерение спектра размера частиц от момента образования облака аэрозоля до момента полного испарения (рисунок 13).

О 50 100 150 200 250 300 350

время с

диаметр частиц

Рисунок 13 - Генезис спиртового аэрозоля

На рисунке 13 видно, как происходит изменение массового распределения частиц аэрозольного облака за счет осаждения и испарения крупных частиц, факт длительного существования мелких частиц требует дополнительного исследования

В заключении главы изложены перспективы развития разработанного метода, связанные с возможностью определения концентрации частиц и возможности доработки установки для исследования факела распыла в различных сечениях форсунок

В Заключении представлены основные выводы и результаты работы

В Приложениях приведены описания аппаратуры и методов используемых для сравнения с результатами, полученными с помощью ЛИД -2

Основные результаты диссертационной работы заключаются в следующем:

1 Разработана новая математическая модель рассеяния лазерного излучения от слоя аэрозоля, обладающая большей информативностью за счет регистрации рассеянного излучения от всего объема, взаимодействующего с лазерным излучением

2 Разработан модифицированный метод малоуглового рассеяния, основанный на алгоритме прямого поиска для определения функции распределения частиц по размерам путем решения серий прямых задач оптики аэрозолей, что позволило отказаться от решения некорректных обратных задач оптики светорассеяния при восстановлении функции распределения частиц по размерам по измеренной малоугловой индикатрисе рассеяния

3 Сконструирована и реализована лабораторная лазерная измерительная установка, позволяющая проведение экспресс-анализа генезиса аэрозольных потоков различной природы в заданном объеме

4 На основе разработанного программного обеспечения автоматизирован процесс измерения динамики изменения аэрозольного поля с частотой 100 кГц, позволяющий определять параметры аэрозоля, генезис распределения частиц в

объеме с момента образования аэрозоля и его изменение при длительном времени существования

5 Проведены экспериментальные исследования разработанным методом дисперсного состава мелкодисперсных порошков алюминия, песка, мела и органических частиц Сравнение с другими методами доказало работоспособность разработанного модифицированного метода малоуглового рассеяния по определению дисперсных параметров аэрозольных облаков в заданном объеме с погрешностью 5-15%

6 Применение метода для исследования генезиса жидких и легкоиспаряю-щихся аэрозолей показало возможность использования метода для контроля и мониторинга аэрозолей различной природы

Основное содержание диссертационного исследования опубликовано в следующих работах

1 Ахмадеев, И Р Измерение размеров конденсированных частиц в гетерогенной плазме продуктов сгорания /ИР Ахмадеев, С С Бондарчук, А А Павленко II Известия ВУЗов Физика -2006 -Т49 -№6 -С 16-19

2 Ахмадеев, И Р Модифицированный метод спектральной прозрачности измерения дисперсности аэрозолей / В А. Архипов, И Р Ахмадеев, С С. Бондарчук, Б И Ворожцов, А А Павленко, М Г. Потапов // Оптика атмосферы и океана -2007 -Т20 -№1 -С 48-52

3 Ахмадеев, И Р Автоматизированная система измерения параметров аэрозолей /ИР Ахмадеев, Е В Максименко, Е В Муравлев, А А Павленко, Ю В Кор-кин // II Всероссийская научно-практическая конференция молодых ученых «Материалы и технологии XXI века», г Бийск -2005 -С 59-62

4 Ахмадеев, И Р Измерение параметров двухфазных потоков методом светорассеяния /ИР Ахмадеев, Е В Максименко, А А Павленко //Научно-техническая конференция молодых ученых «Перспективы создания и применения конденсированных энергетических материалов», г Бийск. - 2006 - С 94-98

5 Ахмадеев, И Р Модифицированный метод мапоуглового рассеяния для измерения дисперсности аэрозольных частиц // Материалы V Всероссийской научной конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы современной механики», г Томск Издательство Томского университета -2006 -С 55-56

6 Ахмадеев, И Р Экспериментальный комплекс исследования продуктов сгорания при испытании бессопловых генераторов / А А Павленко, А Б Ворожцов, И Р Ахмадеев, Е В Максименко, М Г Потапов И Материалы V Всероссийской научной конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы современной механики» г Томск Издательство Томского университета - 2006 -С 146-147

