Лазерная оптико-акустическая диагностика неоднородных коллоидных растворов и композиционных материалов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.21, кандидат наук Соколовская Юлия Глебовна

• Соколовская Юлия Глебовна
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Соколовская Юлия Глебовна

Введение

Глава 1. Обзор литературы по лазерной оптико-акустической диагностике структуры и свойств неоднородных конденсированных сред

§1.1 Оптико-акустический эффект. Механизмы возникновения

§1.2 Исследование оптических свойств конденсированных сред ОА-методами. ОА-спектроскопия

§1.3 Исследование теплофизических свойств конденсированных сред ОА-методами. Исследование фазовых переходов

§1.4 Исследование фотоактивных процессов

§1.4 Исследование акустических свойств с помощью ОА-методов. Лазерный ультразвук. Широкополосная акустическая спектроскопия

Глава 2. Лазерное оптико-акустическое возбуждение ультразвука в жидкостях и твердых телах. Теоретическое описание

§ 2.1 Лазерное термооптическое возбуждение ультразвука в жидкостях. Передаточные функции

§ 2.2 Термооптическое возбуждение ультразвука в теплопроводящих и нетеплопроводящих твердых телах. Передаточные функции

§ 2.3 Трансформация широкополосных акустических импульсов при распространении в среде

§ 2.4 Лазерные источники «стандартных» импульсов продольных акустических волн и их применение для диагностики структуры и свойств конденсированных сред

§ 2.5 Методы регистрации оптико-акустических сигналов

Глава 3. Лазерная оптико-акустическая диагностика поглощения и экстинкции света в неоднородных коллоидных растворах

§ 3.1. Постановка задачи

§ 3.2. Экспериментальная установка для измерения коэффициента экстинкции света в жидкостях лазерным оптико-акустическим методом

§ 3.3. Измерение коэффициента поглощения света в молекулярных растворах

§ 3.4. Ферромагнитные жидкости: структура, особенности, применение

§ 3.5. Исследованные магнитные жидкости

§ 3.6 Исследования пространственного распределения коэффициента экстинкции света в магнитных жидкостях. Влияние типа акустической границы

§ 3.7 Изменение пространственного распределения коэффициента экстинкции света в магнитных жидкостях со временем лазерным ОА-методом

Глава 4. Исследование пористых углепластиковых композиционных материалов с использованием лазерного оптико-акустического метода

§ 4.1 Полимерные композиционные материалы: свойства, методы изготовления, применение. Пористость

§ 4.2 Связь пористости с акустическими и упругими свойствами материала

§ 4.3 Широкополосный акустический спектрометр с лазерным источником ультразвука

§ 4.4 Проверка выполнения соотношений Крамерса-Кронига для коэффициента затухания и дисперсии продольных акустических волн в углепластиках

§ 4.5 Влияние пористости на затухание и дисперсию фазовой скорости продольных акустических волн в углепластиках

§ 4.6 Измерение пористости углепластиков при одностороннем доступе к образцу

§4.7. Количественная оценка пористости углепластиков по измеренной величине их акустического импеданса ОА-методом

§4.8. Измерение пористости углепластиковых образцов по величине скорости продольных акустических волн

Глава 5. Диагностика состава углепластиков с использованием лазерного оптико-акустического метода

§ 5.1 Оценка содержания матрицы и наполнителя в углепластике. Актуальность задачи

§5.2 Методика измерения объемного содержания полимерной матрицы в углепластике.

§ 5.3 Измерение объемного содержания матрицы в образцах углепластика

§ 5.4 Измерение объемного содержания полимерной матрицы в углепластиковой конструкции

Заключение

Благодарности

Публикации автора по теме диссертации

Список литературы

Введение

Общая характеристика работы

Диссертационная работа посвящена лазерному оптико-акустическому исследованию структуры, оптических и акустических свойств неоднородных конденсированных сред. Экспериментально исследованы оптические свойства ферромагнитных жидкостей, показана возможность восстановления пространственного распределения коэффициента экстинкции света. Исследованы акустические свойства полимерных композиционных материалов, предложены и реализованы методы количественной оценки их пористости и состава.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Лазерная оптико-акустическая диагностика неоднородных коллоидных растворов и композиционных материалов»

Актуальность работы

В настоящее время разработка и усовершенствование неразрушающих методик исследования структуры и физических свойств неоднородных конденсированных сред имеет высокое фундаментальное и прикладное значение для многих областей науки и техники. Среди часто используемых современных методов диагностики структуры и свойств конденсированных сред стоит выделить две группы методов: оптические и акустические методы. Оптические и акустические свойства среды напрямую связаны с ее структурой. Величины коэффициентов поглощения, рассеяния и экстинкции света, их пространственное распределение, спектры поглощения и отражения несут информацию об искомых особенностях структуры исследуемой среды. Для молекулярных растворов это концентрация и наличие примесей, для коллоидных растворов - размер частиц и пространственная неоднородность их распределения, наличие агрегатов, для твердых тел - состав, анизотропия и т.д. Помимо использования оптических свойств как средства получения информации о структуре, иногда необходимо одновременно иметь информацию и о структуре среды, и о ее количественных оптических характеристиках (например, коэффициенты поглощения и отражения света, что актуально, например, для исследования материалов, применяемых в оптических устройствах). Следовательно, актуальна задача исследования оптических свойств жидкостей и твердых тел и их связи со структурой среды и динамикой ее изменения.

