4. Расчеты:
Таблица 1. Результаты измерений и вычислений.
Тип материала |
t1, мкс |
t2, мкс |
t3, мкс |
tср, мкс |
Veср, м/с |
ρ, кг/м3 |
E, н/м2 |
l, м |
Медь |
58,2 |
60 |
58,8 |
59 |
4·103 |
8,9·10-3 |
1,4·105 |
0,24 |
Полимер |
35,5 |
36,2 |
35,8 |
35,8 |
2,8·103 |
1,2·10-3 |
9,4·103 |
0,1 |
5. Вывод: в данной лабораторной работе изучена аппаратура для определения физико-механических свойств материала, которая работает использую ультразвуковой метод. Проведены опыты на двух различных материалах и определены их физико-механические свойства.
Лабораторная работа №2 Изучение методики измерения спектров люминесценции при лазерном возбуждении атомов, ионов или молекул на физических моделях с использованием фэу - 100.
1. Цель работы: приобретение практических навыков при изучении спектральных характеристик в задачах исследования элементного состава металлов, сплавов, лома и руд.
2. Основные теоретические положения: спектр люминесценции является одним из эффективных параметров при использовании радиометрических методов контроля металлов и минерального сырья (полезных ископаемых).
Используются различные типы люминесценции: фотолюминесценция – свечение под действием возбуждения фотонов; рентгенолюминесценция – под воздействием рентгеновских лучей; катодолюминесценция – под воздействием электронов; протонолюминесценция – под воздействием положительных ионов; электролюминесценция – в результате приложения электрического поля; хемилюминесценция – свечение во время прохождения химической реакции; кандолюминесценция – под воздействием пламени; триболюминесценция – свечение, возникающее при трении и разрушении материалов.
В общем случае люминесценцию можно рассматривать как способ преобразования различных видов энергии – оптической, ядерной, электрической, механической и химической – в световое излучение.
В лабораторной работе изучается свечение под действием возбуждения световыми фотонами в ультрафиолетовой области спектра.
При таком возбуждении происходит только возбуждение примесных ионов – активизаторов без их ионизации.
Этот способ наиболее прост в отношении технологии проведения эксперимента и аппаратуры.
Рис. 1. Диаграмма переходов между энергетическими уровнями, демонстрирующая различие между вынужденным поглощением и спонтанным излучением. Кружком обозначено состояние атома до и после перехода.
3. Экспериментальная установка:
Рис. 2. Функциональная схема лабораторной установки
Позицией 1 показан азотный N2-лазер с длиной волны излучения λген=337,1нм (ультрафиолетовый диапазон); 2 – физическая модель (например раствор органического красителя оказин 17 в ацетоне); 3 – монохроматор МДР-23; 4 – фотоэлектрический умножитель ФЭУ-100; 5 – контроллер КСП МДР-23; 6 – персональный компьютер; 7 – монитор; 8 – принтер.
При облучении физической модели 2 пучком света от лазера 1, происходит свечение (люминесценция) красящего вещества, которое с помощью оптоволокна подается на входную щель монохроматора 3. Для записи спектра люминесценции используется меню программы «Сканирование». Световой сигнал снимается с выходной щели монохроматора 3 с помощью фотоэлектрического преобразователя 4. Управление шаговым двигателем дифракционных решеток осуществляется контроллером 5, который обеспечивает питание ФЭУ-100 (1400В) и имеет интерфейс с компьютером. Спектр люминесценции наблюдают на мониторе 7 и распечатывают на принтере 8.
4. Вывод: изучена физическая сущность методики измерения спектров люминесценции при лазерном возбуждении атомов, ионов или молекул. Так же ознакомились и получили практические навыки работы с экспериментальной установкой ФЭУ-100.
Приложение 1. График спектра люминесценции.