7 I.R Akhmadeev, Investigation of combustion products parameters while testing model nozzles generators / M G Potapov, A A Pavlenko, А В Vorozhtsov, IR Akhmadeev, E.V Maximenko // II International Workshop HEMs-2006, September 1114, 2006 Belokurikha, Altai region High energy. Demilitarization, Antiterrorism and Civil Application - С 42-43

Ахмадеев Игорь Радикович

Отпечатано в ИПХЭТ СО РАН

659322, Алтайский край, г Бийск, ул Социалистическая, 1 Формат60x84 1/16 Уел печ л -1 Тираж!00экз

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата технических наук, Ахмадеев, Игорь Радикович

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОБЛЕМЫ И ОБЗОР МЕТОДОВ ЕЕ РЕШЕНИЯ.

1.1 Характеристики дисперсности частиц.

1.2 Оптические методы.

1.2.1.1 Метод спектральной прозрачности.

1.2.1.2 Метод малоуглового рассеяния.

1.2.1.3 Метод полной индикатрисы.

1.2.1.4 Лидарный метод.

1.2.2 Методы измерения среднего размера и концентрации частиц.

1.2.2.1 Модифицированный метод спектральной прозрачности.

1.2.2.2 Метод измерение среднего размера и концентрации частиц в осесимметричных двухфазных потоках.

1.3 Сравнительная оценка и выбор метода измерения дисперсных параметров аэрозолей.

Введение диссертация по физике, на тему "Метод и быстродействующая лазерная установка для исследования генезиса техногенного аэрозоля по рассеянию луча в контролируемом объеме"

На всех стадиях своего развития человек был тесно связан с окружающим* миром. Гидросфера, атмосфера и литосфера Земли в настоящее время подвергаются нарастающему антропогенному воздействию. Наиболее масштабным и значительным является химическое загрязнение среды не свойственными ей веществами химической природы. Среди них - газообразные и аэрозольные загрязнители промышленно-бытового происхождения [1]. Во многих технологических процессах образуются мелкие твердые или жидкие I

I I частицы. Из ¡них большинство аэродисперсных систем ¡оказывают вредное воздействие на человека [2].

В связи с ежегодным ростом уровня профессиональной заболеваемости работников вредных отраслей, где присутствуют аэрозольные загрязнения, особую актуальность приобретает охрана их здоровья и создание безопасных условий труда: Одним из основных приоритетов социальной защиты работников предприятий должен стать постоянный достоверный учет уровней воздействия вредных факторов [3].

Задачей настоящей работы является создание простого и эффективного метода для экспресс-оценки запыленности в местах пребывания людей. Большое значение имеет оценка степени содержания аэрозоля при работе мощных источников. При взрывах, горении, ударах, размоле, трении, дроблении, сверлении, шлифовке и многих других процессах образуется дисперсная фаза твердых веществ. Диспергирование жидкостей происходит при разбрызгивании, пульверизации и др. Все эти факторы влияют на экологическую обстановку и требуют оценки.

Часто в лабораторной практике требуется в реальном времени измерять процессы зарождения пылевого облака и его изменение во времени в ограниченном объеме (1.3 м ). Требования к оперативности контроля уровня загрязненности исключают применение известных методов оценки размеров частиц путем отбора проб.

Например, частицы величиной 10 мкм и более задерживаются в верхних дыхательных путях, бронхах; частицы размером до 5 мкм способны проникать в альвеолы и задерживаться в них [4]. При попадании в организм аэрозоли способны вызывать ряд заболеваний: ларингиты, трахеиты, бронхиты, пневмокониозы, пневмомикозы, повреждения глаз, кожи. Токсичные аэрозоли вызывают острые и хронические отравления. Биологические аэрозоли могут вызывать инфекционные и аллергические заболевания [5].

Совершенствование контроля производственной среды должно быть направлено-на регистрацию и длительное хранение информации динамики по

1 I лученных доз вредных факторов. Это позволит прогнозировать состояние здоровья, получать достоверную информацию, вовремя прекращать контакт с вредным фактором.