Акустические свойства среды, такие, как скорость и затухание ультразвука, их частотные зависимости, акустический импеданс также несут ценную информацию о структуре исследуемого объекта: вязкости и плотности жидкостей, составе, плотности и пористости твердых тел, наличии в них дефектов. Таким образом, исследование связи акустических свойств материала и его структуры является важным для разработки и усовершенствования различных методик неразрушающего контроля материалов. В

настоящий момент это особенно актуально для задач машиностроения, авиации, ракетно-космической отрасли.

Как оптические свойства (коэффициенты поглощения и экстинкции света), так и акустические свойства (скорость и затухание акустических волн) среды могут быть исследованы методами лазерной оптико-акустической (ЛОА) диагностики. Данный способ диагностики основан на лазерном возбуждении акустических волн в исследуемой среде при поглощении в ней импульсного или модулированного по интенсивности непрерывного лазерного излучения [1,2]. При тепловом (термоупругом) механизме возбуждения звука при поглощении лазерного импульса в среде происходит неоднородный нестационарный нагрев приповерхностного слоя этой среды, последующее тепловое расширение которого приводит к возникновению механических напряжений в среде и генерации звука. Этот механизм играет основную роль в оптически-поглощающих жидкостях и слаботеплопроводящих твердых телах при умеренной интенсивности лазерного излучения (менее 108-109 Вт/см2). Известно, что временная форма и амплитуда возбуждаемого в исследуемой среде оптико-акустического (ОА) сигнала определяется как параметрами поглощенного лазерного излучения (длительностью импульса, интенсивностью, временной формой импульсов), так и оптическими, теплофизическими и акустическими свойствами поглощающей среды (коэффициентами поглощения и рассеяния света, теплоемкостью, температуропроводностью, температурным коэффициентом объемного расширения среды, скоростью звука) [1].

Одной из актуальных задач, которую можно решить методами ЛОА-диагностики, является исследование коллоидных растворов, в частности, их оптических свойств и степени однородности их структуры. Форма фронта возбуждаемого ОА-сигнала зависит от величины коэффициента экстинкции лазерного излучения в среде и его пространственного распределения, что дает возможность измерять ОА-методом коэффициент экстинкции как в пространственно-однородных по структуре и оптических свойствам средах, так и в средах, имеющих пространственную неоднородность структуры и свойств. В настоящей работе были исследованы коллоидные растворы -ферромагнитные жидкости (ФЖ), состоящие из наночастиц магнетита, несущей жидкости и стабилизатора. Такие жидкости находят широкое применение в прикладной науке и технике. На основе ФЖ могут быть изготовлены различные датчики: датчики магнитного поля, давления, угла наклона и т.д. [3]. Отдельно стоит отметить применение ФЖ в оптике для изготовления устройств с управляемыми оптическими свойствами: модуляторов, оптических решеток, фильтров, затворов [4-5]. Кроме того, в настоящее время ведутся разработки по применению ФЖ в медицине для доставки лекарств, магнитной

5

гипертермии, а также в качестве контрастного средства [3,4]. Важной проблемой, связанной с использованием ФЖ в оптических устройствах, является неоднородность их структуры, а также проблема стабильности ФЖ как коллоидной системы. Значительная неоднородность распределения частиц по глубине, а также возникновение многочастичных агрегатов может существенно влиять на оптические свойства ФЖ и, следовательно, на возможность их применения в оптике. Исследование структуры ФЖ может проводиться, например, с помощью электронной микроскопии (ЭМ) [6]. Однако ЭМ дает только возможность оценки размеров частиц и выявления агрегатов, и не позволяет проанализировать распределение частиц по глубине многочастичных слоевжидкости. Оптические методы также ранее уже находили применение для исследования ФЖ. Распределение частиц магнетита по размерам может оцениваться по интенсивности рассеянного в жидкости света (методы статического и динамического рассеяния света) [4-6], а двойное лучепреломление, вызванное наличием внешнего магнитного поля, несет информацию о поведении частиц ФЖ в этом поле [4,5]. Однако в подобных работах не учитывалась неоднородность свойств по глубине слоя жидкости и ее зависимость от типа жидкости и границы, а также изменение оптических свойств со временем. Для задач использования ФЖ в оптических устройствах целесообразно иметь возможность восстановления распределения величины коэффициента экстинкции излучения (зависящего от пространственного распределения частиц) по глубине жидкости, а также выявления зависимости этого распределения от типа жидкости, концентрации наличия границы и т.д. Таким образом, актуальной задачей является восстановление пространственного распределения оптических свойств ФЖ, а также обнаружение деградации их структуры и свойств со временем. В настоящей работе эти задачи предлагается решать с помощью ЛОА-диагностики.

