Высокочувствительная установка для оценки изменения показателя преломления водных растворов
Разработанная автоматизированная установка позволяет оценивать изменения показателя преломления водных растворов с точностью до 10⁻⁷. Приведены методические рекомендации по ее использованию....
Gespeichert in:
| Datum: | 2011 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
2011
|
| Schriftenreihe: | Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/51822 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Высокочувствительная установка для оценки изменения показателя преломления водных растворов / Л.И. Подкамень, М.С. Гавриляк // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2011. — № 3. — С. 37-40. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-51822 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-518222013-12-12T03:11:28Z Высокочувствительная установка для оценки изменения показателя преломления водных растворов Подкамень, Л.И. Гавриляк, М.С. Технологические процессы и оборудование Разработанная автоматизированная установка позволяет оценивать изменения показателя преломления водных растворов с точностью до 10⁻⁷. Приведены методические рекомендации по ее использованию. Представлено результати розробки автоматизованої високочутливої оптоелектронної установки для оцінки зміни показника заломлення водних розчинів з точністю до 10⁻⁷. Приведено методичні рекомендації по її використанню, показано ефективність та доцільність використання установки. The automated high-sensitivity setup for estimation of change of water solutions refraction index with accurate within 10⁻⁷ is developed. The methodical recommendations on its use are listed, the efficiency and appropriateness of the setup are shown. 2011 Article Высокочувствительная установка для оценки изменения показателя преломления водных растворов / Л.И. Подкамень, М.С. Гавриляк // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2011. — № 3. — С. 37-40. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. 2225-5818 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/51822 ru Технология и конструирование в электронной аппаратуре Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Технологические процессы и оборудование Технологические процессы и оборудование |
| spellingShingle |
Технологические процессы и оборудование Технологические процессы и оборудование Подкамень, Л.И. Гавриляк, М.С. Высокочувствительная установка для оценки изменения показателя преломления водных растворов Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| description |
Разработанная автоматизированная установка позволяет оценивать изменения показателя преломления водных растворов с точностью до 10⁻⁷. Приведены методические рекомендации по ее использованию. |
| format |
Article |
| author |
Подкамень, Л.И. Гавриляк, М.С. |
| author_facet |
Подкамень, Л.И. Гавриляк, М.С. |
| author_sort |
Подкамень, Л.И. |
| title |
Высокочувствительная установка для оценки изменения показателя преломления водных растворов |
| title_short |
Высокочувствительная установка для оценки изменения показателя преломления водных растворов |
| title_full |
Высокочувствительная установка для оценки изменения показателя преломления водных растворов |
| title_fullStr |
Высокочувствительная установка для оценки изменения показателя преломления водных растворов |
| title_full_unstemmed |
Высокочувствительная установка для оценки изменения показателя преломления водных растворов |
| title_sort |
высокочувствительная установка для оценки изменения показателя преломления водных растворов |
| publisher |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| publishDate |
2011 |
| topic_facet |
Технологические процессы и оборудование |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/51822 |
| citation_txt |
Высокочувствительная установка для оценки изменения показателя преломления водных растворов / Л.И. Подкамень, М.С. Гавриляк // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2011. — № 3. — С. 37-40. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. |
| series |
Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| work_keys_str_mv |
AT podkamenʹli vysokočuvstvitelʹnaâustanovkadlâocenkiizmeneniâpokazatelâprelomleniâvodnyhrastvorov AT gavrilâkms vysokočuvstvitelʹnaâustanovkadlâocenkiizmeneniâpokazatelâprelomleniâvodnyhrastvorov |
| first_indexed |
2025-07-04T14:01:37Z |
| last_indexed |
2025-07-04T14:01:37Z |
| _version_ |
1836725250663907328 |
| fulltext |
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2011, ¹ 3
37
ÒÅÕÍÎËÎÃÈ×ÅÑÊÈÅ ÏÐÎÖÅÑÑÛ È ÎÁÎÐÓÄÎÂÀÍÈÅ
Äàòà ïîñòóïëåíèÿ â ðåäàêöèþ
20.11 2009 ã. � 15.07 2010 ã.
Îïïîíåíòû ê. ò. í. È. Ë. ÌÈÕÅÅÂÀ
(ÇÀÎ «Óêðàíàëèò», ã. Êèåâ);
ä. ô.-ì. í. Ã. Þ. ÐÓÄÜÊÎ
(ÈÔÏ èì. Â. Å. Ëàøêàð¸âà, ã. Êèåâ)
Ë. È. ÏÎÄÊÀÌÅÍÜ, Ì. Ñ. ÃÀÂÐÈËßÊ
Óêðàèíà, ×åðíîâèöêèé íàöèîíàëüíûé óíèâåðñèòåò èì. Þðèÿ Ôåäüêîâè÷à
E-mail: mgavrylyak@gmail.com
ÂÛÑÎÊÎ×ÓÂÑÒÂÈÒÅËÜÍÀß ÓÑÒÀÍÎÂÊÀ ÄËß ÎÖÅÍÊÈ
ÈÇÌÅÍÅÍÈß ÏÎÊÀÇÀÒÅËß ÏÐÅËÎÌËÅÍÈß
ÂÎÄÍÛÕ ÐÀÑÒÂÎÐÎÂ
Ðàçðàáîòàííàÿ àâòîìàòèçèðîâàííàÿ
óñòàíîâêà ïîçâîëÿåò îöåíèâàòü èçìåíå-
íèÿ ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ âîäíûõ ðàñ-
òâîðîâ ñ òî÷íîñòüþ äî 10�7. Ïðèâåäå-
íû ìåòîäè÷åñêèå ðåêîìåíäàöèè ïî åå
èñïîëüçîâàíèþ.