Поэтому решение этих вопросов, связанное с созданием, экспресс-анализа, является актуальным.

В настоящее время предложено множество методов и средств для регистрации параметров аэрозоля, что отражено в патентах [6-14] и присутствием на рынке множества разнообразных приборов и устройств для анализа пыли, аэрозолей, мелкодисперсных порошков и эмульсий.

Из анализа литературы можно сделать следующие выводы о возможностях упомянутых методов по оценке параметров аэрозоля:

- скорость движения капель до 10 м/с [15];

- размер капель: от 5 . 10 мкм до нескольких миллиметров [16].

Однако распространенные методы требуют забора проб, что вносит искажения в поток, а также возможны дробление, деформация капель, поэтому область применения данных методов ограничена в основном анализом твердых частиц [17].

Отбор проб требует большой трудоемкости, которая заключается в сложности конструкций пробоотборных устройств и анализа большого количества капель за одно время экспонирования. Для обеспечения представительности дисперсного анализа число частиц в каждой пробе должно быть не менее 1000 [16].

Как известно [18], получить моментальную оценку измеряемого аэрозоля, не внося искажений в поток среды, позволяют оптические методы определения дисперсного состава. Однако известные на рынке различные оптические приборы для определения дисперсного состава различных порошков, эмульсий и воздушных аэрозолей построены на принципе отбора проб.

Такие приборы, как лазерный дифференциальный-анализатор «Анали-зетте 22» и анализатор дисперсности и размеров частиц серии ЬБЮОС),

I I имеющие большой диапазон измерения, предназначены для определения дисперсного состава порошков и эмульсий в кювете. Портативные приборы ННРС-2, ННРС-6 и «Аэрокон» являются счетчиками частиц в воздухе. Они применяются для замера запыленности частицами размером около 5 мкм и требуют забора пробы.

Представленные установки измерения дисперсности аэрозольных сред английской фирмы Ме1уегп и китайской ОМЕС имеют большую стоимость и предназначены для измерения аэрозольных объектов, в основном созданных спреями лекарственных препаратов, и не позволяют проводить мониторинг аэрозольного загрязнения среды.

Приведенные примеры показывают, что, несмотря на многочисленный парк аналитических приборов по оценке параметров аэрозолей, ряд практических задач остается нерешенным. Это связано с отбором проб, а отсюда значительными трудностями получения информации о генезисе аэрозоля, начиная со времени его образования.

Цель работы

Достижение цели работы требует решения следующих задач:

1. Обосновать выбранный за основу метод малоуглового рассеяния — метод анализа измеренной индикатрисы рассеяния.

2. Разработать математическую модель рассеяния зондирующего излуI чения в слое аэрозоля и на ее основе разработать метод определения функции распределения частиц по размерам.

3. Обеспечить аппаратурную и программную оснащенность метода: выбор источника зондирующего излучения, разработка блока регистрации излучения и создание программного обеспечения автоматизированной обработки измерительной информации.

4. Выбрать аппаратуру и устройства для апробации разработанной установки и имитаторов аэрозолей со стандартизированными свойствами.

5. Разработать методику проведения экспериментов.

6. Обеспечить экспериментальную проверку работоспособности метода и методики для оценки параметров аэрозолей различной природы.

Методы исследования. Для решения поставленных задач при выполнении работы использовались как теоретические, так и экспериментальные методы. Теоретические исследования проводились путем математического моделирования взаимодействия лазерного излучения с рассеивающим слоем. Полученные экспериментальные результаты сравнивались с результатами, полученными с использованием измерительного микроскопа и ситового анализа. Исследования проводились в одной из экспериментальных лабораторий ИПХЭТ СО РАН (г. Бийск).

Научная новизна

1. Предложена новая математическая модель рассеяния лазерного излучения от ограниченного слоя аэрозоля, позволяющая повысить информативность метода малоуглового рассеяния.

1 1 лей, что позволило отказаться от решения некорректных обратных задач оптики светорассеяния при восстановлении функции распределения частиц по размерам по измеренной малоугловой индикатрисе рассеяния.

3. Разработана и сконструирована схема лазерной измерительной установки, отличающаяся возможностью проведения анализа генезиса аэрозольных сред различной природы, начиная с момента их образования.