Другой актуальной задачей, которую можно решить ЛОА-методами, является неразрушающий контроль структуры и свойств конструкционных материалов, в частности, полимерных композиционных материалов (ПКМ). Одними из наиболее часто используемых в авиации, ракетостроения и судостроении ПКМ являются углепластики -слоистые композитные материалы на основе полимерной матрицы и углеродного волокна. Для производства и применения углепластиков важно контролировать равномерность объемного содержания матрицы и наполнителя, а также уровень пористости материала. Это необходимо для модернизации технологий производства композитов, а также для предсказания поведения конструкции из композиционного материала в процессе эксплуатации под действием нагрузок. Для оценки объемного содержания матрицы в полимерных композитах традиционными методами являются травление и выжигание,

недостатки которых состоят в том, что они не позволяют оценить локальность и разброс содержания матрицы. Пористость ПКМ часто оценивается методом рентгеновской компьютерной томографии, методами гидростатического взвешивания и капиллярными методами, а также различными видами ультразвуковых методов [7,8]. Однако методы гидростатического взвешивания и капиллярные методы не дают информации о локальном распределении внутренней пористости. Рентгеновская томография дает информацию о величине локальной пористости исследованной области и о распределении пор по размерам, но при этом имеются трудности с исследованием крупногабаритных деталей и конструкций. Преимущество ультразвуковых методов состоит в большей оперативности и возможности исследовать конструкции и детали без их вывода из эксплуатации. Измерение фазовой скорости и коэффициента затухания продольных ультразвуковых волн или акустического импеданса может использоваться для оценки пористости материала и его процентного состава.

Традиционные ультразвуковые методики, основанные на пьезоэлектрическом возбуждении зондирующих акустических сигналов, имеют определенные трудности при создании коротких и мощных импульсов с широкой полосой частот мегагерцового диапазона [9], необходимых для исследования пористых углепластиков. Лазерное ОА-возбуждение акустических импульсов позволяет создавать источники ультразвуковых импульсов с заданной амплитудой и временной формой, определяемой параметрами лазерного излучения и свойствами самого источника. Использование лазерных импульсов наносекундной длительности дает возможность возбуждать короткие (длительностью десятки-сотни наносекунд, зависящей также от свойств ОА-источника) и мощные зондирующие импульсы с амплитудой до сотен мегапаскалей и широкой полосой частот до десятков-сотен мегагерц. Это является значительным преимуществом ОА-методики относительно пьезоэлектрических излучателей. Это позволяет реализовать систему лазерно-ультразвукового (ЛУ) неразрушающего контроля пористости и состава углепластиков. Ранее подобные ЛУ-методы использовались другими авторами для измерения размеров кристаллических зерен в различных сплавах, определения упругих модулей металломатричных композитов и обнаружения усталостных изменений [10,11].

Таким образом, степень разработанности темы является достаточной, чтобы обеспечить востребованность исследований и методологию, но оставляет не полностью решенными ряд актуальных задач.

Цели и задачи

Целью данной работы является:

1. Исследование пространственного распределения коэффициента экстинкции лазерного излучения в пространственно-неоднородных коллоидных средах (на примере ферромагнитных жидкостей) с использованием лазерного оптико-акустического метода.

2. Разработка методов количественного анализа локальной пористости и объемного содержания полимерной матрицы в углепластиках с использованием широкополосной акустической спектроскопии с лазерным источником ультразвуковых волн.

Конкретные задачи, решаемые в данной работе:

1. Экспериментальное исследование пространственного распределения коэффициента экстинкции лазерного излучения (на длине волны 1064 нм) в ферромагнитных жидкостях при двух различных типах акустической границы

2. Экспериментальное исследование изменения величины и пространственного распределения коэффициента экстинкции со временем в нестабильных ферромагнитных жидкостях

3. Экспериментальная проверка выполнения локальных дисперсионных соотношений Крамерса-Кронига в ограниченной полосе частот для коэффициента затухания и фазовой скорости продольных акустических волн в полимерных композиционных материалах с использованием широкополосной акустической спектроскопии с лазерным источником

4. Экспериментальное исследование влияния пористости на дисперсию фазовой скорости продольных акустических волн в углепластиках с использованием широкополосной акустической спектроскопии с лазерным источником

5. Разработка методов оперативной оценки локальной пористости углепластиков и ее распределения в материале с использованием лазерного источника ультразвука.

6. Разработка метода определения объемного содержания полимерной матрицы в углепластиках и равномерности ее распределения с использованием лазерного источника ультразвука

Объект и предмет исследования

Объектами исследования являлись коллоидные растворы - ферромагнитные

жидкости, а также полимерные композиционные материалы на основе углеродных

волокон (углепластики). Предметами исследования являлись методы диагностики

коэффициента экстинкции света в ферромагнитных жидкостей и его изменения со

временем, а также методы диагностики акустических свойств углепластиков (скорости звука, коэффициента затухания и акустического импеданса) и связь акустических свойств и структуры углепластика.

Методы исследования

Коэффициент экстинкции света в ФЖ измерялся лазерным оптико-акустическим методом по временному профилю фронта возбуждаемого в жидкости ОА-сигнала, использовалась схема прямой регистрации сигналов. Наличие агрегатов частиц в ФЖ было проверено методом сканирующей электронной микроскопии. Дисперсию и затухание продольных акустических волн в углепластиках были получены по амплитудным и фазовым спектрам импульсов продольных акустических волн, прошедших через образцы, с помощью акустического спектрометра с лазерным источником широкополосных зондирующих импульсов (с прямой схемой регистрации сигналов). Пористость и состав углепластиков оценивались по величинам фазовой скорости продольных акустических волн и величинам акустического импеданса материала, измеренным с использованием лазерно-ультразвукового дефектоскопа (рефлектометра), работающего по косвенной схеме регистрации акустических сигналов. Проводилось сравнение полученных результатов с расчетными данными изготовителя материалов и данными рентгеновской томографии.

