Предыдущая страница реферата | 1  2  3  4  5  6  7  8  9 | Следующая страница реферата

Глава II

Экспериментальная часть

§1 Акустооптическая установка для исследования двулучепреломления в изотропной фазе жидких кристаллов, наведённого ультразвуком.

Акустооптическая установка для реализации и наблюдения двойного лучепреломления наведённого ультразвуком, в изотропной фазе жидких кристаллов была собрана акустооптическая установка, общий вид которой схематично представлен на рис.1.

Основными узлами установки являются : задающий генератор импульсов Г5-15, модулятор, генератор звуковой частоты ГЗ-41, частотомер ЧЗ-41 осциллограф
С1-74, фотолектронный умножитель ФЭУ-79, гелий-неоновый лазер ЛГ- 38, термостат с помещенной в него кюветой, содержащей исследуемый образец, поляризатор, анализатор, фокусирующая система, электромеханический модулятор, а также два нейтральных светофильтра, ослабляющие световой поток соответственно в 12 и 145 раз.

Задающий генератор Г5-15 генерирует прямоугольный импульс длительностью 10 мкс. и амплитудой 100 В /частота следования импульсов 500 Гц/, который подается на осциллограф, синхронизируя его развертку, и на модулятор, где усиливается до напряжения 600 В. Усиленный модулятором импульс подается на анод генерирующей лампы генератора ГЗ-41, работающего в режиме генераций толъко во время действия задающего импульса. Генератор ГЗ-41 может работать и в непрерывном режиме, который используется при настройке и юстировке установки. Электрические сигналы с генератора ГЗ-4Т поступают на пьезопластинку, наклеенную на боковую стенку, кюветы с исследуемым образцом. Пьезопластинка преобразует электрические сигналы в упругие волны, которые начинают распространяться в исследуемой жидкости. Частота генератора ГЗ-41 контролируется частотомером ЧЗ-35А. Кювета с исследуемым образцом помещена в термостат, где ее температура контролируется с точностью 0.05 К. По обе стороны от кюветы установлены поляризатор и анализатор, причем поляризатор установлен таким образом, что на выходе из него свет поляризован под углом 45 относительно направления вертикали.
Проходя через поляризатор, фокусирующую систему, кювету и анализатор, луч от гелий-неонового лазера /длина волны 6328 А/ ЛГ-38 принимается фотоумножителем ФЭУ-79, сигнал с которого подается на осциллограф.
Универсальный двухлучевой осциллограф С1-74 позволяет одновременно фиксировать электрический сигнал с генератора ГЗ-41 /напряжение на пьезо- пластинке/ и сигнал с фотоэлектронного умножителя. Электромеханический модулятор представляет собой диск из непрозрачного материала, закрепленный на роторе электродвигателя, подключенного к источнику питания постоянного тока напряжением 24 В. На краю диска сделан прямоуголъный вырез.
Электромеханический модулятор в совокупности с двумя нейтральными светофильтрами, ослабляющими световой поток. соответственно в 12 и 145 раз, служит для определения интенсивности лазерного луча при параллельном положении поляризатора и анализатора в отсутствие в среде ультразвуковой волны.

§2 Термостатирование исследуемых образцов.

При экспериментальном исследовании жидких кристаллов в области перехода
"изотропная фаза - мезофаза" ролъ термостатирования образцов очень значительна. Необходимость высокой стабильности термостатирования вблизи фазового перехода связана с тем, что характерным масштабом изменения физических величин в этом случае является величина

где Т - текущая температура, а Т* - температура фазового перехода второго рода. Кроме того восприимчивость исследуемых веществ к внешним воздействиям, в том числе и к тепловым, сильно возрастает по мере приближения к Т.

Для оценки требований, предъявляемых к термостату при исследованиях жидких кристаллов вблизи перехода их в мезофазу, можно ввести следующие параметры:

1. Погрешность поддержания средней температуры образца (Т.

2. Перепады температуры /градиенты/ в образце (Т.

3. Погрешность измерения температуры образца ( Tn .

Поскольку в изотропной фазе жидких кристаллов Тn – Тn* обычно бывает порядка 1°К, то и .
Погрешность измерения температуры образца должна быть такого же порядка.

