авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 5 | 6 || 8 |

Получение композиционных материалов с использованием фотохромных и светоизлучающих соединений и применение многослойных структур на их основе в устройствах хран

-- [ Страница 7 ] --

Изменение на  = 565 нм пропускания и чувствительности к импульсному воздействию излучения HeNe-лазера с Р 200 мВт/см2 определялись сравнением с необлученным участком исследуемой пленки. Отмечено, что при экспозициях >100 кДж/см2 увеличивается пропускание и уменьшается чувствительность. При экспозиции 370 кДж/см2 (>200 ч облучения) пропускание при  = 565 нм возрастает на 30%, а чувствительность падает на 50%. При указанной рабочей Р = 25 мВт/см2 экспозиция облучения 370 кДж/см2, при которой чувствительность уменьшится на 50%, будет достигнута через 4000 час.

Исследовано совместное воздействие излучения НеNе-лазера и нагревания на БР-содержащие полимерные пленки в многослойных структурах. Отмечено, что совместное действие нагрева и излучения лазера вызывает увеличение оптического пропускания БР-содержащих полимерных пленок по сравнению с результатом действия только нагревания. Снижение чувствительности БР-содержащих полимерных пленок на 50% является, по-видимому, предельно допустимым. Эксперименты по исследованию влияния совместно действующих факторов излучения лазера и термического воздействия показали, что уменьшение Р излучения в 10 раз (от 500 до 50 мВт/см2) при одинаковой экспозиции облучения снижает разрушающий эффект от воздействия лазерного излучения вдвое. Исходя из того, что средняя плотность мощности излучения, воздействующего на БР-содержащие полимерные пленки в процессе эксплуатации, составляет 25 мВт/см2 (примерно в 20 раз меньше использованной в эксперименте), допустимая экспозиция излучения в процессе эксплуатации может быть значительно больше экспериментальных 370 кДж/см2. Кроме того, БР частично восстанавливает первоначальные свойства по пропусканию и чувствительности после выдержки при температуре 2224°С. Все это дает основания считать, что в предполагаемых условиях эксплуатации ресурс БР-содержащих полимерных пленок составит >104  час. На основании экспериментальных результатов найдено значение энергии активации Eа = 1,1 ±0,05 эВ для БР-содержащих полимерных пленок на  = 630 нм.

Исследования по определению эксплуатационных характеристик многослойных структур на основе БР применительно к задачам нейросетевой обработки информации. Измеренная длительность фотоиндуцированных фотохромных изменений локальных значений показателя оптического поглощения/пропускания на 5% составила 102–101с, что для исследованных образцов, содержащих встроенные в планарные волноводы дифракционные решетки ввода/вывода излучения, формирующие световые фронты (55 мм2), воздействующие на функциональные БР-содержащие пленки (толщина 50 мкм), обеспечивает формирование функциональных нейроподобных элементов в количестве 104–105 в 1 мм3 при темпе взаимодействия 107–108 связей в секунду.

Исследование макетных компонентов с голографическими свойствами. Оптическое разрешение для пленок БР штамма D96N составило 1000 лин/мм, а для пленок БР в желатиновой матрице – 500 лин/мм. Для сравнительной оценки голографических характеристик макетных элементов на основе БР определялась эффективность самодифракции, т.е. отношение значения мощности света в первом дифракционном порядке к значению суммарной мощности (60 мВт/см2) света интерферирующих лучей. Отмечено, что при равных условиях более высокую эффективность демонстрируют материалы с большими значениями k570(t).

Рис. 36. Характерная кривая временной зависимости интенсивности излучения, дифрагирующего в первый порядок (1 – момент открытия затвора, 2 – момент закрытия затвора; tд – время жизни дифракционной решетки).

Установлено, что время жизни динамической дифракционной решетки (длительность сигнала на полувысоте tд (рис. 36)) уменьшается при увеличении мощности падающих интерферирующих лучей (от 0,3 с при Р = 25 мВт/см2 до 0,04 с при Р = 176 мВт/см2). С увеличением плотности мощности время нарастания сигнала (с уровня 0,1 до уровня 0,9) уменьшается от 1 с (при Р = 6 мВт/см2) до 0,085 с (при Р = 60 мВт/см2). В качестве примера применения на пленке БР зарегистрирована голограмма прозрачного объекта (мирры) (рис. 37).

Рис. 37. Восстановленное изображение мирры (после прекращения записи) через: а) 1 с; б) 5 с;  в) 10 с; г) 15 с; д) 20 с.