4. Экспериментально доказана возможность применения разработанного метода для большинства жидких и твердых сыпучих материалов.

Реализация и внедрение

Разработанный метод и лазерная установка определения дисперсных параметров аэрозолей применяется при выполнении тематических работ в ИПХЭТ СО РАН. Модернизация лабораторной установки для малосерийного производства позволит внедрить установку для экспериментальных исследований в других организациях.

К защите представлены

1. Математическая модель рассеяния коллимированного лазерного излучения в ограниченном аэрозольном слое.

2. Метод и лазерная измерительная.установка анализа генезиса дисперсного состава аэрозолей, позволяющая получить функцию распределения частиц различной природы по размерам в диапазоне от 1 до 100 мкм.

3. Методика проведения измерений.

Достоверность полученных результатов обеспечивается:

- корректностью постановки решаемых задач и их физической обоснованностью;

- применением современной высокоточной исследовательской, техники, ее тщательной калибровкой; i i

Публикации

По материалам исследований диссертации опубликовано 7 печатных работ, из них 2 в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК, разработана методика измерений.

Апробация работы

Материалы работы обсуждались на научно-технических семинарах лаборатории физики преобразования энергии высокоэнергетических материалов и лаборатории материаловедения минерального сырья ИПХЭТ СО РАН, а также на различных конференциях, среди них: XII Joint International Symposium "Atmospheric and Ocean Optics. Atmospheric Phisics" (Tomsk: Institute of Atmospheric Optics SB RAS, 2005); II International,Workshop HEMs-2006, September 11-14, 2006, Belokurikha; II Всероссийская научно-практическая конференция молодых ученых «Материалы и технологии XXI века» (г. Бийск, сентябрь 2005 г.); Научно-техническая конференция молодых ученых «Перспективы создания и применения конденсированных энергетических материалов» (г. Бийск, сентябрь 2006 г.); V Всероссийская конференция «Фундаментальные и прикладные проблемы современной механики» (г. Томск, 3-5 октября 2006г.); XIII рабочая группа "Аэрозоли Сибири" (г. Томск, 28 ноября - 1 декабря 2006 г.).

Личный вклад

Структура и объем диссертации Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и двух приложений.

Общий объем диссертации 86 страниц текста, диссертация содержит 29 рисунков, 8 таблиц, список литературы из 63 наименований.

В первой главе приводится описание существующих оптических методов диагностики дисперсных потоков, анализ которых позволил сделать вывод о перспективности разработки метода экспресс-контроля аэрозольной загрязненности.

Во второй главе описана математическая модель взаимодействия лазерного излучения со слоем аэрозоля по теории Ми и метод определения функции распределения частиц по размерам, основанный на прямом поиске путем решения серий прямых задач оптики аэрозоля.

В третьей главе представлена реализация разработанной лазерной установки измерения дисперсных параметров аэрозоля, программного обеспечения, приведены основные результаты проверки метода.

Автор выражает глубокую благодарность и искреннюю признательность своему научному руководителю, д.т.н Ворожцову Борису Ивановичу и консультанту, к.ф.-м.н. Павленко Анатолию Александровичу за помощь и ценные замечания при обсуждении результатов исследования. Автор благодарит также профессора Томского государственного университета, д.ф.-м.н. Архи-пова Владимира Афанасьевича за консультации по теоретическим основам разработанного метода.

Заключение диссертации по теме "Приборы и методы экспериментальной физики"

3.2.3 Результаты исследования жидкокапельного аэрозоля и сравнение с результатами других методов л

Измерения проводились в измерительной камере объемом 1 м , заполненном аэрозолем, полученным с помощью импульсного пиротехнического распылительного устройства, использовалась та же схема эксперимента, что и для твердых частиц, представленная на рисунке 16.

Применимость метода для исследования жидко-капельного аэрозоля проверена на воде, в создании модельной аэрозольной среды использовался распылитель, схема которого приведена на рисунке 14.

Так как жидкость способна испаряться со временем, вместо предметных стекол взята белая бумага, а распыляемая жидкость подкрашивалась красителем [63].