Àêòóàëüíîé çàäà÷åé ñîâðåìåííîé ýëåêòðîííîé òåõ-
íèêè ÿâëÿåòñÿ ðàçðàáîòêà ñèñòåì äëÿ êîíòðîëÿ êà÷å-
ñòâà ðàçëè÷íûõ âåùåñòâ, â òîì ÷èñëå è æèäêèõ ñðåä,
îñîáåííî âîäû è åå ðàñòâîðîâ. Ñóùåñòâóþò ðàçëè÷-
íûå ìåòîäû îöåíêè èõ êà÷åñòâà, íà÷èíàÿ îò èçìåðå-
íèé ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ è ïðîâîäèìîñòè è çà-
êàí÷èâàÿ áèîõèìè÷åñêèì àíàëèçîì [1]. Êðîìå òîãî,
ðàçðàáîòêà ìåòîäèê âûñîêî÷óâñòâèòåëüíîãî ýêñïðåññ-
òåñòèðîâàíèÿ âëèÿíèÿ ðàçíîîáðàçíûõ åñòåñòâåííûõ
è òåõíîãåííûõ ôàêòîðîâ íà âîäó è âîäíûå ðàñòâîðû
ñóùåñòâåííî âàæíà â çàäà÷àõ ýêîëîãè÷åñêèõ ñëóæá
è â ëå÷åáíî-ïðîôèëàêòè÷åñêîé ïðàêòèêå ñîâðåìåí-
íîé ìåäèöèíû [2].
Ñðåäè èçâåñòíûõ òåõíè÷åñêèõ ðåøåíèé, êîòîðûå
íàïðàâëåíû íà èññëåäîâàíèå ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ
âîäû è åå ñòðóêòóðíûõ èçìåíåíèé, îñîáîãî âíèìàíèÿ
çàñëóæèâàþò èíòåðôåðåíöèîííûå è ïîëÿðèçàöèîííî-
èíòåðôåðåíöèîííûå ìåòîäû [3].  ýòîì ñëó÷àå èñïîëü-
çóåòñÿ êîððåëÿöèîííûé ïîäõîä ê îïèñàíèþ îáúåêòà
èññëåäîâàíèÿ. Êàê èçâåñòíî, èçìåíåíèå ôàçîâîé ñêî-
ðîñòè ýëåêòðîìàãíèòíîé âîëíû â ñðåäå îáóñëîâëåíî
èíòåðôåðåíöèåé ïåðâè÷íîé (îáëó÷àþùåé) âîëíû ñ âòî-
ðè÷íûìè, ðàññåÿííûìè îòäåëüíûìè ýëåìåíòàìè ñðå-
äû, âîëíàìè. Â ðåçóëüòàòå èíòåðôåðåíöèè íà âûõîäå
âîçíèêàåò ôàçîâàÿ çàäåðæêà âîëíû, êîòîðàÿ è îïðåäå-
ëÿåò èçìåíåíèå ñîñòîÿíèÿ (ñòðóêòóðû) âåùåñòâà. Èç-
ìåíåíèå åãî ñòðóêòóðû ïðèâîäèò ê âîçìóùåíèþ ìåæ-
ìîëåêóëÿðíûõ ñâÿçåé ñèñòåìû è ïðîÿâëÿåòñÿ â èçìå-
íåíèè åå ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ [4].
Èñõîäÿ èç ýòîãî, öåëüþ íàñòîÿùåé ðàáîòû áûëî
ñîçäàíèå óñòàíîâêè äëÿ îöåíêè èçìåíåíèÿ ïîêàçàòå-
ëÿ ïðåëîìëåíèÿ âîäíûõ ðàñòâîðîâ ñ òî÷íîñòüþ íå
ìåíåå 10�7.
Íà îñíîâå ðàíåå ïðîâåäåííûõ àâòîðàìè èññëåäî-
âàíèé [5, 6], áûëà ðåàëèçîâàíà ñîîòâåòñòâóþùàÿ îï-
òîýëåêòðîííàÿ óñòàíîâêà, áëîê-ñõåìà êîòîðîé ïðè-
âåäåíà íà ðèñ. 1.