Научная новизна

1. Лазерным оптико-акустическим методом проведена диагностика оптических свойств ферромагнитной жидкости с объемной концентрацией наночастиц магнетита 0.35%-4.2% с высоким пространственным разрешением и впервые показано, что неоднородность распределения коэффициента экстинкции лазерного излучения (на длине волны 1064 нм) с глубиной зависит от типа акустической границы, свойств несущей жидкости, а также от концентрации частиц.

2. Впервые продемонстрировано использование лазерного оптико-акустического метода для наблюдения изменения коэффициента экстинкции лазерного излучения в разбавленных ферромагнитных жидкостях на водной основе (с концентрацией магнетита 0.35%-4.2%) с течением времени.

3. Впервые проведена проверка выполнения локальных соотношений Крамерса-Кронига между затуханием и фазовой скоростью продольных ультразвуковых волн в ограниченном частотном диапазоне для беспористых и малопористых полимерных композиционных материалов и полимерной матрицы.

4. Показана возможность использования широкополосных зондирующих ультразвуковых импульсов, возбуждаемых лазерным излучением наносекундной длительности в специально подобранном оптико-акустическом источнике, для получения частотных зависимостей фазовой скорости и коэффициента затухания продольных акустических волн в углепластиках, исследовано влияние пористости на дисперсию фазовой скорости.

5. Представлен метод измерения акустического импеданса для оценки пористости углепластиков, основанный на лазерном оптико-акустическом возбуждении широкополосных импульсов продольных акустических волн.

6. Представлен метод измерения объемной концентрации полимерной матрицы и углеродного наполнителя в углепластиках по величине фазовой скорости продольных акустических волн основанный на лазерном оптико-акустическом возбуждении широкополосных зондирующих импульсов.

Практическая ценность

1. Представленный лазерный оптико-акустический метод восстановления пространственного распределения коэффициента экстинкции лазерного излучения может быть полезен для изучения оптических свойств ферромагнитных жидкостей с целью разработки оптических устройств на их основе, а также может быть использован для оценки стабильности ферромагнитных жидкостей, полученных по новым технологиям, и жидкостей с новым типом стабилизатора или несущей жидкости. Наличие связи между концентрацией частиц и оптическими свойствами магнитной жидкости дает возможность использовать данный метод для определения объемного содержания магнетита в жидкости. Кроме того, данный метод может быть использован для анализа изменений оптических свойств ферромагнитных жидкостей во внешних электромагнитных полях. Метод возможно применять и для анализа структуры и оптических свойств других коллоидных сред, в том числе биологических.

2. Полученные эмпирические соотношения для связи пористости и относительной дисперсии фазовой скорости продольных акустических волн в углепластиках могут быть использованы для оперативной неразрушающей оценки пористости композитов. Подобные результаты могут быть полезны как для контроля качества получаемых материалов с целью модернизации технологий изготовления, так и для предсказания поведения конструкций и деталей из данного материала под действием внешних нагрузок.

3. Представленный лазерный оптико-акустический метод определения пористости материала на основе измерения его акустического импеданса, не требующий определения объема и массы исследуемого объекта, может быть использован для диагностики композитных конструкций сложной формы.

4. Предложенный лазерный оптико-акустический метод количественной оценки объемного содержания полимерной матрицы в углепластиках может быть использован как для тестирования контрольных образцов, так и для контроля реальных композитных конструкций.

Защищаемые положения

1. Лазерный оптико-акустический метод позволяет восстановить неоднородное распределение коэффициента экстинкции лазерного излучения по глубине ферромагнитной жидкости. При длине волны излучения 1064 нм максимально возможная глубина зондирования составляет от 200 мкм (при объемной концентрации магнетита 4.2%) до 1700 мкм (при объемной концентрации магнетита 0.35%).

2. При акустически жесткой границе в приповерхностном слое ферромагнитной жидкости толщиной 1000-1700 мкм наблюдается более существенный рост коэффициента экстинкции лазерного излучения с глубиной по сравнению со случаем свободной границы, а также появляется нелинейная зависимость коэффициента экстинкции от концентрации жидкости на глубинах около 200 мкм и более (для концентраций магнетита 0.35-3.5%).

3. Наблюдаемое уменьшение величины коэффициента экстинкции лазерного излучения (на длине волны 1064 нм) и изменение его пространственного распределения со временем в разбавленной ферромагнитной жидкости на водной основе (с концентрацией 0.35%-4.2%) происходит вследствие агрегации наночастиц магнетита.

4. Амплитудно-частотный спектр ультразвукового импульса, возбуждаемого лазерным излучением наносекундной длительности в специально подобранном оптико-акустическом источнике (с коэффициентом поглощения излучения -450 см-1 на длине волны 1064 нм), позволяет измерять частотные зависимости коэффициента затухания и фазовой скорости продольных акустических волн в частотном диапазоне 1-10 МГц для углепластиков толщиной до 13 мм.

