Голографический способ определения реологических характеристик тонких пленок термопластических сред

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социал нстичесии к

Республик (6l) Дополнительное к авт. свид-ву(22)Заивлено 07.12.79 (21) 2847583/18 25 (51) М. Кл. с присоединением заявки,%

Ci 03 Н 1/18

РтеударатеанныФ квинтет

СССР ав делам изобретений н вткрьпнй (23) Приоритет

Опубликовано 23.07 82. Бюллетень № 27 (53) УДК772.99 (088.8) Дата опубликования описания 23.07.82

Ю. М. Барабаш, A. A. Козак, H. Г. Кув инский, И. И. Ляшко, Н. Г. Находкин и С. И,: Сорока:

I (72) Авторы изобретения (71) Заявит невский ордена Ленина осу арс нны "у н р им. Т. Г. Шевченко (54) ГОЛОГРАФИЧЕСКИЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

РЕОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ТОНКИХ ПЛЕНОК

ТЕРМОПЛАСТИЧЕСКИХ СРЕД

%=Мое " "

Изобретение относится к голографии, а именно, к способам обработки в когерентном свете геометрического рельефа поверхности тонких пленок термопластических сред (ТС}, используемых для регистрации оптических голограмм.

Известен способ измерения механической релаксации тонких пленок ТС в вязко-текучем состоянии; В этом способе на то поверхности ТС тиснением создается- синусоиальный рельеф, амплитуда которого цри постоянной температуре в вязко-текучем состоянии ТС уменьшается по экспоненциальному закону 15 с постоянной времени С® выражение для 20 которой для области высоких пфостранст венных частот Kd +> 1 (g,- .пространственная частота, 4-- толптина TC) опредепяется формулой (2), где во взаимо»

2 связь входят вязкость (P) и коэффициент поверхностного натяжения (Т,„) g.0 (2} м ТмК

Причем в этом способе измерение амплитуды синусоидального рельефа осуществляется с помощью интерференционного микроскопа, а весь процесс сглаживания синусоидапьного рельефа для определения зависимости (1) и вычисления т в, сни- мается в попе зрения интерференционного микроскопа на кинопленку. $1).

Недостатком известного способа явля ется то, что он трудоемок, так как для измерения зависимости (1} требуется пересъем процесса сглаживания рельефа по» верхности на кинопленку обладает низкой чувствительностью при измерении амплитуды рельефа, определяемой чувствительностью интерференционного микроско на, приблизительно равной половине длины волны света, в котором происходит наблюдение процесса сглаживания синусо"оЕ + " (Ы

Тмк 9

Для раздельного определения вязкости и коэффициента поверхностного натяжения дополнительно к определению времени механической релаксации (2) из зависимости (1), измеренной при сглаживании синусоидального рельефа поверхности при постоянной температуре, определяют время механической релаксации раз-., вития tм (4) из зависимости (3), измеренной при развитии сийусоидапьного рельефа на равномернозаряженной поверхности ТС при постоянных температуре и потенциале поверхности. А1апее по значению времени Г н м известным значениям пространственной частоты, потенциала поверхности, тошцины ТС и формулам (2) и (4) расчитывают вязкость и коэффициент поверхностного натяжения.

На чертеже приведена блок-схема устройства для осушествления гопографи55 ческого способа измерена» времен механической релаксации Чм i Т при сгпа% живании и развитии синуеоицапьного рельефа поверхности. ж м . VЧ мк д

1

М Тмк

3 9458 идального рельефа поверхности и не пбзволяет раздельно определить вязкость и коэффициент поверхностного натяжения ТС.

Наиболее близким к предлагаемому известным техническим решением является голографический способ определения реологических характеристик тонких пленок термопластических сред (2), заключаюшийся в формировании синусоидального рельефа поверхности, сглаживании синусо- )0 идапьного рельефа поверхности, во время которого измеряют времена механической репаксации, по которым определяют вязкость и коэффициент поверхностного натяжения. Этот способ отличается просто- 35 той формирования синусоидального рельефа поверхности, более высокой чувствительностью, так как амплитуда синусо.ида льного рельефа поверхности определяется по значению корня квадратного из от- щ ношения интенсивности света в первом порядке дифракции к интенсивности падаюшего света, что позволяет надежно измерять значения амплитуд синусоидаш ного рельефа до уровня л 4ОА (2).

Однако и этот способ не позволяет раздепьно определить вязкость и коэффи» циент поверхностного натяжения при измерении времени механической релаксации.

Белью изобретения является раздельное определение значений вязкосМ и коэффициента поверхностного натяжения.

Поставленная цель достигается тем, что согласно голографическому способу определения реологических характеристик

35 тонких пленок термопластических сред, заключаюшемуся в формировании синусоидального рельефа, сглаживании синусоидального рельефа, во время которого измеряют времена механической релакса40 ции, по которой определяют вязкость и коэффициент поверхностного натяжения, дополните пьно развивают синусоидальный рельеф на поверхности равномернозаряженной термоппастической среды при постоян45 ных.температуре и потенциале поверхности, во время чего определяют времена механической релаксации развития рельефа и по значениям времен механической релаксации сглаживания C и развития

50 синусоидапьного рельефа расчитываМ ют вязкость Р и коэффициент поверхностного натяжения по спедуюшим соотноше— ниям:

46 4 где К вЂ” пространственная частота рельефа;

Я вЂ” диэлектрическая постоянная термопластической среды;

- толшина термопластической среды;