Эксперимент с жидко-капельным, аэрозолем дублировался с помощью разработанного сотрудниками ИПХЭТ СО РАН метода отпечатков измерения дисперсности (приложение Б).

Были проведены исследования облака жидко-капельного аэрозоля, получены гистограммы распределения частиц по размерам, представленные на рисунке 26.

Метод измерения отпечатков является приблизительным и дает завышенные размеры частиц, поскольку предметные экраны воспринимают поток интегрально за все время развития процесса, и возможно взаимное наложение частиц. Однако, как показывают теоретические и экспериментальные данные, при импульсном диспергировании жидкости образуются частицы с размерами гораздо меньше 10 мкм (~1 мкм и менее), которые данный метод не позволяет разрешить, из-за разрешающей способности сканирующего устройства. ная с помощью ЛИД-2 т. %

0 - 5 5- 10 10-15 15-20 20 - 25 25 - 30 30 - 35 35 - 40 40 - 45 45 - 50 50-100 100300

О, мкм

-ЛИД-2 ■ - метод отпечатков

Рисунок 26 -Счетные гистограммы частиц по размерам, полученные на

ЛИД -2 и методом отпечатков

Для исследования жидкого аэрозоля более мелкой дисперсности использовался усовершенствованный распылитель пиротехнического типа. В качестве имитационной жидкости брался водный раствор глицерина. Проведено исследование динамики зарождения облака аэрозоля, график изменения во времени модального диаметра дифференциальной функции распределения показан на рисунке 27. о

7 6 2 5 ? /1 ■

С' з

2 1

П -

С 2 время, с С

Рисунок 27 - Динамика изменения модального размера аэрозоля облака при зарождении

Из графика видно, как происходит уравновешивание изменения дисперсного состава созданного аэрозольного облака со временем.

0-10 —Ю-20 «——20-30 ■ ЗСМО —40-50

Рисунок 28 - Генезис спиртового аэрозоля

На рисунке 28 видно, как происходит изменение массового распределения частиц аэрозольного облака за счет осаждения и испарения крупных частиц, факт длительного существования мелких частиц требует дополнительного исследования.

3.3 Перспективы развития разработанного метода

Разработанная установка использовалась в ИПХЭТ СО РАН для исследования дисперсных параметров аэрозольного облака, созданного в заданном объеме.

Дальнейшее развитие метода связана в возможности определение концентрации частиц в облаке аэрозоля по ослаблению излучения и рассчитанной функции распределения частиц по размерам по формуле с Т'Р т 1.5 •/•2(А2)'

Здесь Д}2 определяется из найденной разработанным методом функции распределения частиц по размерам; х - рассчитывается по измеренным данным ослабления лазерного излучения; - длина взаимодействия лазерного излучения с аэрозолем; <2 - усредненные фактор эффективности ослабления.

1 - лазер; 2 - сканирующее устройство; 3 - оптическая система; 4 - исследуемый поток; 5 - фотодиодная линейка;

6 - приемник излучения. Рисунок 29 - Схема измерения факела распыла

Дополнение установки сканирующей системой (рисунок 29) позволит применить разработанный метод и установку для исследования факела распыла в различных сечениях.

3.4 Заключение по главе 3

1 Разработана лазерная измерительная установка ЛИД-2 для определения дисперсных параметров аэрозоля в объеме. Проведена настройка аппаратурной части установки.

2 Разработан метод и программное обеспечение, реализующее метод определения функции распределения частиц по размерам методом прямого поиска.

3 Проведена оценка работоспособности метода и проведена апробация 1 на мелкодисперсных аэрозольных частицах различной природы.

Показано, что разработанный метод и аппаратура малоуглового рассеяния позволяет с достаточной точностью определять параметры аэрозоля, генезис распределения частиц в объеме, включая момент образования аэрозоля и его изменение при длительном времени существования, обеспечивая таким образом мониторинг.

Схема метода обладает повышенной информативностью, поскольку используется рассеянное излучение на аэрозоле со всего объема взаимодействия луча с двухфазным потоком.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Разработана новая математическая модель рассеяния лазерного излучения от слоя аэрозоля, обладающая большей информативностью за счет регистрации рассеянного излучения от всего объема, взаимодействующего с лазерным излучением.