5. Величина дисперсии фазовой скорости продольных акустических волн в углепластике в частотном диапазоне 1 -10 МГц увеличивается с ростом его пористости (от 60 м/с при пористости 0.1% до 350 м/с при пористости 4.2%).

6. Использование лазерного источника ультразвуковых импульсов позволяет реализовать методы измерения акустического импеданса и средней скорости звука в углепластиках для количественной оценки пористости и содержания полимерной матрицы.

Достоверность результатов

Результаты работы являются в достаточной мере обоснованными и достоверными. Достоверность экспериментальных результатов подтверждается согласованием полученных результатов с известными литературными данными, соответствием результатов априорной информации и теоретическим расчетам, а также воспроизводимостью результатов. Достоверность результатов исследования структуры магнитных жидкостей также подтверждается электронной микроскопией, достоверность оценки пористости углепластиков подтверждается результатами рентгеновской томографии.

Апробация работы

Результаты, вошедшие в настоящую работу, докладывались на следующих всероссийских и международных конференциях: «5th International Symposium on LaserUltrasonics and Advanced Sensing (LU2016)», (Австрия, Линц, 2016), «13th School on Acousto-Optics and Applications» (Москва, НИТУ МиСиС, 2017), международных конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых по фундаментальным наукам «Ломоносов - 2016» и «Ломоносов - 2017» (Москва, МГУ, 2016 и 2017), Третьей международной конференции «Деформирование и разрушение композиционных материалов и конструкций», (Москва, ИМАШ РАН, 2018), «20th International Conference on Photoacoustic and Photothermal Phenomena», (Москва, 2019), XXXII-ой сессии Российского акустического общества (Москва, АКИН РАН, 2019), «Ломоносовские чтения», секция физики (Москва, МГУ, 2019, 2020, 2021), XVII и XVIII Всероссийской школе-семинаре «Волновые явления в неоднородных средах» имени А.П. Сухорукова (Москва, МГУ, 2020 и 2021), XXIV Международной конференции «Новое в магнетизме и магнитных материалах» (Москва, МИРЭА, 2021), а также на семинаре кафедры общей физики и волновых процессов физического факультета МГУ. Основные результаты изложены в печатных работах [А1-А30].

Публикации

Основные результаты диссертации опубликованы в 30 печатных работах, в том числе в 14 статьях в журналах Scopus, WoS, RSCI [А1-А14], 3 статьях в научных журналах из перечня ВАК РФ [А15-А17], а также в 13 публикациях в сборниках трудов конференций [А18-А30]. Полный список работ приведен в конце автореферата.

Личный вклад автора

Представленные в работе результаты получены автором лично или в соавторстве при его непосредственном участии. Автором лично были проведены эксперименты по лазерной оптико-акустической диагностике ферромагнитных жидкостей и углепластиков, проведена обработка полученных данных. Обсуждение результатов проводилось совместно с соавторами, все публикации были подготовлены при определяющем участии автора.

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения и списка цитируемой литературы. Общий объем работы составляет 181 страницу, включая 77 рисунков и 10 таблиц. Список цитируемой литературы включает 197 наименований.

Содержание работы

Первая глава содержит обзор литературы, посвященной методам лазерной оптико-акустической диагностики структуры и свойств неоднородных конденсированных сред. В §1.1 описаны механизмы лазерного возбуждения звука в средах. §1.2 посвящен исследованию оптических свойств конденсированных сред ОА-методами, в частности, с помощью ОА-спектроскопии. Приведены примеры работ, посвященных применению ОА-методики для исследования оптических свойств жидкостей и твердых тел. В §1.3 приведен обзор работ по применению ОА-методов для измерений теплофизических параметров конденсированных сред, а также для обнаружения фазовых переходов и оценки степени кристаллизации исследуемого вещества. В §1.4 кратко описано применение ОА-эффекта для исследования фотоактивных сред. §1.5 посвящен исследованию акустических свойств конденсированных сред с помощью ОА-методов.

Во второй главе представлено теоретическое описание теплового механизма лазерного оптико-акустического возбуждения ультразвука в жидкостях и твердых телах. В § 2.1 описано термооптическое возбуждение ультразвука в жидкостях на основе метода передаточных функций. В § 2.2 описано термооптическое возбуждение ультразвука в теплопроводящих и нетеплопроводящих твердых телах. В § 2.3 кратко рассказано о трансформации широкополосных акустических импульсов при распространении в среде. § 2.4 посвящен лазерным источникам «стандартных» импульсов продольных акустических волн и их применению для диагностики структуры и свойств неоднородных материалов. В § 2.5 описаны методы регистрации оптико-акустических сигналов, возбуждаемых в исследуемой среде.