Ïîòîê èçëó÷åíèÿ He�Ne-ëàçåðà ñ äëèíîé âîëíû
λ=0,63 ìêì ðàñøèðÿåòñÿ ñ ïîìîùüþ òåëåñêîïè÷å-
ñêîé ñèñòåìû, êîòîðàÿ ñîñòîèò èç ìèêðîîáúåêòèâà 2,
äèàôðàãìû 3 è îáúåêòèâà 4. Çåðêàëà 7, 8 è ñâåòîäå-
ëèòåëüíûé êóáèê 5 ÿâëÿþòñÿ ýëåìåíòàìè èíòåðôåðî-
ìåòðà Ìàéêåëüñîíà, êîòîðûé íàñòðîåí íà íóëåâóþ èí-
òåðôåðåíöèîííóþ ïîëîñó.  îáúåêòíîì ïëå÷å èíòåð-
ôåðîìåòðà íàõîäèòñÿ êþâåòà 6 ñ èññëåäóåìîé æèä-
êîñòüþ. Â ïðîöåññå ýêñïåðèìåíòà ïðîâîäèòñÿ ìåõà-
íè÷åñêîå ïåðåìåøèâàíèå æèäêîñòè â êþâåòå, ïîñëå
÷åãî ïîêàçàòåëü ïðåëîìëåíèÿ ðàñòâîðà èçìåíÿåòñÿ, à
çíà÷èò, èçìåíÿåòñÿ è ðàçíèöà îïòè÷åñêîãî ïóòè âîëí
â îáúåêòíîì è îïîðíîì ïëå÷àõ èíòåðôåðîìåòðà. Íà
âûõîäå èíòåðôåðîìåòðà ïîëó÷àåì íåîäíîðîäíîå ðàñ-
ïðåäåëåíèå èíòåíñèâíîñòè, êîòîðîå ñâèäåòåëüñòâóåò
î òîì, ÷òîâ ðàçíûõ òî÷êàõ êþâåòû çíà÷åíèÿ ïîêàçàòå-
ëÿ ïðåëîìëåíèÿ æèäêîñòè ðàçëè÷íû. Äèàìåòð äèà-
ôðàãìû 14 âûáèðàåòñÿ ïðè ïîäãîòîâêå ýêñïåðèìåíòà
äëÿ êàæäîãî èññëåäóåìîãî ðàñòâîðà îòäåëüíî, â
çàâèñèìîñòè îò îäíîðîäíîñòè ðåçóëüòèðóþùåé èíòåð-
ôåðåíöèîííîé êàðòèíû. Äèàôðàãìà äîëæíà áûòü ìåíü-
øå ãåîìåòðè÷åñêîãî ðàçìåðà íàáëþäàåìîãî èíòåðôå-
ðåíöèîííîãî ìèíèìóìà. Ôîòîïðèåìíèê 15 ðåãèñòðè-
ðóåò èíòåíñèâíîñòü èçëó÷åíèÿ, êîòîðîå ïðîøëî ÷å-
ðåç äèàôðàãìó 14. Íà óïðàâëÿþùóþ ïüåçîêåðàìèêó 9
1 2
3 4
6
7
8 9
12
17 18
16
15
14
13
12
5
11
Ô×Ó
Ðèñ. 1. Ñõåìà äëÿ èçìåðåíèÿ èçìåíåíèÿ ïîêàçàòåëÿ ïðå-
ëîìëåíèÿ æèäêîñòè:
1 � ëàçåð; 2 � ìèêðîîáúåêòèâ; 3 � ìèêðîìåòðîâàÿ äèàôðàãìà;
4 � îáúåêòèâ; 5 � ñâåòîäåëèòåëüíûé êóáèê; 6 � êþâåòà ñ èññëå-
äóåìîé æèäêîñòüþ; 7, 8 � çåðêàëà; 9 � óïðàâëÿþùàÿ ïüåçîêåðà-
ìèêà; 10 � ìîäóëèðóþùàÿ ïüåçîêåðàìèêà; 11 � èñòî÷íèê ïîñòî-
ÿííîãî íàïðÿæåíèÿ; 12 � ïëàñòèíêà òîëùèíîé λ/4; 13 � ïîëÿðè-
çàòîð; 14 � äèàôðàãìà äèàìåòðîì 0,05 ìì; 15 � ôîòîïðèåìíèê;
16 � ôàçî÷óâñòâèòåëüíûé óñèëèòåëü; 17 � ÀÖÏ; 18 � êîìïüþòåð
10
ÀÖÏ
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2011, ¹ 3
38
ÒÅÕÍÎËÎÃÈ×ÅÑÊÈÅ ÏÐÎÖÅÑÑÛ È ÎÁÎÐÓÄÎÂÀÍÈÅ
ïîäàåòñÿ ñèíóñîèäàëüíîå íàïðÿæåíèå, êîòîðîå ïðè-
âîäèò ê ìîäóëÿöèè èíòåíñèâíîñòè ñèãíàëà ñ âûõîäà
èíòåðôåðîìåòðà. Ýëåêòðè÷åñêèé ñèãíàë îò ôîòîïðè-
åìíèêà ïðåäâàðèòåëüíî óñèëèâàåòñÿ è ïîñòóïàåò íà
ôàçî÷óâñòâèòåëüíûé óñèëèòåëü 16. Ýòîò óñèëèòåëü
ñðàâíèâàåò ïîëó÷åííûé ñèãíàë ñ ìîäóëèðóþùèì íà-
ïðÿæåíèåì è ïîäàåò òàêîé ñèãíàë íà óïðàâëÿþùóþ
ïüåçîêåðàìèêó 9, êîòîðûé êîìïåíñèðóåò ñìåùåíèå
èíòåðôåðåíöèîííîãî ìèíèìóìà è ÿâëÿåòñÿ èçìåðÿå-
ìîé âåëè÷èíîé. Óïðàâëÿþùèé ñèãíàë, êîòîðûé íå-
ñåò èíôîðìàöèþ îá èçìåíåíèè îïòè÷åñêîãî ïóòè â
îáúåêòíîì ïëå÷å èíòåðôåðîìåòðà è, îïîñðåäîâàííî,
îá èçìåíåíèè ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ èññëåäóåìîé
æèäêîñòè, ñ ïîìîùüþ ÀÖÏ çàïèñûâàåòñÿ â êîìïüþ-
òåðå 18. Ìîäóëèðóþùàÿ ïüåçîêåðàìèêà 10 ñëóæèò äëÿ
çàäàíèÿ íà÷àëüíîãî çíà÷åíèÿ ðàçíèöû îïòè÷åñêîãî
ïóòè â ïëå÷àõ èíòåðôåðîìåòðà. Óïðàâëåíèå ìîäóëè-
ðóþùåé ïüåçîêåðàìèêîé îñóùåñòâëÿåòñÿ ñ ïîìîùüþ
èñòî÷íèêà ïîñòîÿííîãî íàïðÿæåíèÿ 11.
