Аэрозоли - Методы исследования

К о п ы т и н Ю. Д. Нелинейно-оптические методы зондирования химического и дисперсного состава приземного аэрозоля.—В кн. Исследование атмосферного аэрозоля методами лазерного зондирования. Новосибирск Наука, [c.251]

Методы исследования аэрозолей (пыли) разделяют на две большие группы с выделением дисперсной фазы аэрозоля из дисперсной среды и без вьщеления. [c.228]

Аэродинамика циркуляции воздуха 208 Аэрозоли - Методы исследования 228, 229 [c.455]

Наблюдения показывают, что выше стратопаузы (выше 50 км) еще присутствует атмосферный аэрозоль, достаточный для заметного рассеяния оптического излучения. Уже прошло более 100 лет со дня первых визуальных наблюдений (13 июня 1885 г.) астрономом В. К. Цесарским [3] серебристых облаков, которые по имеющимся на сегодня оценкам располагаются на высоте около 80 км. Современные методы исследований позволяют с большей [c.143]

Вопросы состава и природы аэрозоля в верхней атмосфере в настоящее время представляют, помимо познавательного, важный практический интерес. Это прежде всего связано с практическими задачами освоения космического пространства и обеспечения безопасности космических полетов. Кроме того, это связано с практическими задачами по охране окружающей среды и методам борьбы с загрязнениями атмосферы. Непосредственно оптические свойства верхней атмосферы необходимы для разработки и эффективного применения самих оптических методов исследования как наземных, так ракетных и спутниковых. [c.144]

Разработку численных методов теории многочастотной лазерной локации завершим построением итерационной схемы обращения данных зондирования, связанной с интегральной формой локационного уравнения (2.42). Это уравнение представляет особый интерес в задачах оптического мониторинга тропосферных аэрозолей. Рассматривая в данном случае конкретный оптический метод исследования атмосферы, понятие оптического мониторинга будем связывать, прежде всего, с определением профиля аэрозольного коэффициента ослабления Рех для соответствующей длины волны X. Именно эта оптическая характеристика представляет наибольший интерес в переносе оптического излучения в атмосфере. Уравнение (2.42) в целом уже характеризовалось ранее, поэтому прибегнем к его дискретизации и построим соответствующую алгоритмическую схему его численного решения. Для этого по трассе зондирования, ограниченной точками Zl и выберем систему узлов г , =1,. .Для любой, наперед заданной узло- [c.142]

Из теории многочастотного лазерного зондирования аэрозолей видно, что оптические методы исследования рассеивающих сред эффективны лишь при определенных объемах измерительной информации. Построить содержательную теорию метода зондирования и гарантировать его эффективное применение можно лишь на основе содержательных обратных задач светорассеяния. Ниже дадим краткое изложение теории многочастотного касательного зондирования рассеивающей компоненты атмосферы. Исходным аналитическим аппаратом наших построений, как и ранее, будут служить оптические операторы светорассеяния полидисперсными системами частиц. Одновременно с этим мы распространим операторный. подход и на молекулярное рассеяние в атмосфере. [c.163]

Для измерения концентрации дискретной фазы в смеси применялись различные методы электрический — при исследовании аэрозолей [335] оптический метод регистрации рассеяния света [656] — при суммарных измерениях на больших образцах и при относительно малом числе частиц в единице объема системы регистрации с помощью счетчика соударений частиц [741] и с помощью датчиков в отдельных точках [830] — при сравнительно большом размере частиц, а также при малом содержании твердой фазы. С помощью последних методов исследуется скорее локальный поток массы, чем концентрация. [c.181]