Как следует из динамики изменения контрастности изображения (для лазерного пучка с Р = 5,7 мВт/см2), яркость и контрастность, достаточные для считывания ПЗСкамерой, сохраняются в течение 15 с. Также получены голограммы непрозрачных объектов в режиме записи на отражение с тем же характерным временем жизни 15 с.

Таким образом, экспериментально подтверждена перспективность использования многофункциональных слоистых структур на основе БР для получения голографических интерферограмм в реальном масштабе времени, предварительной обработки изображений, а также записи, хранения и преобразования данных в информационно–измерительных устройствах и приборах электронной техники.

Исследования по определению эксплуатационных характеристик многослойных структур на основе БР применительно к задачам защиты ценных бумаг и товарных маркировок от подделки выполнялись на специально разработанном и изготовленом макете устройства для автоматической идентификации защитных меток, нанесенных на прозрачную (пластик), зеркально отражающую (металлизированную) или рассеивающую (бумага) основу. Достигнутое время надежного приборного распознавания, в зависимости от композиционного состава БР-содержащего слоя, лежит в диапазоне 1,00,01 с, что обеспечивает соответствие темпу работы серийных аппаратов для счета банкнот. Установлено: для приборных методов определения достаточно пленки толщиной 3 мкм, площадью 1 мм2, при расходе БР 5 мкг. Экспериментально подтверждена возможность применения композиционных материалов на основе БР в составе штрих–кода, а так же визуальной идентификации.

Исследования по определению эксплуатационных характеристик многослойных структур на основе БР в качестве индикаторов уровня солнечной освещенности. На имитаторе солнечного освещения исследовались макетные образцы, изготовленные в двух вариантах исполнения (на бумажной и стеклянной основах), обеспечивающих возможность сопоставления результатов визуального и приборного методов. Индикатор (рис. 38, 39) представляет собой размещенный на едином носителе набор многослойных структур, обратимо изменяющих цветовые характеристики под воздействием (30 с) светового потока, соответствующего солнечному по спектральному составу, со следующими значениями плотности мощности 25 Вт/м2, 50 Вт/м2, 100 Вт/м2, 150 Вт/м2 и 200 Вт/м2.

Рис. 39. Схематическое изображение индикатора на бумажном носителе. 1 – бумажная основа; 2 – клеящая основа; 3 – влагонепроницаемая пленка; 4 –адгезионный слой; 5 – БР-содержащие слои; 6 – вспомогательный слой; 7 – слой ламината.
Рис. 38. Внешний вид индикатора солнечной освещенности.

Соответствие уровню освещенности определяется характерным для каждой композиции значением времени жизни интермедиата М412 и достигается введением соответствующего количества модификатора (Na,K)2SiO3-x. Фотоиндуцированное изменение соотношения концентраций интермедиатов М412 и БР570 приводит к изменению пропускания в полосе 500680 нм. Оптимальные результаты получены на установке PROLAMIC100 при ламинировании (80°C, скорость прокатки 37 см/мин) с использованием полиэстера толщиной 175 нм.

Разработка нацелена на создание недорогих надежных легких малогабаритных индикаторов, обеспечивающих оперативную оценку текущего уровня солнечной освещенности и призвана помочь потребителю при подборе солнцезащитного средства.

Исследования компонентов на основе многослойных структур с использованием синтетических фоточувствительных соединений. Выполнена экспериментальная оценка ресурных параметров многослойных структур на основе синтетических фоточувствительных соединений для трехмерной оптической памяти; определены углы ввода излучения в систему волноводов для дифракционных решеток с разным периодом и экспериментально подтверждена возможность независимого ввода излучения в заданные волноводы многослойных структур через дифракционные решетки, расположенные непосредственно друг над другом; определены геометрические параметры огибающей каустики фокусируемого излучения и пороговое значение плотности мощности двухфотонного поглощения используемого для записи материала; осуществлена оптическая запись информации в отдельные слои многослойных структур на основе двухфотонного поглощения; осуществлено параллельное считывание оптической информации из отдельных слоев многослойных структур.