Глава 3 посвящена лазерной оптико-акустической диагностике поглощения и экстинкции света в неоднородно-поглощающих свет жидкостях. В §3.1 описана методика измерения коэффициента поглощения и экстинкции света в однородно- и неоднородно-поглощающих и рассеивающих свет жидкостях. В § 3.2 приведены описание и схема экспериментальной установки, использованной для исследования оптических свойств жидкостей. В § 3.3. для демонстрации возможностей применения ОА-метода для измерения величины коэффициентов поглощения и экстинкции света и восстановления их пространственного распределения предлагается рассмотреть среду со структурно-однородными оптическими свойствами, в качества примера такой среды был взят водный раствор медного купороса. §§3.4-3.7 посвящены исследованию неоднородно-поглощающих сред - ферромагнитных жидкостей. В § 3.4 дается общая информация о магнитных жидкостях (их свойства, структура, применение), приводятся основные проблемы, связанные с использованием ферромагнитных жидкостей, обосновывается актуальность их исследования. В § 3.5 дана информация о жидкостях, исследованных в данной работе, приведен их процентный состав. Целью §3.6 являлся анализ влияния концентрации магнитной жидкости и типа акустической границы на пространственно распределение коэффициента экстинкции света. Эксперимент проводился при двух различных конфигурациях: при акустически жесткой и акустически свободной границе магнитной жидкости. В §3.7 лазерный оптико-акустический метод был использован для исследования ферромагнитных жидкостей с нарушенной стабильностью с целью выявления изменения оптических свойств со временем. Проводилось измерение коэффициента экстинкции света в магнитных жидкостях сразу после разбавления, а затем после некоторого определенного промежутка времени.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Соколовская Юлия Глебовна, 2022 год

Список литературы

1. Гусев В.Э., Карабутов А.А. Лазерная оптоакустика. М.: Наука, 1989. 305 с.

2. Patel C.K.N., Tam A.C. Pulsed optoacoustic spectroscopy of condensed matter // Review of Modern Physics. 1981. V. 53. N 3. P. 517-550.

3. Такетоми С., Тикадзуми С. Магнитные жидкости: Пер. с японск. М.: Мир, 1993, 272 с.

4. Ерин К.В. Об изменении распредления частиц и агрегатов по размерам при разбавлении магнитных жидкостей // Коллоидный журнал 2017. Т. 79. № 1. С. 32-37

5. Mohapatra D.K., Philip J. Investigations on magnetic field induced optical transparency in magnetic nanofluids// Optical Materials. 2018. V. 76. P.97

6. Zhao Y., Zhang Yu., Lv R., Wang Q, Novel optical devices based on the tunable refractive index of magnetic fluid and their characteristics // Opt. Laser. Eng. 2012 V. 50. P. 1177-1184

7. Nsengiyumva W., Zhong S., Lin J., Zhang Q., Zhong J., Huang Yu. Advances, limitations and prospects of nondestructive testing and evaluation of thick composites and sandwich structures: A state-of-the-art review. // Composite Structures. 2021. V. 256, 112951.

8. Chimenti D.E. Review of air-coupled ultrasonic materials characterization // Ultrasonics. 2014. V. 54. P. 1804-1816.

9. Труэлл Р, Эльбаум Ч., Чик Б. Ультразвуковые методы в физике твердого тела: пер. с англ. М.: Мир, 1972, 307 с.

10. Dong F., Wang X., Yang Q., Liu H., Xu D., Sun Y., Zhang Y., Xue R., Krishnaswamy S. In-situ measurement of Ti-6Al-4V grain size distribution using laser-ultrasonic technique. // Scripta Materialia. 2018. V. 154. P. 40-44

11. Lee H.T., Ando S., Coenen J.W., Mao Y., Kasada R., Riesch J., Ueda Y. Micro- and macro-elastic properties of tungsten fiber-reinforced tungsten composites probed by nano-identation and laser ultrasonics. // Nuclear materials and energy. 2019. V. 19. P. 262-266

12. O'Donnell M., Jaynes E.T., Miller J.G. Kramers-Kronig relationship betwwen ultrasonic attenuation and phase velocity. // Journal of the Acoustical Society of America. 1981. V. 63. N3. P. 696-701

13. Поляков В.В., Головин А.В. Влияние пористости на скорости ультразвуковых волн в металлах // Письма в ЖТФ. 1994. Т. 20. Вып. 11. С. 54-57.

14. Bell A.G. Upon the production of sound by radiant energy // Philosophical Magazine. 1881. V. 11. N 68. P.510-528.

15. Rontgen W.C. On tones produced by the intermittent irradiation of a gas// Philosophical Magazine. 1881. V. 11. N 68. P.308-311.

16. Tyndall J. Action of an intermittent beam of radiant heat upon gaseous matter// Proceeding of the Royal Society of London. V. 31 N 208. P.307-316.

17. Горелик Д.О., Сахаров Б.Б. Оптико-акустический эффект в физико-химических измерениях. М.: Издательство комитета стандартов, мер и измерительных приборов при Совете министров СССР, 1969. 188 с.

18. Бункин Ф.В., Трибельский М.И. Нерезонансное взаимодействие оптического излучения с жидкостью // УФН. 1990. Т. 130. Вып. 2. С. 193-239.

19. Лямшев Л.М. Оптико-акустические источники звука. // УФН. 1981. Т. 135. Вып. 4. С. 637-669.

20. Ахманов С.А., Гусев В.Э. Лазерное возбуждение сверхкоротких акустических импульсов: новые возможности в спектроскопии твердого тела, диагностики быстропротекающих процессов и нелинейной акустике. // УФН. 1992. Т. 162. № 3. С. 4-87.