Широкое использование их для практических целей одновременно ставило задачи и перед другими разделами радиоэлектроники. Прежде всего, например, возникали вопросы, относящиеся к исследованию своеобразных колебательных систем, используемых в этой области техники. Подлежали глубокому рассмотрению вопросы внутренней электродинамики полых резонаторов и направляющих устройств. Ставились и разрешались вопросы внешней электродинамики, главным образом в связи с развитием радиолокации. Надо было теоретически и практически изучить излучение и прием радиоволн новых диапазонов. По-другому пришлось подойти к расчету и конструированию антенных устройств. Предстояло разобраться в явлениях отражения ультракоротких волн от различных целей , начиная от простых геометрических фигур и кончая сложными телами, какими на практике могли быть корабли, самолеты, ракеты, спутники Земли и другие объекты. Очень большое внимание надо было уделить вопросам распространения волн (влияния подстилающей поверхности, дифракции, рефракции, поляризации и др.). Были подвергнуты изучению явления поглощения и рассеяния ультракоротких волн естественными и искусственными образованиями в атмосфере, в газах, аэрозолях, при наличии метеорологических неоднородностей в атмосфере, отражения от метеорных следов и т. п. Находились в центре внимания также и задачи, связанные с отысканием способов уменьшения или полного устранения отражений этих волн и многое другое. Наконец, нужно было разработать совершенно новые методы измерений и создать для этого измерительную технику. [c.381]

Первоначальное применение метода к исследованию капелек тумана привело к более широким областям применения для решения самых различных задач, связанных с измерениями размеров частиц и аэрозолей. Применение этого метода к исследованию энергетических аэрозолей и работы форсунок ракет рассматривалось в работах [6, 8]. Другими примерами служат исследования частиц в камерах Вильсона, частиц морского планктона, выхлопа ракетных двигателей, двухфазных потоков, стекловолокна, пылевой эрозии, снежинок и кристалликов льда, а также записи информации электронным лучом. Разумеется, что обсуждать здесь все эти области применения невозможно. [c.670]

Одним из прямых методов дисперсионного анализа является микроскопическое исследование частиц. Изучение дисперсного состава аэрозолей и порошков с помощью оптического микроскопа заключается в визуальном определении размеров частиц, числа и формы либо непосредственно в поле зрения микроскопа, либо по проекционным изображениям на экранах, либо по микрофотографиям. Анализируемые частицы могут быть твердыми или жидкими, прозрачными или непрозрачными, иметь различную форму и сложную структуру. Это обусловливает многообразие способов отбора проб и приготовления препаратов из аэрозолей и порошков, а также разнообразие методов микроскопии, применяемых в дисперсионном анализе этих систем. [c.10]

Нередко для морфологических исследований используют методы, применяемые в металлографии, цитологии и гистологии при микроскопическом изучении минералогического и химического состава микрообъектов. Они позволяют получить вполне удовлетворяющие сведения о качественном и количественном составе частиц порошка или аэрозоля. [c.212]

Микроструктура и химический состав аэрозоля в верхней атмосфере исследуются как прямыми методами, основанными на регистрации ударов пылинок и сборе метеорного вещества при запусках геофизических ракет и космических аппаратов, так и косвенными методами, основанными на интерпретации измеренных оптических характеристик. Анализ результатов этих исследований показывает, что основная часть аэрозолей в верхней атмосфере представляет собой субмикронные частицы. Модальный радиус частиц в среднем оценивается равным 0,05 мкм. Распределе- [c.144]

Теоретическое рассмотрение вопроса о состоянии поляризации рассеянного излучения в атмосферном аэрозоле представляет собой весьма сложную задачу. Результаты некоторых решений, полученных в приближении однократного рассеяния и с учетом двукратного рассеяния, обсуждались нами в предыдущих главах. Основные же результаты исследований к настоящему времени получены на основании либо физических, либо численных (методом Монте-Карло) экспериментов и относятся прежде всего к состоянию поляризации для рассеянного назад излучения. Учитывая большое практическое значение этих результатов (например, для задач лазерного зондирования атмосферного аэрозоля) рассмотрим их более подробно. [c.209]

Ясно, что в зависимости от размеров области Я и особенностей аналитического поведения в ней искомого распределения 5 (г) в ряде случаев лучше может быть обусловлено первое уравнение, а иногда — второе. Конечно, в практике атмосферно-оптических исследований атмосферных аэрозолей определяющим зачастую является наличие тех или иных технических средств, однако всегда необходимо общее представление об информационных возможностях оптических методов зондирования и тех технических систем, с помощью которых они реализуются. [c.33]

