Способ измерения коэффициента диффузии парамагнитных частиц

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 19) И 1) 4 О 01 И 13/00, 24/1 О ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ(71) Институт химическОй кинетики и горения СО АН СССР и Институт неорганической химии СО АН СССР (72) С.А. Дзюба, В.И. Попов и Ю. Д. Цветков(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ДИФФУЗИИ ПАРАМАГНИТНЫХ ЧАСТИЦ (57) Изобретение относится к области исследования диффузионных свойств различных материалов методом ЭПР. Цель изобретения - повьппение точности и чувствительности измерений и расширение функциональных воэможнос-,тей. Предложенный способ позволяет измерять малые коэффициенты диффузии-8 2 вплоть до 10 м /с, исследовать диффузию в искусственных и природных минералах, диффузионную проницаемость пластмасс, резин и т.п. В измеряемом образце создают градиент концентрации парамагнитных частиц и производят запись спектров ЭПР в разные моменты диффузионного процесса. Путем наложения спектров ЭПР находят общие для всех спектров точки, т.е; точки, интенсивность которых в ходе диффузии не изменяется. Наличие этих точек позволяет использовать точное решение диффузионного уравнения, 6 справедливое для начальной стадии диффузионного процесса. По этим точкам можно восстановить исходную С до начала диффузионного процесса форму спектра, если она по условиям измерения неизвестна. 3 ил,1272 Кроме того, наличие точек с неиенной интенсивностью расширяет 40возможности способа. В конкретныхситуациях входящую в математическую 3Используют образец в виде двух капель дибутилфталата, в одной иэ которых в концентрации 107 присутствовал растворенный стабильный нитроксильный радикал, Вторая капля ради калов не содержит. Капли приводят в соприкосновение в ампуле. Температуора образца 54 С, вязкость 360 пуаз.Спектр 1 ЭПР фиг.1 представлен в начале эксперимента, спектр 2 ЭПР О по истечении 1 ч диффузионного прооцесса при 54 С, спектр 3 ЭПР - по истечении 6 ч диффузионного процесса при 54 С,В исследуемом образце концентра ция нитроксильных радикалов Сгб -3о =, 4.5 10 м , площадь соприкосновения капель 5 = 28 ммИз математического выражения (1) определен коэффициент диффузии З = 20= 6,2 1 О м /с. Он определяется тангенсом угла наклона прямой (фиг. 2) .При определении коэффициента диффузии по предлагаемому способу толщина образца в расчетах не использу" 25 ется и это позволяет без потери точности сделать ее очень малой и измерять поэтому малые коэффициенты диффузии. Например, если толщину образца сделать 1 мкм, то при этом можно 30 исследовать диффузионные процессы с в несколько раз меньшей диффузионной длиной 231 , для времени отжига т, = 1 сут имеем отсюда 1 =-18 2Ф 1 0 м / с . Минимальная толщина об 35 раэца ограничена только чувствительностью спектрометра. 184 4формулу (1) начальную величину сигнала (0) измерять удается не всегда, например, когда за время установления постоянной температуры отжига диффузия уже частично проходит. Тогда исходный до отжига спектр ЭПР, соответствующий температуре отжига, можно восстановить, измерив его в образце с равномерной концентрацией и сопоставив его с модельными спектрами.Формула изобретенияСпособ измерения коэффициента диффузии парамагнитных частиц, включающий определение зависимости формы спектров ЭПР от концентрации в образцах с равномерным распределением частиц, создание в измеряемом образце градиента концентрации частиц и запись спектров ЗПР в разные моменты времени диффузионного процесса, сопоставление спектров ЭПР, записанных в разные моменты диффузионного процесса, с модельными спектрами, рассчитанными на основе решения диффузионного уравнения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и чувствительности измерений и расширения функциональных возможностей, спектры ЗПР записывают друг на друга так, чтобы вдоль оси развертки магнитного поля отношение напряженности магнитного поля к частоте генератора спектрометра было одинаковым и нулевые линии по обеим сторонам спектра совпадали, затем находят общие для всех спектров точки, по которым восстанавливают исходную до начала диффузионного процесса форму спектра ЭЛР.)/ а едоров Решетник рек Заказ 6330/40В изводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,Составитель А. едактор М. Бланар Техред В.Кадар