Ïîãðåøíîñòü èçìåðåíèÿ ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ n
îïðåäåëÿåòñÿ òî÷íîñòüþ èçìåðåíèÿ îïòè÷åñêîãî ïóòè
âîëí â ïëå÷àõ èíòåðôåðîìåòðà. Äëÿ åå îïðåäåëåíèÿ
íàéäåì ñâÿçü ìåæäó èçìåíåíèåì ïîêàçàòåëÿ ïðåëîì-
ëåíèÿ ∆n è èçìåíåíèåì íàïðÿæåíèÿ íà óïðàâëÿþùåé
ïüåçîêåðàìèêå ∆U, èñïîëüçóÿ ñîîòíîøåíèå
2∆l·∆n=λ(∆U/Uï),
 ïðåäëàãàåìîé óñòàíîâêå ∆l=15 ìì, λ=0,6328 ìêì.
Çíà÷åíèå Uï=70  ïðèâîäèò ê èçìåíåíèþ ðàçíèöû
îïòè÷åñêîãî ïóòè âîëí â ïëå÷àõ èíòåðôåðîìåòðà íà
çàäàííóþ âåëè÷èíó λ.
Ïîñêîëüêó òî÷íîñòü èçìåðåíèÿ íàïðÿæåíèÿ â ñè-
ñòåìå «èíòåðôåðîìåòð�ÀÖÏ�êîìïüþòåð» ñîñòàâëÿ-
åò 0,1 Â, òî÷íîñòü èçìåðåíèÿ ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ
áóäåò ñîîòâåòñòâåííî ðàâíà
∆n= λ·∆U/(2∆l ·Uï)≈10�7.
Òàêèì îáðàçîì, ïðè êîððåêòíîì ñîãëàñîâàíèè
îïòè÷åñêîãî áëîêà ñ ïðèåìíûì, óñèëèòåëüíûì è ðå-
ãèñòðèðóþùèì áëîêàìè óñòàíîâêà ïîçâîëÿåò îïðåäå-
ëÿòü èçìåíåíèå ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ ñ òî÷íîñòüþ
äî ñåäüìîãî çíàêà ïîñëå çàïÿòîé.
Ðàññìîòðèì îòäåëüíûå ýëåìåíòû ðàçðàáîòàííîé
îáùåé ñõåìû ýëåêòðè÷åñêîé ÷àñòè ïðèáîðà. Ïðèíöè-
ïèàëüíàÿ ñõåìà ôîòîïðèåìíèêà ñ óñèëèòåëåì ïðåä-
ñòàâëåíà íà ðèñ. 2.
 êà÷åñòâå ôîòîïðèåìíèêà èñïîëüçîâàí ôîòîäèîä
ÔÄ-288, âêëþ÷åííûé ïî ôîòîãàëüâàíè÷åñêîé ñõåìå, ïå-
ðåä êîòîðûì ðàçìåùåíà äèàôðàãìà 1 äèàìåòðîì 50 ìêì.
Òàêàÿ ñõåìà îáåñïå÷èâàåò çàâèñèìîñòü íàïðÿæåíèÿ îò
èíòåíñèâíîñòè ïàäàþùåãî èçëó÷åíèÿ, áëèçêóþ ê ëè-
íåéíîé.  êà÷åñòâå îïåðàöèîííîãî óñèëèòåëÿ áûëà èñ-
ïîëüçîâàíà ìèêðîñõåìà Ê544ÓÄ1À. Â õîäå ýêñïåðè-
ìåíòîâ îêàçàëîñü, ÷òî äëÿ ïîëó÷åíèÿ ðàáî÷åãî çíà÷å-
íèÿ íàïðÿæåíèÿ íà âûõîäå íåîáõîäèìî äîïîëíèòåëüíî
óñèëèòü ñèãíàë. Ñ ýòîé öåëüþ íà îïåðàöèîííîì óñè-
ëèòåëå OP2 áûë âûïîëíåí íåèíâåðòèðóþùèé óñèëè-
òåëü ñ êîýôôèöèåíòîì óñèëåíèÿ, îïðåäåëÿåìûì ñî-
ïðîòèâëåíèåì ðåçèñòîðîâ R4 è R5. Ðåçèñòîðû R2 è
R3 ñëóæàò äëÿ áàëàíñèðîâàíèÿ óñèëèòåëåé è çàäàþò
ñìåùåíèå íàïðÿæåíèÿ íà âûõîäå. Èçìåðåíèÿ ïîêàçà-
ëè, ÷òî ñèãíàë íà âûõîäå ìîæåò äîñòèãàòü çíà÷åíèé îò
2,5 äî 4 Â.