Одним из перспективных методов оперативного контроля пространственно-временной изменчивости оптического состояния атмосферы является лазерная импульсная локация. Исследование ее информационных возможностей при решении разнообразных прикладных задач и вопросы технической реализации соответствующих измерительных комплексов освещены в монографиях [6, 7,. 15, 21, 22]. Однако в полной мере возможности этого нового оптического метода могут быть реализованы только в случае одновременного зондирования атмосферы на нескольких длинах волн с использованием перестраиваемых по частоте лазеров. Это утверждение справедливо при решении таких задач, как дистанционное зондирование атмосферных аэрозолей в целях определения их микрофизических характеристик, при необходимости одновременного учета эффектов рассеяния и поглощения в интерпретации локационных сигналов и т. п. [c.87]

Интересными могут быть также применения многочастотной лазерной локации в исследовании пограничного слоя, в котором пространственно-временная изменчивость микроструктуры аэрозолей определяется процессами турбулентной диффузии. Ниже показана возможность синтеза обратных задач аэрозольного светорассеяния и турбулентной диффузии дисперсной компоненты в целях разработки оптического метода дистанционного определения поля коэффициентов турбулентности в пределах пограничного слоя. [c.88]

Рассеяние Ми имеет много практических приложений изучение атмосферной пыли и аэрозолей, влияние облаков и тумана на распространение света, теория радугн. Измерение характеристик рассеянного света лежит также в основе оптических методов исследования коллоидных суспензий (нефелометрия). [c.119]

Исследованне аэрозолей. При общем исследовании аэрозолей производятся в зависимости от цели исследования все или нек-рые из следующих определений определение весовой и частичной концентрации аэрозолей, их устойчивости, размера, формы, структуры и заряда частиц далее химич. анализ дисперсной фазы и среды. Применяемые при этом методы см. Пылеприготовление. Специальное исследование аэрозолей мошет состоять из определения способности аэроволей проникать через фильтры, их токсичности, окраски, светонепроницаемости и т. д. [c.368]

Методы с выделением дисперсной фазы аэрозоля предусмазривают две оп >ации предварительное вьщеление из воздуха частиц аэрозоля и последующее исследование. [c.228]

Наряду с широтным ходом важной характеристикой пространственного распределения аэрозолей является крупномасштабные локальные неоднородности, связанные с наличием отдельных постоянно действующих или временных источников аэрозолей, таких как источники промышленных выбросов, пожары, вулканические извержения и т. п. Эффективными методами исследований по пространственному распределению аэрозолей от таких источников в последние десятилетия являются наблюдения из космоса [3, 8]. С их помощью удается особенно эффективно исследовать загрязнения атмосферы дымами от природных пожаров и промышленного происхождения, вулканические загрязнения атмосферы, а также крупномасштабную циркуляцию дымовых облаков. Пример обработки фотоснимка 26 марта 1973 г. со спутника Лэнд-сат-1 для района г. Ленинграда приведен на рис. 3.4 [3]. Из рисунка отчетливо прослеживаются полосы выпадения промышленных загрязнений, одна из которых (на юг) достигает ширины 50—60 км и имеет протяженность в несколько сот километров. Подобные пространственные неоднородности аэрозолей являются типичными для многих районов земного шара и должны учиты- [c.92]

Изучение аэрозолей, т. е. находящихся в воздухе частиц микроскопического или субмикроскопического размера, в последнее время приобретает все более важное значение. Те аэрозоли, которые представляют интерес прежде всего для метеорологии, рассматриваются в гл. 20, аэрозоли биологического происхождения (споры и бактерии) просто упоминаются. Со многими видами твердых и жидких аэрозолей мы встречаемся при изучении вопросов загрязнения воздуха в индустриальных районах земного шара. Твердые аэрозоли (например, индустриальный дым) состоят из очень неправильных частиц, и они являются сильно по-лидисперсными. Оба эти свойства делают применение любого тонкого метода исследования рассеяния света невозможным или, во всяком случае, малообещающим. Тем не менее все же остаются верными простые правила, состоящие в том, что рассеяние пропорционально концентрации и что более крупные частицы имеют более вытянутую вперед диаграмму рассеяния. Исходя из этих принципов, можно разработать полезные приборы для постоянных наблюдений. Общий обзор вопроса об индустриальном дыме см. у Дринкера и Хэтча (1936). [c.470]