21. Avanesyan S.M., Gusev V.E., Zheludev N.I. Generation of deformation waves in the process of photoexcitation and recombination of nonequilibrium carries in silicon. // Applied Physcis A. Solids and Surfaces. 1986. V. 40. P. 163-166

22. Гусев В.Э., Петросян Е.Г. Линейная теория генерации продольного звука при межзонном поглощении оптического излучения в полупроводниках. // Акустический журнал. 1987. Т. XXXIII. Вып. 2. С. 223-232.

23. Voicu L., Stamatescu L., Hening Al., Raetchi V., Mihalescu I.N., Nanu L. On the Signals Generated by Lead Zirconium Titanate (PZT) Ceramics when Irradiated with

170

Microsecond Pulsed TEA-CO2 Laser Pulses // Phys. Stat. Sol. a. 1985. V. 91. P. 103106.

24. Бункин Ф.В., Комиссаров В.М. Оптическое возбуждение звуковых волн (обзор) // Акустический журнал. 1973. Т. XIX. Вып. 3. С. 305-320.

25. Лямов В.Е., Мадвалиев У., Шихлинская Р.Э. Фотоакустическая спектроскопия твердых тел. // Акустический журнал. 1979. Т. XXV. Вып. 3. С. 427-433.

26. Sheng Z., Song L., Zheng J., Hu D., He M., Zheng M., Gao G., Gong P., Zhang P., Ma J., Cai L. Protein-assisted fabrication of nano-raduced grapheme oxide for combined in-vivo photoacoustic imaging and photothermal therapy.// Biomaterials. 2013. V. 34. P. 5236-5243.

27. Zvekov A.A., Nurmukhametov D.R., Korzh M.G., KalenskiiA.V., Aduev B.P. Photoacoustic signals in methylene blue solutions in water-glycerol mixture containing titanium dioxide nanoparticles. // Journal of Applied Spectroscopy. 2017.V. 84. N 3. P. 413-419.

28. Saavedra R., Soto C., Yanez J., Toral M.I. Determination of cobalt in water samples by photoacoustic spectroscopy with a solid-phase spectrophotometry approach using 3-(2-pyridyl)-5,6-bis (4-suesophenyl)-1,2,4 triazine. // Microchemical Journal. 2011. V. 98. P. 220-224.

29. Егерев С.В., Фомин А.В., Шурковский Я. Фотоакустическая экспресс-диагностика масел: модельные исследования. // Акустический журнал. 2000. Т. 52. №5. С. 621-626.

30. Changwen D., Zhaoyang M., Jianmin Z., Goyne K.W. Application of mid-infrared photoacoustic spectroscopy in monitoring carbonate content in soils. // Sensors and Actuators B: Chemical. 2013. V. 188. P. 1167-1175.

31. Там Э., Бердж Р., Фанг Х., Суоффорд Р., Паркер Д.Г., Фридрих Д.М., Харрис Т.Д., Литл Ф.Е. Сверхчувствительная лазерная спектроскопия: пер с англ. / Под ред. Д. Клайджера. М.: Мир, 1986. 520 с.

32. Жаров В.П., Летохов В.С. Лазерная оптико-акустическая спектроскопия. М.: Наука, 1984. 320 с.

33. Приезжев А.В., Тучин В.В., Шубочкин Л.П. Лазерная диагностика в биологии и медицине. М.: Наука, 1989. 240 с.

34. Bicanic D.D. On the photoacoustic, photothermal and colorimetric quantification of carotenoids and other phytonutrients in some foods: a review. // Journal of Molecular Structure. 2011. V. 993. N 1-3. P. 9-14.

35. Бетин А.А., Митропольский О.В., Новиков В.П., Новиков А.М. Исследование оптических потерь материалов ИК оптики лазерным оптико-акустическим методом // Квантовая электроника. 1985. Т. 12. № 9. С. 1856-1862.

36. Захидов Э.А., Коххаров А.М., Кувондимов В.О., Нематов Ш.К., Тажибаев И.И. Низкочастотный фотоакустический спектрометр с RGB-светодиодом для определения профиля фотосинтетической активности в листьях растений. // Акустический журнал. 2018. Т. 64. № 6. С. 768-774

37. Li M., Tang Yu., Yao J. Photoacoustic tomography of blood oxygenation: a mini review. // Photoacoustics. 2018. V. 10. P. 65-73

38. Tsyboulski D.A., Liopo A.V., Su R., Ermilov S.A., Bachilo S.M., Weisman R.B., Oraevsky A.A. Enabling in vivo measurements of nanoparticle concentration with three-dimensional optoacoustic tomography. // Journal of Biophotonics. 2014. V. 7. N 8. P. 581-588,

171

39. Cunningham V., Lamela H. Optical and optoacoustic measurements of the absorption properties of spherical gold nanoparticles within a highly scattering medium. // Optics and Laser Technology. 2010. V. 42. P. 769-774

40. Коробейник Г.С., Летохов В.С., Монтанари С.Г, Туманова Л.М. Лазерный спектрохроматографический анализ компонентов нефти // Квантовая электроника. 1985. Т. 12. № 1. С. 120-125

41. Лазерная аналитическая спектроскопия. Ред. Летохов В.С. М.: Наука, 1986.

42. Карабутов А.А., Пеливанов И.М., Подымова Н.Б., Скипетров С.Е., Измерение оптических характеристик рассеивающих сред оптико-акустическим методом. // Квантовая электроника. 1999. Т. 29. № 3. С. 215-220.

