Введение к работе
Актуальность Физической проблемы. Актуальность изучения молекулярной структуры жидких систем продиктована необходимостью их эффективного использования в практических целях: - в технологических процессах, приборах, устройствах (например, лазерах, линиях задержи, элементах акустооптических систем). В этом смысле исследование физической сущности и особенностей сверхбыстрых неравновесных, процессов имеет фундаментальное значение для дальнейшего развития теории жидкого состояния верства, так как недостаточность научно - достоверных данных в этой области, сдаственно ограничивает решение важных задач современной физики, физической химии, биологии и других наук.
Для того, чтобы достаточно полно понять механизм миграции энергии в молекулярных системах, кинетика которого в первую очередь ' определяется структурой молекул выбранной системы, требуется целенаправленное изучение влияния внешних параметров: температуры, давления и примесей на характер взаимодейс-твия молекул.
К сожалению, на сегодняшний день изучение релаксационных' процессов, например, колебательной релаксации, во многих жидкостях осложнено тем, что их характерный времена расположены в пикосекундном диапазоне, где возможности акустической спектроскопии жидкостей зависят от -.предела развития техники эксперимента сверхвысоких частот (СВЧ) и сейчас ограничены частотами 10 ГГц. Гем. не менее изучение этих процессов в пределах современной техники акустической и оптической спектроскопии остается достаточно эффективным для развития фундаментальных
представлений о жидком состоянии вещества
В связи с этим чрезвычайно актуальна проблема расширения частотного диапазона исследований жидкостей для регистрации пикосекундшх и более быстрых неравновесных релаксационных процессов, как при обычных условиях с вариацией температуры, гак и" с применением внешнего давления, которая для Мандельштам'- Ер;шышовской (МБ) спектроскопии может быть решена путём "'вариации угла лазерного светорассеяния. Этому и соответствует' часть' задачи; относящейся к развитию и модернизации техники' іізмеренйїГ данной' работы.
ЙІСгір объектов1 исследования' был частично обусловлен раа-рабртаннбґг' новой' методикой для измерения скорости и поглощения гиперзвука'с вариацией'частіші'('бензол; циклогексан) и изучением" .ос'об'еігійстсй1 механизма' неравновесных процессов в группе сходных' гіо'строєйяииіі1 сіюзей'пріїроде соединений (фторированные в'е'иійстііа) V обладайте' уйакаяь'нши 'свойствами ( малая скорость р'айгііїйстр'аШкіЙ1 акУсйчёскях воли" іг большое' значение ісозфіици-eiifa- ібґлЬі&іШ' звука)'.-
І!ел- гїс'.ббти. Изучение ,шт'сдами акустической спектроскопии релаксацйоніііїх харагаёристик простых жидкостей и некоторых (іУбрїіїЙЕГанниі соединения ( Сц.?<ч , С^К<6, Са Гц , C,chs ,.
Г t * Р.. , М s - .
rC,fjOiJH ) для установления физической природы релаксационных яйлёнмй,' имеющие место при тепловом взаимодействии их молекул.
ЁылвлэПие зависимости релаксационных параметров от моле
кулярной структуры «вдких систем, характера мешолекулярного
вваииодействия и вариации вне ввих' параметров: давления и темпе-
ратуры. ' '
Интерпретация полученных результатов с позиций существующих теорий конденсированного состояния вещества.
Разработка методики измерения параметров распространения-ггатерзвуга (скорость, поглощение) в конденсированных средах с использованием MB спектрометра с вариацией частоты (угла светорассеяния), температуры и давления.
Шучная новизна. Разработана методика измерения старости. и . поглодания гиперзвука в конденсированных средах с вариацией угла светорассеяния в интервала л, О - 180 на базе МБ спектрометра и на ее основе создана оригинальная камера для. исследования жидкостей (А. с. .Н 1523050) в Том числе и с применением внешнего давления'( 100 КПа). Использование''данной методики в оптических экспериментах открывает широкие возможности в исследовании жидка сред в широком - частотном диапазоне (~1 -10 ГГц) с применением высоких температур и давлений, где возможности прямых акустических экспердаентов на СВЧ ограничены. Легально !!зучекы параметры" распространения акустических йоли в диапазоне частот: 20 МГц, 2.8 - б.3 ГГц (циклогексан),
зо игц.. а'г-9.і ггц (бензол). а.з-2 мгц, so мгц-гтгц (ад*),
30 ЫГц - 2 ГГц ( ОДу , ед6',.Ci9Fr| , (C^Fg)3N ) в интервале температур 273-313 К и давлений'дс* 43 1Ша (C$F(e , CgF<» )..