Для решения поставленных задач был изготовлен термостат с электронной системой регулировки а поддержания заданной температуры /рис.4/. Основной частью является термостатируемый блок/1/, изготовленный из дюралюминия, с полостью для кюветы и отверстием для термометра. Дюралевый блок помещался внутрь азбоцементного кожуха /2/. Для лучшей термоизоляции пространство между дюралевым блоком и асбоцементным корпусом заполнялись азбестовой крошкой /З/. Поскольку тепловыделение в кювете отсутствовало, и она находилась в тепловом контакте с дюралевым блоком, мы считали, что температура кюветы была равна температуре блока. По внешней цилиндрической поверхности блокач в специалъно проточенных канавках располагались термометрический мост /два плеча из медного провода и два из манганинового/ с сопротивлением плеч 30 ОМ и два нагревателя из нихромового провода по 36
Ом каждый. Балансировка моста при различных температурах проводилась внешним смещением в измерительной диагонали моста. Схема регулятора температуры блока приведена на (рис.5). Измерительный мост и источник смещения в цепи моста питались от батарей постоянного напряжения 1.4 В .
Экспериментальные измерения погрешности поддержания средней температуры образца, а также перепадов температуры в верхней и нижней частях образца, проведенные с помощью термопары, показали, что в термостате во всем интервале термостатирования от З00оК до 425°К

Измерения температуры дюралевого блока в ходе эксперимента проводились с точностью ( 0.01К

§3 Подготовка образцов к исследованию.

При наличии химически чистого вещества основная задача по очистке сводится к обеспыливанию образца. Общеизвестным и наиболее надёжным способом очистки жидкостей от пыли является их многократная перегонка, но жидкие кристаллы обеспыливатъ таким способом, ввиду их физико-химических свойств, очень трудно. Поэтому нами был использован способ фильтрования образцов через плотный тефлоновый фильтр с диаметром пор 0.2 мкм.

Для фильтрования был изготовлен специальный держатель фильтра, /рис. 3/, изготовленный из нержавеющей стали. 0собенность фильтрования заключается в том, чтобы отфильтрованная часть образца не соприкасалась с атмосферным воздухом и не загрязнялась им. Кратко опишем ход фильтрования.

Держатель фильтра б помощью резинового уплотнительного кольца и металлической гайки соединялся со стеклянной трубкой, к которой был приварен шарик для ополаскивания и кювета. В трубке имелось также олива для откачки воздуха из системы. Общий вид системы филътрования показан на
(рис.3). В корпус держателя фильтра наливался расплав фильтруемого образца и через оливу проводиласъ откачка воздуха из системы с помощью форвакуумного насоса. В результате созданной таким образом разности давлений расплав продавливается через фильтр. После заполнения кюветы на
1/3 проводилось ополаскивание кюветы, а затем эта порция сливалась в боковой шарик.

Все операции проводились без разгерметизации фильтрующей системы.
Ополаскивание проводилось тремя порциями расплава и сводило содержание пыли в кювете к минимуму, а затем кювета заполнялась полностью. Потом держатель фильтра закрывался крышкой с тефлоновым уплотнением и в кювете создавался вакуум. Откачав из заполненной сиетемы, воздух и перекрыв шланг для откачки на оливе, кювета отпаивалась.

§4 Методика измерения двулучепреломления наведённого ультразвуком в изотропной фазе жидких кристаллов.

Принцип работы установки для измерения акустического двулучепрелемления заключается в следующем:

Луч от лазера ЛГ-38 проходит через телескопическую систему, при помощи которой диаметр пучка уменьшается до 1.5 мм и падает на кювету, заполненную жидким кристаллом, под углом 90°относительно направления распространения звука, а на выходе из кюветы принимается фотоумножителем. В определенном положении поляризатора и анализатора, между которыми находится кювета, /они скрещены/, свет через эту систему в отсутствие звука не проходит. Как только звук “наводит” двулучепреломление, в выходящем из кюветы световом потоке появляется компонента с вектором поляризации, повернутым по отношению к анализатору на угол . В этом случае на фотоумножителъ падает световой поток с интенсивностью /падающий на кювету свет поляризован под углом 450 относитeльно направления вертикали/.
Здесь - интенсивность света, измеренная при параллельном положении поляризаторов в отсутствии звука. Для того, чтобы измерить , выходящий из кюветы световой поток модулируется при помощи механического модулятора и после этого сигнал воспринимается фотоумножителем. Для того, чтобы ослабить интенсивность светового потока перед лазером ЛГ-38 устанавливаются два нейтральных светофилътра, ослабляющие свет соответственно в 12 и 145 раз.

Величина наведенного двулучепреломления связана с простым соотношением (8)

Рекомендуем скачать другие рефераты по теме: мини сочинение, контрольные 8 класс.





Предыдущая страница реферата | 1  2  3  4  5  6  7  8  9 | Следующая страница реферата