- потенциал поверхности, Способ осушествпяется спедуюшим образом. ,Пополнитепьно к измерению зависимости (1) и определению из (1) времени механической релаксации Ч;„„(2), на равномернозаряженной поверхности ТС, находяшейся в вязко-текучем состоянии,при постоянных температуре и потенциале поверхности вследствие электрокапиллярного эффекта развивают синусоидальный рельеф, амплитуда которого как нами было экспериментально установлено развивается по экспоненциальному закону

С постоянной времени Г„определяемой для области высоких пространственных частот (Кд >)1) и значений напряженности электрического поля Yl d = E ) 5 10 в/см эмпирической зависимостью (4), 5 9458

Устройство состоит из источника 1 когерентного электромагнитного излучения линзы 2 осуществляющей преобра. зование Фурье, термоппастической среды

3, нанесенной на стеклянную подложку 4, покрытую проводящим споем 5 двуокиси олова, блока 6 нагрева ТС до постоянной температуры, блока зарядки поверхЭ ности ТС, включающего высоковольтный выпрямитель 7 с коронирующим электро- to

1 / . дом 8 и управляющей сеткой 9, поддер- ) живаюшей постоянным потенциал поверхности термопластической среды во время измерений,. фотоприемников 10, рас положенных в выбранных точках частотной 15 плоскости для измерения интенсивности света и подсоединенных на вход регистрирующего устройства 11 через коммутатор 12.

Пример. Способ измерения вре— мени,механической релаксации проводили на тонкой пленке ТС на основе гидриро ванной канифоли, толщиной 1,7 мм при о

104 С, при которой тонкая пленка ТС находится в вязко-текучем состоянии.

Для осуществпения способа поверхность

ТС 3 (фиг. 1) равномерно заряжают с помощью блока зарядки 7-9 до значения потенциапа поверхности 130 В.,Палее с помощью блока 6 нагрева ТС нагревают до постоянной температуры 104 С за с время 0,1 мс, значитепьно меньшее времен Т„„и Гм и температуру поддержиХ вают с точностью + 1 С. После нагрева

ТС до постоянной температуры на ее за35 ряженной поверхности вследствие электрокаиилпярного эффекта развиваются синусоидаиьные деформации некоторой области пространственных частот, опредепяемой

4О толщиной ТС и потенциалом поверхности.

В это время ТС освещается когерентным светам и с помощью фотоприемника 10, расположенного в точке частотной пцос-. кости, соответствующей пространственной частоте 500 пин/мм (дпя выполнения усповия Кд 1 1), коммутатора 12 и регистрирующего устройства 11 измеряется зависимость (2). Амплуа туду синусоидального рельефа развивают до значений, при

50 которых дифракция света на каждой синусоидальной деформации развиваемого спектра частот происходит независимо одна от другой. Дпя остановки процесса развития синусоидапьных деформаций выключают нагрев ТС. Результаты измерений обрабатывают. Измеренную зависимость (3) логарифмируют и .по тангенсу угла наклона Ь Ь (+) к оси времени оиредепя46 6 ют время механической релаксации развития Г которое дпя данных измерений м составляло 3. 10 сек.

llartee измеряют время механической релаксации Г . fins этого деформированную при измерениях » поверхность ТС разряжают, на коронирующий электрой 8 подают отрицательный потенциал и на сетку 9 подают потенииал О. ТС нагревают до 104 С, освещают когерентным светом с помощью фотоприемника 10, расположенного в точке частотной плоскости, соответствующей 500 пин/мм, коммутатора 12, регистрирующего устройства 11 измеряют зависимость (1 ). Измеренную зависимость (1) погарифмируют и по тангенсу угла наклона 1ч(С) к оси времен опредепяют время механической репаксаиии С которое для данных измерений со-Ъ ставпяпо 1 -10 сек.

Ф

Измеренные значения " = О 3 мс С м-, с, =1 мс, а также значения %500 лин/мм

Я=1,7 мкм, Ч= 130 В подставляют в формулы (2) H (4) и по ним рассчитывают вязкость и коэффициент поверхностного натяжения, которые дня этих измерений соответственно составляли 42 П и 3,01 дин/см.

Предлагаемый способ выгодно отличается от известных тем, чтр позволяет раздепьно определить значения вязкости и коэффициента поверхностного натяжения.

Ф ормупа изобре те ния

Голографический способ опрейте пения реологических характеристик тонких ппенок термопластических сред, заключак -. шийся в формировании синусоидапьного рельефа поверхности, сглаживании синусоидального рельефа, во время которого измеряют времена механической релаксации, по которым определяют вязкость и коэффициент поверхностного натяжения, отличающийся тем, что, с целью раздельного определения вязкости и коэффициента поверхностного натяжения,. дополнительно развивают синусоидапьный рельеф на поверхности равномернозаряженной .термопластической среды при постоянных-температуре и потенциале поверхности, во время чего определяют. времена механической релаксации развития рельефа, и по значениям времен механической репаксации сглаживания 1 щ и развития Г, синусоидального репьефа рассчитывают вязкость /4 .и коэффициент

7 945846 поверхностного натяжения М по следую зим соотношениям: т„,к!

О где К - пространственная частота рельефа;

f диэлектрическая постоянная термопластической cpeilit;

- толщина термоппастической среды;

Ч - потенциал поверхности.

Источники информации, принятые so. âíèìàíèå при экспертизе

1. Несеребряные и необычные среды для голографии. Под ред. В. А. Барачевского, 1978, с. 85-95.

° 2, Кувшинский Н. Г. и Барабаш Ю.М.

Кинетика проявления морозной деформации на термопластических носителях. Ж. Н. и ПФ и К, 1976, т. 21, % 2, с. 88-95 (прототип).

Составитель Е, Артамонова

Редактор Л. Гратилло Техред А.Бабииец Корректор М. Шарощи

Заказ 5328/67 Тираж 488 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам, изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4