Ïðèíöèïèàëüíàÿ ñõåìà áëîêà îáðàáîòêè èíôîðìà-
öèè ïîêàçàíà íà ðèñ. 3.  êà÷åñòâå êîìïàðàòîðîâ OP1
è ÎÐ2 âûáðàíà ìèêðîñõåìà LM211 ïðîèçâîäñòâà ôèð-
ìû Texas Instruments (ÑØÀ). Åñëè àìïëèòóäà ñèãíà-
ëà îò ôîòîïðèåìíèêà ñîñòàâëÿåò 2,5 Â, òî òî÷íîñòü èç-
ìåðåíèÿ ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ ìîæåò ñîñòàâëÿòü îò
0,6·10�8 (ïðè òèïè÷íîì çíà÷åíèè ìèíèìàëüíîé ðàçíè-
öû íàïðÿæåíèé êîìïàðàòîðà) äî 2,5·10�8 â õóäøåì ñëó-
÷àå. Äðóãîé îñîáåííîñòüþ ýòîé ìèêðîñõåìû ÿâëÿåòñÿ
åå ñïîñîáíîñòü ðàáîòàòü îò îäíîïîëÿðíîãî èñòî÷íèêà
ïèòàíèÿ. Ìèêðîñõåìà èìååò âûõîä ñ îòêðûòûì êîë-
ëåêòîðîì, ÷òî ïîçâîëÿåò ïóòåì ïîäáîðà ðåçèñòîðîâ R2
è R9 çàäàâàòü àìïëèòóäó èìïóëüñîâ íà âûõîäå êîìïà-
ðàòîðà [7]. Ñèãíàë îò óñèëèòåëÿ ôîòîïðèåìíèêà ïî-
ñòóïàåò íà íåèíâåðòèðóþùèé âõîä êîìïàðàòîðà OP1.
Ê èíâåðòèðóþùåìó âõîäó êîìïàðàòîðà ÷åðåç ðàñïðå-
äåëèòåëü íà ðåçèñòîðàõ R4 è R7 ïîäêëþ÷åí êîíäåíñà-
òîð Ñ2. ×òîáû íå ïåðåãðóæàòü âûõîä ëîãè÷åñêîãî ýëå-
ìåíòà DD3.1, äëÿ äîçàðÿäêè êîíäåíñàòîðà Ñ2 èñïîëü-
çóåòñÿ ñõåìà íà îñíîâå ïîëåâîãî òðàíçèñòîðà VT1 ñ
èçîëèðîâàííûì çàòâîðîì è êàíàëîì n-òèïà, â êà÷å-
ñòâå êîòîðîãî áûë âûáðàí òðàíçèñòîð BSN254 ïðîèç-
âîäñòâà ôèðìû Philips (Íèäåðëàíäû) [8]. Åñëè íà çà-
òâîð òðàíçèñòîðà ïîäàåòñÿ ïðÿìîóãîëüíûé èìïóëüñ,
ãäå ∆l �
Uï �
òîëùèíà êþâåòû;
íàïðÿæåíèå íà ìîäåëèðóþùåé ïüåçîêåðàìèêå.
Ðèñ. 2. Ïðèíöèïèàëüíàÿ ñõåìà ôîòî-
ïðèåìíèêà ñ óñèëèòåëåì
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2011, ¹ 3
39
ÒÅÕÍÎËÎÃÈ×ÅÑÊÈÅ ÏÐÎÖÅÑÑÛ È ÎÁÎÐÓÄÎÂÀÍÈÅ
òî òðàíçèñòîð îòêðûâàåòñÿ íà âðåìÿ, ðàâíîå äëè-
òåëüíîñòè ýòîãî èìïóëüñà. Òàêèå èìïóëüñû ãåíåðè-
ðóåò ëîãè÷åñêèé ýëåìåíò DD3.1.  ýòîì ñëó÷àå ñî-
ïðîòèâëåíèå òðàíçèñòîðà ðåçêî óìåíüøàåòñÿ, è íà ðå-
çèñòîðå R6 âîçíèêàåò íàïðÿæåíèå 4,9 Â. ×åðåç ðåçè-
ñòîð R1 è äèîä VD1 ïðîèñõîäèò çàðÿäêà êîíäåíñàòî-
ðà Ñ2. Íà íåèíâåðòèðóþùèé âõîä êîìïàðàòîðà ÎÐ2
ïîäàåòñÿ ñèãíàë, êîòîðûé ïîïàäàåò òàêæå è íà ìîäó-
ëèðóþùóþ ïüåçîêåðàìèêó. Äëÿ ñòàáèëüíîé ðàáîòû
êîìïàðàòîðà ñèãíàë âûïðÿìëÿåòñÿ äèîäîì VD2 ñ ðå-
çèñòîðîì R13. Äåëèòåëü íà ðåçèñòîðàõ R8 è R12 óñ-
òàíàâëèâàåò íà èíâåðòèðóþùåì âõîäå êîìïàðàòîðà íà-
ïðÿæåíèå 0,1 Â. Èçìåíÿÿ ýòî íàïðÿæåíèå, ìîæíî êîð-
ðåêòèðîâàòü ôàçó ñèãíàëà ñèíõðîíèçàöèè â ïðåäåëàõ
îò 0 äî π/2.