Прямые методы исследования аэрозолей предполагают отбор аэрозольных частиц в измерительное устройство. В реальных неизокинетических условиях пробоотбора из движущейся среды концентрация частиц внутри прибора может отличаться от концентрации частиц в изучаемом аэрозоле. Для количественной оценки и коррекции искажений, вносимых пробоотборником в измерения концентраций аэрозоля, вводится понятие коэффициента аспирации, представляющего собой отношение средней концентрации в измерительном устройстве к счетной концентрации частиц в невозмущенной среде. Коэффициент аспирации может определяться как экспериментально, так и теоретически. Обзор теоретических и экспериментальных исследований процесса аспирации содержится в [1], описание его математических моделей - в [2, 3]. [c.108]

Метод ингибирования трубопроводов неочищенного газа имеет два существенных недостатка 1) остановка газопровода на период ингибирования 2) невозможность ингибировать начальный и конечный участки газопровода. Для устранения второго недостатка Всесоюзным научно-исследовательским институтом природных газов предложен метод аэрозольного ингибирования, основанный на введении в поток газа мелкодисперсной аэрозоли ингибиторного раствора. Метод прошел успещное опробование. Однако проведенные теоретические и экспериментальные исследования показали, что при создании достаточно мелкодисперсной аэрозоли ингибирование трубопроводов этим методом возможно на протяжении до 20 км. [c.188]

Защита от радиоактивного излучения изотопа требует, чтобы радиоактивные электроды приготовлялись в лаборатории завода с нанесением радиоактивного вещества на первой технологической операции. Основная доля потерь радиоактивного вещества при приготовлении радиоактивного электрода связана с выходом изотопа в шлак. На участке нанесения радиоактивного вещества на поверхность стальной ленты источником вредности могут служить радиоактивные аэрозоли, образующиеся в процессе электрической эрозии материала электрода [5]. Как показали исследования, процесс переноса и распыления радиоактивного электрода не зависит от процентного содержания фосфора в сплаве в интервале от 4 до 10% и от чистоты обработки поверхности ленты. Распыление изотопа Р при отсутствии масла на поверхности ленты достигает 20—25% общей величины износа электрода. Воздействие излучения электрода ослабляется в десятки раз благодаря эффекту самоиоглощения 3-частиц в материале электрода. Легко доказать, что интенсивность тормозного рентгеновского излучения составляет индикаторную дозу. Применение металлического экрана толщиной 1,5 мм полностью предохраняет об-слун ивающнй персонал от излучения электрода. Для защиты обслуживающего персонала от радиоактивного излучения электрода и аэрозолей, а также повышения надежности метода, нанесение радиоактивного шифра осуществляется автоматически. При этом аэрозоли отсасываются с помощью специального вентиляционного устройства, снабженного фильтром для их осаждения. [c.273]

В качестве объектоносителя мо1ут быть использованы также и окислы металлов, имеющие иглообразную форму, к которым частицы прилипают лучше, чем к асбестовым или стеклянным волокнам. Такой объектоноситель с оксидными иглами можно получить нагреванием сетки из бронзы или какого-либо другого металла на воздухе при температуре 400—бОО С. При этом на проволочках сетки вырастают тонкие длинные оксидные нити [50], как это видно на фиг. IV. В спокойном аэрозоле на оксидных иглах частицы объекта располагаются примерно равномерно, в потоке— больше частиц задерживается на тонких иглах, чем на толстых. Этот метод позволяет также производить исследование аэрозолей и в потоке горячего газа, так как оксидные иглы весьма температуростойки. [c.38]