2. Разработан модифицированный метод малоуглового рассеяния, основанный на алгоритме прямого поиска для определения функции распределения частиц по размерам путем решения серий прямых задач оптики аэрозоI лей,1 что позволило отказаться от решения некорректных обратных задач оптики светорассеяния при восстановлении функции распределения частиц по размерам по измеренной малоугловой индикатрисе рассеяния.

3. Сконструирована и реализована лабораторная лазерная измерительная установка, позволяющая проведение экспресс-анализа генезиса аэрозольных потоков различной природы в заданном объеме.

4. На основе разработанного программного обеспечения автоматизирован процесс измерения динамики изменения аэрозольного поля с частотой 100 кГц, позволяющий определять параметры аэрозоля, генезис распределения частиц в объеме с момента образования аэрозоля и его изменение при длительном времени существования.

5. Проведены экспериментальные исследования разработанным методом дисперсного состава мелкодисперсных порошков алюминия, песка, мела и органических частиц. Сравнение с другими методами доказало работоспособность разработанного модифицированного метода малоуглового рассеяния по определению дисперсных параметров аэрозольных облаков в заданном объеме с погрешностью 54-15%.

6. Применение метода для исследования генезиса жидких и легкоиспа-ряющихся аэрозолей показало возможность использования метода для контроля и мониторинга аэрозолей различной природы.

Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата технических наук, Ахмадеев, Игорь Радикович, Бийск

1. Грин, X. Аэрозоли-пыли, дымки, туманы, текст. / X. Грин, В. Лейн. Л.: Химия, 1969.- 428 с.

2. Архипов, В.А. Аэрозольные системы и их влияние на жизнедеятельность: Учебное пособие, текст. / В.А. Архипов, У.М. Шереметьева. Томск: Издательство Томского государственного педагогического университета. — 2007,- 136 с.

3. Берлянд, М.Е. Прогноз и регулирование загрязнения атмосферы текст. —Л.: Гидрометеоиздат. — 1985. — 272 с.

4. Величковский, Б.Т. Фиброгенные пыли. Особенности строения и механизма биологического воздействия текст. Горький: - 1980. - 159 с.

5. Хухрина Е.В. Пневмокониозы и их профилактика текст. / Хухрина Е.В. Ткачев В.В. М.: - 1968. - 408 с.

6. Пат. БШ 2259554 с1 О 0Ш15/02. Способ экспресс-анализа характеристик топливного факела.

7. Пат. БШ 2287805 С2 в 0Ш 21/91. Способ экспрессного определения дисперсного состава аэрозоля.

8. Пат. БШ 2298776 С2 О 0Ш 1/22. Способ и устройства отбора проб воздуха для последующего анализа газообразных и аэрозольных примесей.

9. Пат. БШ 2050534 С1 О 0Ш 1/22. Способ отбора проб аэрозолей из факела и струи при сжигании топлив и пиросоставов.

10. Пат. БШ 2027163 в 0Ш 15/02. Устройство для определения дисперсности высокодисперсного аэрозоля.

11. Пат. БШ 2296275 С2 О 0Ш 15/02. Импактор.

12. Пат. БШ 2239173 с1 О 0Ш15/02. Устройство для определения размеров дисперсных частиц.13 :Пат. Яи 5051206/10 О 01Р 3/36. Способ измерения скорости и размеров частиц в потоке.

13. Пат. SU 4404120/25 G 01N 15/02. Способ определения размеров и концентрации аэрозольных частиц.

14. Динамика газожидкостных форсунок. Текст. / М.: Машиностроение, 1991.-286 с.

15. Пажи, Д.Г. Распылители жидкостей. Текст. / Д. Г. Пажи, В. С. Га-лустов. М.: Химия, 1979. - 216 с.

16. Леончик, Б.И. Измерения в дисперсных потоках. Текст. / Б. И. Jle-ончик, В. П. Маякин. М.: Энергия, 1971. - 248 с.

17. Архипов, В.А. Лазерные методы диагностики гетерогенных пото1.iков. Текст. / В. А. Архипов. Томск: Издательство Томского университета. — 1987.- 140 с.