Ïåðåìåøèâàíèå âîäû â êþâåòå ðàçðóøàåò âîäî-
ðîäíûå ñâÿçè äàëüíåãî ïîðÿäêà, ÷òî ïðèâîäèò ê èç-
ìåíåíèþ ñðåäíåé ïîëÿðèçóåìîñòè ìîëåêóë è, ñîîò-
âåòñòâåííî, ê èçìåíåíèþ ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ
âîäû, ïîñêîëüêó îí ñâÿçàí ñ ïîëÿðèçóåìîñòüþ ìî-
ëåêóë ñëåäóþùèì ñîîòíîøåíèåì:
2
0
2
41
,
32
Nn M
n
π− = αθ
ρ+
Ïîñêîëüêó âõîäÿùèé â ñîîòíîøåíèå ïàðàìåòð θ
îïðåäåëÿåòñÿ ñâÿçÿìè äàëüíåãî ïîðÿäêà ìåæäó ìî-
ëåêóëàìè, ïðåäëîæåííàÿ ìåòîäèêà âûñîêîòî÷íîãî èç-
ìåðåíèÿ èçìåíåíèÿ ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ âîäû
ïîçâîëÿåò îöåíèâàòü òàêæå èçìåíåíèå θ.
 êà÷åñòâå îöåíêè êîððåêòíîñòè èñïîëüçîâàíèÿ
ïðåäëàãàåìîé ìåòîäèêè ðàññìîòðèì ðåçóëüòàòû ïðî-
âåäåííûõ èññëåäîâàíèé õàîòè÷íîñòè ôëóêòóàöèé ïî-
êàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ âîäíûõ ðàñòâîðîâ òðåòè÷íîãî
áóòèëîâîãî ñïèðòà (òðåòáóòàíîëà) [9] è ñðàâíèì
âûâîäû ñ äàííûìè [10, ñ. 312; 11].
Èçâåñòíî, ÷òî âîäíûé ðàñòâîð òðåòáóòàíîëà õàðàê-
òåðèçóåòñÿ àíîìàëèÿìè òåðìîäèíàìè÷åñêèõ, ñòðóê-
òóðíûõ è êèíåòè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê â îáëàñòè ìà-
ëûõ êîíöåíòðàöèé. Áûëè èññëåäîâàíû ðàñòâîðû ñ ìî-
ëÿðíîé êîíöåíòðàöèåé òðåòáóòàíîëà îò 2 äî 12%. Èç-
ìåðåíèÿ ïðîâîäèëè â 38000 ýêñïåðèìåíòàëüíûõ òî-
÷åê ñ ÷àñòîòîé 5 Ãö.  ðåçóëüòàòå ýêñïåðèìåíòà ïîëó-
÷åíû âðåìåííûå çàâèñèìîñòè ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëå-
íèÿ ðàñòâîðîâ òðåòáóòàíîëà ñ ðàçëè÷íîé êîíöåíòðà-
öèåé [9] (ñì. íàïðèìåð, ðèñ. 4).
ñîîòâåòñòâåííî ìîëÿðíàÿ ìàññà è ïëîòíîñòü
âîäû;
ïîñòîÿííàÿ Ëîøìèäòà;
ïîëÿðèçóåìîñòü ìîëåêóë;
êîððåëÿöèîííûé ïàðàìåòð ïîëÿðèçóåìîñòè
ìîëåêóë ñðåäû.