Исторически первым практическим применением голографии следует считать дисдрометр. Эта установка [32, 102] предназначена для исследования быстро движущихся частиц, взвешенных в атмосфере, например капель дождя или тумана, снежинок, кристалликов льда и аэрозолей размером от 3 до 3000 мкм. Обычная фотография не позволяет держать в фокусе каждую движущуюся частицу в течение такого времени, которое соответствует необходимой экспозиции. Фотографическим методом невозможно зарегистрировать все частицы некоторого объема сразу и с одинаковой резкостью. Дисдрометр устраняет эти трудности. Рубиновый лазер мощностью 10 Мет с модулированной добротностью освещает движущиеся частицы в объеме до 5000 см в течение 20 нсек. Замороженное на голограмме трехмерное распределение частиц можно затем последовательно просматривать с помощью непрерывного лазера, например гелий-неонового. [c.308]

Проблемам оптики атмосферного аэрозоля посвящен том 4 серии, в котором изложены физические основы рассеяния, электромагнитных волн оптического диапазона в дисперсных средах, видения или переноса контраста в замутненной атмосфере, поляризации излучения при взаимодействии оптических волн с атмосферными аэрозолями. Наряду с изложением фундаментальных основ указанных проблем в нем рассмотрены результаты количественных исследований явления взаимодействия оптических волн с аэрозольными системами как с использованием методов численного моделирования, так и с помощью соответствующих экспериментальных методов при широком вырьировании спектров излучений и условий в атмосфере. [c.7]

В монографии [ПО] выполнен анализ современных аппаратурных средств исследования стратосферного аэрозоля, включая подробнейшую хронологию развития и использования техники лазерного зондирования. Рассмотрены вопросы химической кинетики внутриатмосферного образования аэрозоля и предложены теоретические модели формирования спектра частиц и его высотной стратификации. Отмечены основные аспекты влияния временных инверсий аэрозольного заполнения на климат планеты. Обстоятельная сводка существующих аналитических моделей функций распределения и результатов натурных измерений f(r) в стратосфере, выполненных средствами самолетного и аэростатного зондирования, приведена в работах [47, 31, 38, 106]. Частично они отражены на рис. 2.13 и 2.16. Следует указать на возросшее количество теоретических работ, посвященных математическому моделированию комплекса физических явлений, сопровождающих процесс внутриатмосферного синтеза субмикронной и тонкодисперсной фракций аэрозольных частиц. Среди них выделяется систематический цикл исследований, выполненный Туном, Турко и др. [117, 119, 120 . Адекватность их моделей проверена в многочисленных сравнительных экспериментах, что позволяет использовать развитую методо- [c.65]

Методы количественного учета влияния влажности на микроструктуру аэрозоля активно развиваются в исследованиях, связанных с построением оптических моделей океанического аэрозоля. В работах [54, 124] на основании исследований гигроскопических свойств Na l была использована следующая эмпирическая зависимость, осредняющая восходящую и нисходящую ветви петли гистерезиса [c.75]

Р а X и м о в Р. Ф., Креков Г. М. Спектральное поведение коэффициента аэрозольного ослабления по данным модельных оценок.— В кн. Исследование атмосферного аэрозоля методами лазерного зондирования.— Новосибирск Наука, 1980, с. 216—235. [c.245]

Исследования спектральной прозрачности атмосферы в широком спектральном диапазоне до настоящего времени используются как один из методов изучения физико-химических свойств атмосферного аэрозоля. Такие исследования представляют особый интерес для изучения роли аэрозольного ослабления в инфракрасной области спектра. Примеры спектральной зависимости оптических толщ атмосферы Та( ) в окнах прозрачности атмосферы в спектральном диапазоне 2—13 мкм, полученные с борта НИС Академик Курчатов и на Звенигородской научной базе Института физики атмосферы АН СССР [35], приведены на рис. 6.4. Максимум ослабления в области 3,16 мкм соответствует сильной полосе поглощения воды и льда. Возрастание ослабления в длинноволновом конце спектра (И —13 мкм) объясняется влиянием сильной полосы поглощения углекислого газа с центром около 15 мкм, которая вблизи центра (14—16 мкм) обусловливает полное поглощение солнечного излучения вертикальным столбом атмосферы. Анализ многих спектров, подобных рис. 6.4 и полученных при различных метеорологических условиях, приводит авторов [35] к выводу о том, что значительная часть вариаций т(Я) в ИК-областн спектра обусловлена именно аэрозольной компонентой. При этом вклад последней в ослабление излучения в окне 8—14 мкм сопоставим с вкладом водяного пара. [c.181]