18. Куценогий, К.П. Методы определения размера и концентрации аэрозолей. текст.; Аналитический обзор № 4391. / К. П. Куценогий. 1987. — 71 с.

19. Пажи, Д.Г. Основы техники распыливания жидкостей, текст. / Д. Г. Пажи, В. С. Галустов. М.:, Химия, 1984, - 255 с

20. Ослабление лазерного излучения в гидрометеорах текст. / Под редакцией профессора М.А. Колосова. — М.: Издательство «Наука». 1977. — 177с.

21. Ощепков С.Л. Использование малоуглового светорассеяния в фо-тоседиментационном анализе дисперсных сред // ЖТФ- Т. 59. Вып. 7. — 1989. -С.193-195.

22. Оптические измерения параметров диспергированной конденсированной фазы двухфазных потоков / Э.П. Зимин, О.В. Иноземцев и др. // Теплофизика высоких температур. TI 1. - №5. - 1973. - С.1037

23. Исследование параметров дисперсной фазы аэрозолей по рассеянию света под малыми углами / Э.П. Зимин, О.В. Иноземцев, A.M. Кругерскей, З.Г. Михневич. // Физика аэрозольных систем. Вып.11. - 1974. - С. 19

24. Методы расчета параметров гамма-распределения спектров капель / В.П. Ивакин, Л.Г. Николаев. // Физика аэрозольных систем. — Вып.28, 1985.- С.20-23.

25. Особенности угловой зависимости рассеянного излучения в дисперсных средах / В.Г. Бойко, И.А. Клименко, А.Ф. Угримов, A.B. Чалый, Ю.В. Шиманский. // Физика аэрозольных систем. Вып. 25. 1984. - С. 59-63.

26. Ивлев, JI.C. Применение лазера для исследования аэрозолей методом малых углов. Рассеяние света в земной атмосфере./ JI.C. Ивлев, В.И. До-моховский. Алма-Ата:«Наука». — 1972. - С. 31-34.

27. Универсальный лазерный спектрометр аэрозолей УПСА-1./ И.Е. На-тухин, Ю.Г. Рубелиный, В.И. Калечиц, И.П. Синайло. // Приборы и техника эксперимента. № 6. - 1988. - С. 145-149.

28. Измерение распределения по размерам взвешенных в потоке частиц методом малых углов / Г.Д. Петров, Р.Н. Соколов, В.А. Васильев, A.M. Капков // Инженерно-физический журнал. Т16. - №3. - 1969. - с.43 8-443.

29. Коузов П.А. Основы анализа дисперсного состава промышленных пылей и измельченных материалов, текст. — JL: Химия. — 1971. — 280 с.

30. Технология получения и дисперсные характеристики нанопорошков алюминия / В.А. Архипов, С.С. Бондарчук, А.Г. Коротких, М.И. Лернер // «Горный журнал». Специальный выпуск. «Цветные металлы». № 4 . - 2006.- С. 58-64.

31. Борен К. Поглощение и рассеяние света малыми частицами, текст. / К.Борен, Д.Хафмен. М.:,. Мир. - 1986. - 662 с.

32. Г.Ван де Хюлст. Рассеяние света малыми частицами. М.: Издательство иностранной литературы. - 1961. - 536 с.

33. Д. Дейрменджан. Рассеяние электромагнитного излучения сферическими полидисперсными частицами, текст. М.: Издательство «Мир». — 1971.-167 с.

34. Беляев, С.П. Оптико-электронные методы изучения аэрозолей.текст. / С. П. Беляев, Н. К. Никифорова, В. В. Смаров. М.: Энергоиздат. 1981.-231 с.

35. К.С. Шифрин. Рассеяние света в мутной среде.текст. M.-JL: Гос-изд-во техн.-теор. лит-ры. 1951. — 288 с.

36. К.С.Шифрин. Введение в оптику океана, текст. — Л.: Гидрометео-издат. 1988. - 277 с. I '

37. Шифрин, К.С. Обратные задачи теории рассеяния и распространения излучения текст. ; Теоретические и прикладные проблемы рассеяния света. Минск: Наука и техника, -1971.-е. 228-244.