ãäå M, ρ �
N0 �
α �
θ �
Ðèñ. 3. Ïðèíöèïèàëüíàÿ ñõåìà áëîêà îáðàáîòêè èíôîðìàöèè
0 2000 4000 6000 t, ñ
8
7
6
5
4
3
2
1
∆n
,
10
�6
Ðèñ. 4. Ôëóêòóàöèè ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ âîäíîãî ðàñ-
òâîðà òðåòáóòàíîëà ñ êîíöåíòðàöèåé Ñ=2%
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2011, ¹ 3
40
ÒÅÕÍÎËÎÃÈ×ÅÑÊÈÅ ÏÐÎÖÅÑÑÛ È ÎÁÎÐÓÄÎÂÀÍÈÅ
Äëÿ êàæäîãî çíà÷åíèÿ êîíöåíòðàöèè áûëè ðàñ-
ñ÷èòàíû ìàêñèìàëüíûé ïîêàçàòåëü Ëÿïóíîâà (ÌÏË)
λ1 è êîððåëÿöèîííûé ýêñïîíåíò (ÊÝ) v. Â ðåçóëüòàòå
ðàñ÷åòà ïîëó÷åíû çàâèñèìîñòè ÌÏË è ÊÝ îò êîíöåí-
òðàöèè òðåòáóòàíîëà (ðèñ. 5). Êðèâàÿ çàâèñèìîñòè
ìàêñèìàëüíîãî ïîêàçàòåëÿ Ëÿïóíîâà èìååò ïåðåãèá
â ïðåäåëàõ çíà÷åíèÿ êîíöåíòðàöèè 6�8%, à êðèâàÿ
çàâèñèìîñòè ÊÝ èìååò ìèíèìóì, êîòîðûé òàêæå ïðè-
õîäèòñÿ íà êîíöåíòðàöèþ 6�7%. Ýòî ïîäòâåðæäàåò
ðåçóëüòàòû ýêñïåðèìåíòîâ [11], ãäå îòìå÷àåòñÿ íàëè-
÷èå ñòðóêòóðíîé ïåðåñòðîéêè ðàñòâîðà â äàííûõ ïðå-
äåëàõ êîíöåíòðàöèè òðåòáóòàíîëà. Ïðèðîäà àíîìàëü-
íûõ ñâîéñòâ âîäíûõ ðàñòâîðîâ òðåòáóòàíîëà îñòàåò-
ñÿ âî ìíîãîì íåïîíÿòîé. Îäíèì èç âîçìîæíûõ âàðè-
àíòîâ îáúÿñíåíèÿ ýòîãî ÿâëåíèÿ ìîæåò áûòü ñëåäóþ-
ùåå ïðåäïîëîæåíèå. Åñëè ðàññìàòðèâàòü ñòðóêòóðó
âîäû êàê êëàñòåðíóþ, òî, î÷åâèäíî, ìåæäó êëàñòå-
ðàìè èìåþòñÿ ïîëîñòè. Ïðè äîáàâëåíèè ê âîäå ìàëî-
ãî êîëè÷åñòâà òðåòáóòàíîëà ìîëåêóëû ñïèðòà ðàçìå-
ùàþòñÿ â ýòèõ ïîëîñòÿõ, ÷òî âûçûâàåò ñòàáèëèçàöèþ
ñòðóêòóðû âîäû. Ñ ðîñòîì êîíöåíòðàöèè ñïèðòà äî
5�6% ñòðóêòóðà âîäû íà÷èíàåò ðàçðóøàòüñÿ. Ýòî îò-
ðàæàåòñÿ è íà ïîâåäåíèè çàâèñèìîñòè êîððåëÿöèîí-
íîãî ýêñïîíåíòà (ðèñ. 5, á). Óâåëè÷åíèå êîíöåíòðà-
öèè äî 6% ïðèâîäèò ê ñòàáèëèçàöèè ñòðóêòóðû ðàñ-
òâîðà è âûçûâàåò óìåíüøåíèå ôëóêòóàöèé ïîêàçàòå-
ëÿ ïðåëîìëåíèÿ. Ïîñëå ýòîãî íà÷èíàåòñÿ àãðåãàöèÿ
ìîëåêóë ñïèðòà è îðãàíèçàöèÿ âîêðóã íèõ íîâîé ñè-
λ1
0,74
0,70
0,66
0,62
0,58
2 4 6 8 10 12
Ñ, %
v
4,8
4,4
4,0
3,6
3,2
2,8
2 4 6 8 10 12
Ñ, %
à)
á)
Ðèñ. 5. Êîíöåíòðàöèîííàÿ çàâèñèìîñòü ôëóêòóàöèé ÌÏË
(à) è ÊÝ (á) ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ ðàñòâîðà òðåòáóòàíîëà
ñòåìû âîäîðîäíûõ ñâÿçåé, êîòîðàÿ ñîïðîâîæäàåòñÿ
ðîñòîì êîððåëÿöèîííîãî ýêñïîíåíòà è ïîêàçàòåëÿ
Ëÿïóíîâà. Ïåðåñòðîéêà ñòðóêòóðû âîäû â ñèñòåìå
«òðåòáóòàíîë�âîäà» ïðîèñõîäèò â äîñòàòî÷íî øèðî-
êîì èíòåðâàëå êîíöåíòðàöèè (îò 4 äî 8%), íî ïîâî-
ðîòíîé òî÷êîé â ýòîì ïðîöåññå ÿâëÿåòñÿ êîíöåíòðà-
öèÿ 6%, ïðè êîòîðîé çàâåðøàåòñÿ ðàçðóøåíèå ñòðóê-
òóðû âîäû è âîçíèêàåò íîâàÿ, ìåíåå óïîðÿäî÷åííàÿ
ñòðóêòóðà ðàñòâîðà.
Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî ïîäîáíàÿ èäåÿ îöåíêè ïîêà-
çàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ âîäíûõ ðàñòâîðîâ áûëà èñïîëü-
çîâàíà â ìåòîäèêå, îñíîâàííîé íà ýôôåêòå ïëàçìîí-
íîãî ðåçîíàíñà [12], îäíàêî òàì èç-çà ìàëîé òîëùè-
íû èññëåäóåìîãî îáúåêòà áûëà äîñòèãíóòà òî÷íîñòü
ïîðÿäêà âñåãî ëèøü 10�4.