Исследованию распространения оптического излучения в турбулентной атмосфере уделяется значительное внимание в связи с широким применением лазеров в оптических системах, предназначенных для работы в земной атмосфере. Если атмосферные газы и аэрозоли вызывают преимущественно энергетическое ослабление оптического излучения, то турбулентные пульсации показателя преломления приводят к случайному перераспределению энергии в оптических пучках, определяя таким образом технические возможности лазерных систем. Действительно, точность геодезических лазерных приборов, пространственное и временное разрешение лазерных локаторов, возможности и точность определения параметров среды дистанционными лазерными методами можно оценить только с учетом флуктуаций поля оптических пучков. Вызываемые турбулентностью случайные изменения показателя преломления могут суш,ественно ограничивать технические характеристики оптических систем, так что в ряде случаев сама целесообразность их применения должна определяться на основе оперативного прогнозирования флуктуаций поля лазерного излучения с учетом сложившейся в атмосфере оптико-метеороло-гической ситуации [46] (ссылки даны по списку цитируемой литературы ко второй главе). [c.5]

В триаде газ, аэрозоль, турбулентные неоднородности воздуха, определяющей оптические свойства атмосферы, последняя компонента создает случайную пространственно-временную структуру поля показателя преломления атмосферного воздуха. Эта структура характеризуется ограниченными свойствами однородности и изотропности, временными трендами. Она наиболее подвержена динамичным локальным возмущениям при изменениях текущей погодной ситуации, особенно в условиях радиационноактивного периода дневного времени. Это обусловливает необходимость широкого использования в исследованиях турбулентности методов математической статистики, в особенности таких разделов, как теория случайных функций, теория случайного поля [2, [c.10]

Развитый в первой главе метод оптических операторов используется во второй главе как рабочий аппарат при построении теории многочастотной лазерной локации рассеивающей компоненты атмосферы. Изложение теории лазерного зондирования в основном носит конспективный характер, поскольку ранее она подробно излагалась в работах авторов [17, 36]. Основное внимание уделяется изложению алгоритмов обработки и интерпретации данных двух- и трехчастотного зондирования аэрозолей нижней атмосферы, осуществляемого с целью контроля пространственно-временной изменчивости их оптических характеристик. Информационные возможности лидаров и соответствующая техника интерпретации оптических данных иллюстрируются практическим примером локации нижней стратосферы. В связи с тем что многочастотные лидары могут служить средством для исследования атмосферных процессов, интересна постановка таких обратных [c.9]

В условиях реальной атмосферы светорассеяние складывается из двух факторов, а именно рассеяния на аэрозолях и молекулах воздуха. Поэтому, прежде чем решать обратные задачи и делать какие-либо выводы о физических параметрах атмосферы, необходимо оценить вклад в рассеяние каждой из указанных компонент в измеренные оптические сигналы. Поставленная задача имеет особое значение при исследовании верхней и средней атмосферы оптическими методами. В рамках теории поляризационного зондирования, которая излагалась выше, нетрудно построить общие функциональные уравнения для совместного определения оптических характеристик указанных двух компонент. Действительно, поскольку теперь общая матрица светорассеяния Ь, преобразующая вектор в равна сумме двух матриц, а именно аэрозольного рассеяния и молекулярного то по аналогии с (1.36) имеем [c.37]

Из многочастотных лидаров в практике атмосферно-оптиче-ских исследований к настояш,ему времени наибольшее распространение получили двухчастотные системы лазерного зондирования. Как правило, они используют в качестве источников стандартные ОКГ на 0,69 либо 1,06 мкм с удвоителями частоты. В связи с этим представляет определенный практический интерес подробнее изложить теорию двухчастотиого лазерного зондирования атмосферных аэрозолей как частный вариант общей теории метода многочастотного зондирования аэрозольных систем. С одной стороны, это позволит более ясно представить содержание самой теории, а с другой — более полно оценить информационные возможности простых измерительных комплексов, какими являются, в частности, двухчастотные лидары. [c.99]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...