38. Модифицированный метод спектральной прозрачности измерения дисперсности аэрозолей / В.А. Архипов, И.Р. Ахмадеев, С.С. Бондарчук, Б.И. Ворожцов, A.A. Павленко, М.Г. Потапов // Оптика атмосферы и океана. Т. 20.-№1,2007.-С. 48-52.

39. Скотников, М.М. Теневые количественные методы в газовой динамике, текст. М.: Наука. - 1976. - 160 с.

40. Абруков, С.А. Теневые и интерференционные методы исследования оптических неоднородностей. текст. Казань: Издательство Казанского университета. - 1962. - 83 с.

41. Смирнов, В.А. Введение в оптическую радиоэлектронику.текст. — М.: «Советское радио». 1973. - 208 с.

42. Ахмадеев, И. Р. Модифицированный метод малоуглового рассеяния для измерения дисперсности аэрозольных частиц // V Всероссийская конференция «Фундаментальные и прикладные проблемы современной механики», г. Томск.

43. Гейнц, Ю.Э. Нелинейная оптика атмосферного аэрозоля, текст. / Ю.Э.Гейнц, A.A. Землянов, В.Е. Зуев, A.M. Кабанов, В.А. Погодаев. Новосибирск: Издательство СО РАН. - 1999. - 259 с.

44. О роли многократного рассеяния в обратных задачах оптики грубо-дисперсных аэрозолей / А.П. Гриценко, Г.Д. Петров // Оптика и спектроскопия. Т 46. - вып. 2. - 1979. С. 346-349.

45. О малоугловом методе при однократном и многократном рассеянии / В.Ф. Белов, А.Г. Боровой, С.Н. Волков // Известия АН СССР ФИЗИКА АТМОСФЕРЫ И ОКЕАНА 1984. -т20. №3. СС.323-327

46. Тихонов, А. Н. Методы решения некорректных задач.текст. / А. Н. Тихонов, В. Я. Арсенин. М.: «Наука» - 1974. - 222 с.

47. Т. А. Сушкевич, Математические модели переноса излучения, текст. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний. - 2006. - 661 с.

48. Экоинформатика. Теория. Практика. Методы и системы.текст. / Под ред. академика РАН В.Е. Соколова. СПб.: Гидрометеоиздат. - 1992. -520 с.

49. Горелик, Д.О. Экологический мониторинг. Оптико-электронные приборы и системы.текст. / Д.О. Горелик, JI.A. Конопелько, Э.Д. Панков. Т.2. СПб, 1998. 592 с.

50. Проектирование и эксплуатация лазерных приборов в судостроении. Справочник.текст. / Е.Ф. Белов и др. -Д.: Судостроение. 1986 . - с. 336.

51. Методы измерения нелинейности приемников излучения / JI.H. Ак-сютов, Г.К. Холопов //Оптико-механическая промышленность. №10. - 1973. -С. 42-47.

52. Фаронов В.В. Delphi 5. Учебный курс, текст. М.: «Нолидж». -2000. - 608 с.

53. Справочник по математике для инженеров и учащихся вузов, текст./ И.Н. Бронштейн, К. А. Семендяев. М.: Государственное издательство физико-математической литературы. - 1962. - 608 с.

54. Расчетное исследования восстановления бимодального спектра размеров частиц уравнением обращения используемым в методе малых углов./ Э.П. Зимин, З.П. Михневич. Кн. Вопросы газотермодинамики энергоустановок. Вып.З. - г.Харьков. - 1976. - С. 135-140.

55. Стебновский, C.B. Импульсное диспергирование как предельный режим разрушения жидкого объема // Физика горения взрыва. — Т.44. — №22. — 2008.-С.117-128.

56. Ильясов, С.Г. Химия нитропроизводных мочевины / С.Г Ильясов,. A.A. Лобанова и др // Органическая химия. Т38. - Вып. 12. - 2002.

57. Автоматизация обработки результатов проботборного метода исследования двухфазных сред / A.B. Диденко, Б.И. Ворожцов /Я Всероссийская научно-техническая конференция молодых ученых ПЕРСПЕКТИВЫ

58. СОЗДАНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ КОНДЕНСИРОВАННЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ. 2006. - С.103-106.