' Епервш в исследованных фторированных соединениях обнаружены неравновесные эффекты,- ^ релаксация, дисперсия, существенное 'влияние : давления на акустические . н термодинамические параметра На основе полученной экспериментальной' информации выявлен физический, механизм неравновесных процессов некоторых фторированных соединений. '.'..'.' " ' Практическая ценность. Разработанная новая . методика исследования параметров гиперзвука с вариацией угла светорассеяния '(частоты) з конденсированных средах, обеспечивает возможность более 'детального.изучения-високого класса дадких систем
б области проявления сверхбыстрых процессов пикосекундной зоны характерных времен релаксации. Полученная в результате исследования информация об изменении акустических, термодинамических и реологических параметров фторсодержалщ соединений с вариацией частоты, температуры и давления вносит определенный вклад в развитие теории жидкого состояния и мояет быть весьма полезна в томографии и при разработке лазеров на основе жидких активных сред.
.малая скорость распространения акустических волн в изученных фторированных соединениях позволяет их использовать в дефлекторах лазерного изучения, акустической микроскопии в качестве иммерсионных жидкостей и медицинской диагностике для контрастирования ультразвуковых изображении биологических систем в реальном времени.
Впервые для фторированных соединений; получены экспериментальные данные по их термодинамическим и реологическим свойствам ( П. , о , п , от, j3s), которые могут быть использованы в качестве новых справочных данных.
Автор защищает: результаты экспериментальных исследований простых -жидкостей.( циклогексан, бензол) и фторированных соединений с вариацией частоты, температуры и давления.
- методику измерения скорости и поглощения гиперзвука ' в
конденсированных средах с вариацией угла светорассеяния в кн-
о о
тервале *- 0 - 180 , температуры и давления.
. - результаты физической интерпретации полученных експериментальних данных при различных температурах и высоких- давлениях в исследованных соединениях. .
Личный вклад автора; в получении новых экспериментальных данных по физическим, акустическим и релаксационным параметрам
и проведении их обработки на ЭВМ, интерпретации молекулярного механизма акустической релаксации в исследуемых соединениях и разработке новой методики измерения параметров гиперзвука с вариацией угла светорассеяния в интервале * 0 - 180 .
Апробация работы. Результаты работы доложены на Всесоюзной школе - семинаре "Применение спектроскопии в народном хозяйстве'^ Самарканд, АН Уз. СССР, СамГу, 1986), Всесоюзном семи-наре "Диначкка частиц в лодкой фазе"' (Андижан, Андижанский госпединститут, 1988), Региональном семинаре "Структурно-динамические процессы в неупорядоченных средах" (Самарканд, СамГу, 1992), 40-см Открытом семинаре по'акустике ( Польша, Яепув -Полянчик, 1S93), Региональной семинаре "Шлекулярнсе светорассеяние и релаксационные процгссн в жидких средах" ( Самарканд, СамГу, 1993), 41-0« Открытом семинаре по акустике ( Польша, Яклярека Шреба, 1994). Ш теме диссертации опубликовано 8 печатках работ в гиде научных статей, теоисоз ' и авторского . сшизгегьстЕа
. Сбтем и'структура' работы. Материалы диссертация содержат пять разделов, заключение, прилегание, 47 рисунков, 26 таблиц . и список использованной литературы, состоятся из 00 найменованій работ (всего 162 страницу).
В заключение, следует от^теть, «го материалы данной диссертации являются частью многолетних и систематических исследований, проведенных в отделе акустгоет Сиэико-технического института АН 'Туркменистана по .научной томе:, ' "Релаксационная спектроскопия индеавдуальных ;яадкостей,' шцолля'рных растворов и простых биологических соединений " (нок«р Гос. регистрация 01.84.0033674). '