***
Òàêèì îáðàçîì, ðåçóëüòàòû ïðîâåäåííûõ ýêñïå-
ðèìåíòàëüíûõ èññëåäîâàíèé ïîêàçàëè ýôôåêòèâíîñòü
ïðåäëàãàåìûõ ñõåì óñòàíîâêè è öåëåñîîáðàçíîñòü åå
èñïîëüçîâàíèÿ äëÿ îöåíêè èçìåíåíèÿ ïîêàçàòåëÿ ïðå-
ëîìëåíèÿ âîäíûõ ðàñòâîðîâ ñ âûñîêîé ñòåïåíüþ òî÷-
íîñòè (äî 10�7).
ÈÑÏÎËÜÇÎÂÀÍÍÛÅ ÈÑÒÎ×ÍÈÊÈ
1. http://www.ecounit.ru/artikle_61.html.
2. Pidkamin L. J., Dobrovolsciy Yu. G. The grounds of mechanism
of the energy-informative influence of the biological activators on
the organism // Conf. proceed. �Correlation Optics 2009�, Ukraine,
Chernivtsi, 2009.� P. 186�187.
3. Ðàøêîâè÷ Ë. Í., Øóñòèí Î. À. Íîâûå îïòè÷åñêèå èíòåðôå-
ðåíöèîííûå ìåòîäû èññëåäîâàíèÿ êèíåòèêè êðèñòàëëèçàöèè â
ðàñòâîðå // Óñïåõè ôèçè÷åñêèõ íàóê.� 1987.� Ò. 151, ¹ 3.�
Ñ. 529�535.
4. Ãàâðèëÿê Ì. Ñ., Ìàêñèìÿê Ï. Ï. Ñòîõàñòèçàö³ÿ îïòè÷íîãî
âèïðîì³íþâàííÿ, ðîçñ³ÿíîãî â ïðîöåñ³ ôàçîâîãî ïåðåõîäó â íå-
ìàòèö³ // Íàóêîâèé â³ñíèê ×åðí³âåöüêîãî íàö. óí-òó. Ô³çèêà. Åëåê-
òðîí³êà.� 2005.� Âèï. 268.� C. 100�102.
5. ϳäêàì³íü Ë. É., Ãàâðèëÿê Ì. Ñ., Ìåëüíè÷óê Ç. Ì. Ðåºñòðà-
ö³ÿ åôåêò³â á³îåíåðãî³íôîðìàö³éíîãî âïëèâó // Íàóêîâèé â³ñíèê
×åðí³âåöüêîãî íàö. óí-òó. Ô³çèêà. Åëåêòðîí³êà.� 2005.�
Âèï. 261.� Ñ. 92�95.
6. Gavrylyak M. S., Kirsh M. L., Podkamen L. I. The investigation
of energy-informational influence of iconographic biocorrector //
Conf. proceed. �Correlation Optics 2007�, Ukraine, Chernivtsi.�
2007.� Ð. 255�256.
7. Texas Instruments, LM111, LM211, LM311 Differential
Comparators with strobes, 2003. http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/
lm311.pdf.
8. Philips Semiconductor, BSN254; BSN254A N-channel
enhancement mode vertical D-MOS transistor, 19 February 2002. http:/
/www.datasheetcatalog.org/datasheet/philips/BSN254_BSN254A_3.pdf.
9. Gavrylyak M. S. Investigation of dynamic fluctuations of
refraction index of water tertiary butanol solutions // Proc. SPIE. �
2008.� Vol. 7008.� Ð. 700816.
10. Êåññëåð Þ. Ì., Çàéöåâ À. Ë. Ñîëüâîôîáíûå ýôôåêòû.�
Ë.: Õèìèÿ, 1989.
11. Ëÿùåíêî À. Ê., Ñòóíæàñ Ï. À. Ñòðóêòóðèðîâàíèå âîäû
ìîëåêóëàìè íåýëåêòðîëèòîâ è ðàñòâîðèìîñòü íåïîëÿðíûõ ãàçîâ /
Æóðí. ñòðóêò. õèìèè.� 1980.� Ò. 21, ¹. 5.� Ñ. 106�111.
12. Ìàñëþê Ë. Í., Càìîéëîâ À. Â., Óøåíèí Þ. Â. Èñïîëüçîâà-
íèå ñïåêòðîìåòðà ïëàçìîííîãî ðåçîíàíñà äëÿ ðåãèñòðàöèè ýíåð-
ãîèíôîðìàöèîííîãî âîçäåéñòâèÿ íà ñòðóêòóðó âîäû // Ìàò. íàó÷.-
ïðàêòè÷. ñåìèíàðà «Ýíåðãîèíôîðìàöèîííûå ïðîöåññû � ïðèðîäà
è ñïîñîáû çàùèòû».� Óêðàèíà, ×åðíîâöû.� 2008.� Âûï. 1.�
Ñ. 171�178 .
|