Модификация метода капиллярных волн

Аннотация

Метод капиллярных волн широко распространен для исследования поверхностных свойств жидкости. Тем не менее, этот метод практически не реализуется в современных коммерческих тензиометрах, что связано как с ограничениями, накладываемыми способами возбуждения и измерения характеристик волны, так и с трудоемкостью его практической реализации. В работе предложена модифицированная версия метода капиллярных волн, позволяющая обойти существующие ограничения и недостатки. Основными особенностями предлагаемой модификации являются акустическая генерация волны и интерферометрический способ восстановления 3D профиля межфазной поверхности. В качестве источника колебаний использован динамик с регулируемой частотой и амплитудой вибраций. Акустические колебания передаются при помощи волновода и создают сосредоточенный источник возмущений давления вблизи границы раздела исследуемой жидкости. Использование интерферометра Физо и метода пространственного сдвига фаз позволяют измерять отклонения формы поверхности с точностью до 5 нм. Для расчета длины волны и коэффициента затухания полученный профиль поверхности аппроксимировался уравнением затухающей цилиндрической волны. Погрешность в определении величины поверхностного натяжения предложенным методом составляет 0.3 %. Измеренные величины поверхностного натяжения совпадают с табличными и определенными в ходе эксперимента другими тензиометрическими методами на сертифицированных коммерческих установках. Бесконтактный способ возбуждения волны и необходимый малый объем исследуемой жидкости открывают перспективы использования предлагаемого метода для изучения свойств магнитных и биологических жидкостей, а также реологических исследований в физической химии поверхностных явлений.