Экспериментальная оценка ресурсных параметров многослойных структур на основе синтетических фоточувствительных соединений для трехмерной оптической памяти. Выполнены ускоренные испытания на безотказность и долговечность предусматривающие форсирование режимов, приводящих к интенсификации физических процессов без изменения основных механизмов отказов. Ускоряющим фактором для большинства механизмов отказов является повышенная температура. В нашем случае, когда стабильность интенсивности люминесценции определяется диффузионными процессами и скоростью химических реакций, разрушающих механизм люминесценции, температура является основным фактором. Из усредненных графиков зависимости интенсивности флуоресценции от времени для хромон-содержащих материалов, хранившихся при температурах 25С и 80С, получено значение энергии активации Eа 0,36 эВ и времени деградации (3 лет) для комнатной температуры при допускаемом ослаблении интенсивности флуоресценции в два раза.

Экспериментальное определение условий независимого ввода излучения в отдельные заданные волноводы многослойных структур через дифракционные решетки, расположенные непосредственно друг над другом. Экспериментально показано: если угол ввода отличается на 1о от резонансного для данной дифракционной решетки, интенсивность «паразитного» излучения, проникающего в волноводы, расположенные на пути потока излучения, составляет <0,1% от интенсивности излучения, введенного в адресуемый волновод. В этом случае между углами ввода 23о–53о с шагом 1о можно разместить 30 вариантов дифракционных решеток. Выявленные ограничения по шагу угла ввода и количеству слоев обусловлены отклонением формы практически используемых дифракционных решеток от синусоидальной, что подтверждается данными исследования профиля решеток на АСМ. Применение более совершенных дифракционных решеток позволит многократно увеличить число независимых по углу ввода волноводов. Кроме того, установлено, что увеличение модового состава в волноводе приводит к расширению углового диапазона ввода излучения до нескольких градусов, в связи с этим, применение одномодовых волноводов предпочтительнее.

Определено пороговое значение плотности мощности двухфотонного поглощения излучения на  = 680 нм для композиционного материала на основе хромона, составившее Рпор 3·108 Вт/см2. Экспериментально установлено, что оптическая система на базе микрообъектива х100 (ЛОМО хв0016) обеспечивает фокусировку излучения лазера в заданный слой с огибающей каустики представленной на рис. 41 и определяет требования к расстоянию между волноводными слоями 15 мкм при толщине волноводного слоя порядка 1–2 мкм.

Рис. 41. Геометрические размеры области двухфотонного поглощения: протяженность 65 мкм, максимальный (30 мкм) и минимальный (10 мкм) диаметры.

Оптическая запись информации в отдельные слои многослойных структур на основе двухфотонного поглощения излучения  = 680±10 нм выполнена на образцах в виде системы одномодовых планарных волноводов. Состав центральных слоев – ПММА с показателем преломления 1,594 с добавками хромона (2%, масс) при толщине 3 мкм, граничные слои толщиной 20 мкм образованы полимерной композицией с показателем преломления 1,457. Использован импульсный лазер с перестраиваемой частотой типа LF114 с титан-сапфитровым преобразователем CF125. Выбор слоя осуществляется путем перемещения микрообъектива с шагом 20 мкм по нормали к плоскости многослойной структуры так, чтобы фокус располагался внутри светочувствительного слоя.

На основании экспериментальных данных выполнена оценка достижимых параметров двухфотонной записи. При использовании оптической системы на базе микрообъектива с апертурой 0,70,85, входным диаметром 2 мм, рабочим отрезком (расстояние от поверхности объектива до фокуса) 0,5 мм и откорректированного на сферическую аберрацию для  = 680 нм и оптический путь 0,5 мм в материале с показателем преломления n = 1,5, размеры зоны двухфотонного поглощения составят: диаметр 1 мкм, протяженность 5 мкм, что обеспечит число слоев записи 100.

Считывание оптической информации из отдельных слоев многослойных структур выполнено путем задания угла ввода возбуждающего флуоресценцию излучения, оптимального для соответствующего индивидуального периода дифракционной решетки (12,5° для  = 0,4 мкм; 36,0° для  = 0,6 мкм; 56,2° для  = 0,8 мкм). Излучение лазера ГКЛ50В на  = 442 нм диаметром 2 мм, плотностью мощности 200 мВт/см2 падает на дифракционную решетку, распространяется по волноводу и поглощается молекулами хромона в тех точках, где он в результате записи переведен в состояние способное флуоресцировать (мах = 520 нм). Излучение массива флуоресцирующих точек (рис. 42) отделяется светофильтром и фиксируется фотоприемной матрицей (параллельное считывание).

а) б) Рис. 42. Микрофотография (микроскоп МСП1) флуоресцирующих точек (а) и 3Dреконструкция флуоресцентного светового фронта (б).


Pages:     | 1 |   ...   | 5 | 6 || 8 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.