Исследование свойств магнитных жидкостей методом светорассеяния (стр. 11 )

 

где для идеального газа , а для взаимодействующих частиц .

Воспользовавшись теорией Орнштейна – Цернике [ Теория электрооптических явлений в неполярных жидкостях //ЖЭТФ. – 1947. – Т. 17, вып. 6 – С. 489-506], ему удалось получить для однодоменных частиц магнетита со средним размером 11 нм  при  объемной концентрации частиц 0,1 % и температуре 300 К значение коэффициента .

Согласно нашим оценкам, если рассматривать эллипсоид вращения, состоящий из двух объединившихся частиц, размер которых порядка 10 нм, соотношение осей то , что в 23 раза превосходит результат, полученный при соотношении осей .

Понятно, что это оценки лишь по порядку величины, но если учесть, что в жидкости существуют агрегаты не только из двух частиц, но из 3, 4 и т. д., то результаты по рассеянию света могут быть объяснены в модели цепочечных агрегатов частиц.

Зависимость коэффициента деполяризации от концентрации.

Одним из возможных путей изучения механизма светорассеяния является исследование динамики рассеяния света в импульсных электрических и магнитных полях.

Схема экспериментальной установки, предназначенной для изучения процессов рассеяния света магнитной жидкостью в импульсных магнитных полях, представлена на рисунке 4.

  3  2 

  4  5 

  Н 

  1  Р  7 

  Р/  6

  11

  8 

  Rдоб

  12 

  9

  10 

Рис.4  Экспериментальная установка для изучения рассеяния света в импульсных магнитных полях.

Она представляет собой кювету цилиндрической формы 3, изготовленную из стекла и расположенную в области однородного магнитного поля катушек Гельмгольца 2, создающих магнитное поле напряженностью до 8 кА/м. Источником света служит гелий-неоновый лазер 1 с длиной волны 632,8 нм. Для создания импульсов магнитного поля используется генератор напряжения прямоугольной формы 8, управляющий работой транзисторного ключа. На базу транзистора 9 подается управляющий импульс напряжения прямоугольной формы амплитудой порядка 9 В. Форма импульса магнитного поля контролируется по форме тока, протекающего в катушках, при помощи электронного осциллографа С – 65 А (11), включенного параллельно добавочному сопротивлению 12, величиной 1 Ом.

Регистрация рассеянного света производилась при помощи фотоэлектронного умножителя ФЭУ – 27 при различных углах наблюдения . Сигнал с ФЭУ усиливался с помощью усилителя постоянного тока 5 и подавался на вход запоминающего осциллографа 6. Плоскость поляризации падающего света РР/ была установлена перпендикулярно плоскости наблюдения.

По полученным данным были построены кривые нарастания интенсивности и кривые  уменьшения интенсивности рассеянного света со временем, после выключения магнитного поля. Используя эти кривые можно рассчитать  коэффициент вращательной диффузии , а затем найти гидродинамический диаметр частицы из соотношений:

  ,  ,  ,  ,

где Дж/К, , .        

Подставляя полученные данные в конечную формулу, находим, что .

Таким образом, можно сделать вывод, что рассеяние света МЖ  в магнитном поле определяется агрегатами, состоящими из нескольких десятков частиц.

ЦИТИРУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

, , Анализ малоуглового рассеяния поляризованных нейтронов в ненамагниченных феррожидкостях // ЖЭТФ. – 1986. –  Т. 91, вып. 2(8). – С. 531-541. , , Магнитные жидкости. – М.: Химия, 1989. – 240 с. Приготовление феррожидкостей // Коллоидный журнал. – 1973. – Т.35, №6. – с. 1141. Эффекты взаимодействия частиц в дисперсных ферромагнетиках: Автореф. дис. … докт. хим. наук. Л.: ЛТИ, 1971. Магнитооптический эффект агрегирования в поперечном электрическом  поле // Коллоид. Журнал. – 1970. – Т. 32.  №2. – с. 307. , Достижения в области получения и применения ферромагнитных жидкостей /ЦНИИ «Электроник». – М., 1979. – 60 с. , , Магнитные жидкости. – Рига: Зинатне, 1986. – 386 с. оглощение и рассеяние света малыми частицами: Пер с англ. – М.: Мир, 1986. – 664 с. Курс коллоидной химии. – М.: Химия, 1976. – 512 с. Рассеяние света в газах, жидкостях и твердых растворах. Л.: ЛГУ, 1977, 320 с. Стабилизация углеводородных феррожидкостей поверхностно-активными веществами. Дис. … канд. физ.-мат. наук. – Л., 1976. – 135 с. Эффекты взаимодействия частиц и структурно-кинетические процессы в магнитных коллоидах: Автореф. … докт. физ.-мат. наук. – Ставрополь, 1999, 35 с. , , Исследование структуры разбавленных магнитных жидкостей по анизотропному рассеянию. Магнитная гидродинамика, 1987, №2, С. 63-66. Эффективная магнитная проницаемость агрегированной феррожидкости: влияние фрактальных агрегатов // Сб. научных Трудов 10 международной конференции по магнитным жидкостям 2002. C.142-147. К теории кинетических явлений в умеренно концентрированных магнитных жидкостях //Коллоидный журнал. – 1995. – Т. 57, №3. – С. 335 – 341. , К теории динамических свойств неразбавленных магнитных жидкостей. Эффект цепочечных агрегатов // Магнитная гидродинамика. – 1998. – Т.34. №4. – С. 324 – 335. , , Фазовые переходы в магнитореологических суспензиях // Сб. науч. Трудов 10 международной конференции по магнитным жидкостям 2002. – C. 124-128 Оптика. М.: Наука, 1976.- 928 с. Магнитные жидкости в машиностроении / и др.: Под общей ред. , . – М.: Машиностроение. 1993. -  272 с. , Поглощение ультразвука в магнитной жидкости с эллипсоидальными агрегатами // Магнитная гидродинамика. – 1997. – Т. 33, №1. – С. 30-34. , Оптический метод обнаружения агрегатов в разбавленных магнитных коллоидах // Сборник научных трудов 10-й Международной Плесской конференции по магнитным жидкостям. Иваново: Изд-во ИГЭУ, 2002. – С. 162 – 167. , Расслоение магнитных жидкостей: условия образования и магнитные свойства капельных агрегатов // Известия АН СССР сер. физ.- 1987. – Е. 51б №6. – С. 1081-1087. еррогидродинамика. – М.: Мир. 1989. – 357 с. Молекулряно-кинетический механизм электро - и магнитооптических явлений в магнитных жидкостях. Дис. … доктора физ.-мат. наук. – Ставрополь, 1996. – 319 с. Деполяризация света рассеянного магнитной жидкостью // Коллоид. Ж. – 1984. – Т. 46, №5. – С. 955-960. агнитные жидкости. – М.: Мир, 1993. – 272 с.  Молекулярное рассеяние света. М.: Наука, 1965. – 512 с. Магнитные жидкости. – Минск: Вышейшая  школа., 1988. – 184 с. Физическая энциклопедия / Гл. ред. . – М.: Сов. энциклопедия. – Т.2. 1990. – С. 673 – 675. Курс коллоидной химии. – М.: Химия, 1982. – 400 с. Образование  и  свойства  крупных  конгломератов магнитных частиц // Магнитная гидродинамика. – 1983. - №3. – С.  3 – 11. Термодинамическая устойчивость магнитных жидкостей // Магнитная гидродинамика. – 1982. - №2. – C. 42 – 48. К вопросу о причинах образования микрокапельных агрегатов в коллоидных системах ферромагнетиков // Магнитная гидродинамика. – 1987 . - № 3. – C. 143-145. Возникновение агрегатов как фазовый переход в магнитных коллоидах /В кн.: физические свойства магнитных жидкостей. – Свердловск. – 1983. – C. 42 – 49. Магнитные жидкости //Успехи физических наук. – 1974. – Т. 112. – С. 427 – 458. Рассеяние света растворами полимеров и свойства макромолекул. – Л.: Наука, 1986, 288 с. Bean C. P., Livingston I. D.  Superparamagnetism  // J. Appl. Phys. – 1959. – V. 30S  №4. – P. 120S – 129S. Berkowitz, Zahut J. A., Van Buren C. E. Properties of magnetic fluid particles. //Transactions of Magnetic – 1980. V. 16. №2. – P. 184 – 190. Brown W. E. Magnetic interactions of superparamagnetic particles // J. Appl. Phys. – 1967. – V. 38, №3. – P. 1017 – 1018. Brown W. F. Themal fluctuations of a single-domain particle //Phys. Rex. – 1963. – V. 130. №5. – P. 1677 – 1686. Chikazumi S., Taketomi S., Ukita M., Mizukami M., Miyajima Н., Setogawa M., Kurihara Y. Physics of magnetic fluids // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. – 1987. – V. 65. – P. 245-251. Hayes C. K. Observation of association a ferromagnetic colloid // Journal of Colloid and Interface Science. – 1975. – V. 52, №2. – P. 239-243. Jordan P. C. Field dependent chain formation by ferromagnetic colloids // Molecular Physics. – 1979. – V. 38. №3. – p. 769 – 780. Martinet Т. A. Birefrigence at dichroisme lineaire des ferrofluids sous champ magnetique // Rheologiec Acta. – 1974. – V. 52. №3. – P. 260 – 264. R. V. Mehta Scattering and polarization of light by magnetic fluids // IEEE. Transaction on Magnetic. – 1980. – V. – MAG-16. №2. – P. 203-206. Neel Z. Influence des fluctuations thermiques sur l’aimantation de grains ferromagnetiques tres fins. //Acad des plet rendu. – 1949. – V. 228, №8, - Р. 664 – 666. Neel Z. Theoric du triage magnetique ferromagnetiques on grains fins avec application soux terres  cuites // Ann. Geophys. – 1949. V. 5. №2. – P. 99 – 120. Neitzel U.,Barner K. Optical measurement on ferromagnetic colloids // Physics letters. – 1977. – V.63, №3. – P.327-329. Sano K., Doi M. Theory of agglomeration of ferromagnetic particles in magnetic fluids //J. Phys. Soc. Jap. – 1983. – V. 52. №8. – P. 2810 – 2815 Scholten P. C. The origin of magnetic birefringence and dichroism in magnetic fluids // IEEE Translations Magnetics Vol Mag-16, 1980, №2, P. 221-225. Taketomi S., Takahashi H., Inaba N., Miyajim H. Experimental and Theoretical Investigations on Agglomeration of Magnetic Colloid Particles in Magnetic fluids // Journal of the Physical Particles in Magnetic fluids // Journal of the Physical Society of Japan. – 1991. V. 60, №5. – P. 1689-1707. Wayen Reed, Janson H. Fendler. Anisotropic aggregates as the origin of magnetically induced dichroism in ferrofluids // J. Appl. Phys. 59(8), 15 April 1986, P. 2914 – 2924.