43. Бурмистрова Л.В., Карабутов А.А., Портнягин А.И., Руденко О.В., Черепецкая Е.Б. Метод передаточных функций в задачах термооптического возбуждения звука. // Акустический журнал. 1978. Т. XXIV. Вып. 5. С. 655-663.

44. Carome E.F., Clark N.A., Moeller C.E. Generation of acoustic signals by ruby laser-unduced thermal stress transients. // Applied Physics Letters. 1964. V. 4. N 6. P. 95-97

45. Karabutov A.A., Savateeva E.V., Podymova N.B., Oraevsky A.A. Backward mode detection of laser-induced wide-band ultrasonic transients with optoacoustic transducer. // Journal of Applied Physics. 2003. V. 87. N 4. P. 2003-2014

46. Filimonova T.A., Volkov D.S., Proskurnin M.A., Pelivanov I.M. Optoacoustic spectroscopy for real-time monitoring of strongly light-absorbing solutions in applications to analytical chemistry. // Photoacoustics. 2013.V. 1. P. 54-61.

47. Асланов Л.А., Захаров В.Н., Карабутов А.А., Подымова Н.Б. Исследование оптических свойств фотоэмульсий импульсным оптико-акустическим методом. // Вестник Московского Университета. Серия 3. Физика. Астрономия. 1997. № 3. С. 25-29

48. Адуев Б.П., Нурмухаметов Д.Р., Фурега Р.И., Лисков И.Ю. Исследование поглощения света компаундами на основе тэна и наночастиц алюминия при воздействии лазерных импульсов. // Химическая физика. 2014. Т. 33. № 12. С. 29-32

49. Spirou G.M., Oraevsky A.A., Vitkin I.A., Whelan W.M. Optical and acoustical properties at 1064 nm of polyvinyl chloride-plastisol for use as a tissue phantom in biomedical optoacoustics. // Physics in Medical and Biology. 2005. V. 50. P. 141-153

50. Пеливанов И.М., Белов С.А., Соломатин В.С., Хохлова Т.Д., Карабутов А.А. Прямое измерение пространственного распределения интенсивности лазерного излучения в биологических средах invitro ОА-методом. // Квантовая электроника. 2006. Т. 36. № 12. С. 1089-1096

51. Карабутов А.А., Овчинников О.Б. Импульсная оптоакустическая диагностика физических свойств жидкости. // Судостроительная промышленность. Серия: Акустика. 1987. Вып. 2. С. 93-96

52. Hadi-Sahraoui A., Tahir A., Louis G., Perreti P. Measurement of thermal diffusivity by the photoacoustic method. // Journal of Thermal Analysis. 1995. V. 44. P. 795-802

53. Jothi Rajan M.A., Mathavan T., Vivekanandam T.S., Umapathy S. The measurement of thermal diffusivity in polymethilacrilate by photoacoustic technique. // Journal of Applied Polymer Science. 2006. V. 100. P. 3756-3760

54. Zammit U., Marinelli M., Scudieri M., Martellucci S. Photoacoustic optical and thermal characterization of Si and GaAs ion implanted layers.// Applied Physics Letters. 1987. V. 50. P. 830-832

55. Malinski M., Chrobak L., Bychto L., Okupski T. Investigations of the optical absorption spectra of porous silicon layers on the silicon backing by the nondestructive photoacoustic method. // Thin Solid Films. 2010. V. 519. P. 394-398

56. Mannel A., Kumar B.R., Basheer N.S., Kumari B.S., Paulose P.I., Kurian A., George S.D. Thermo-optic characterization of neodymium/nickel doped silica glasses prepared via sol-gel route. // Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy. 2012. V. 98. P. 474-478

57. El-Brolossy T.A., Ibrahim S.S. Photoacoustic measurement of thermal properties of polystyrene metal oxide composites. // Thermochimica Acta. 2010. V. 509. P. 46-49

58. Shinbine A., Garcin T., Sinclair C. In-situ laser ultrasonic measurement of the hcp to bcc transformation in commercially pure titanium. // Materials Characterization. 2016. V. 117. P. 57-64

59. Cesar C.L., Vargas H., Mendes Fihno J., Miranda L.C.M. Photoacoustic determination of thermal diffusivity of solids: application to CdS. // Applied Physics Letters. 1983. V. 43. N 6. P. 555-557

60. Balderas-Lopez J.A., Mandelis A. Novel transmission open photoacoustic cell configuration for thermal diffusivity measurements in liquids. // International Journal of Thermophysics. 2002. V. 23. N3. P. 605-614

61. Lopes-Munoz G.A., Pescador-Rojas J.A., Ortega-Lopez J., Salazar J.A., Balderas-Lopez J.A. Thermal diffusivity measurements of spherical gold nanofluids of different sizes/concentrations. // Nanoscale Research Letters. 2012. N7. P. 423

62. McCleland J.F., Knisely R.N. Photoacoustic signal changes associated with variations in semiconductor crystallinity. // Applied Physics Letters. 1979. V. 35. P. 585-587

63. McFarlane R.A., Hess L.D. Photoacoustic measurements of ionimplanted and laserannealedGaAs. // Applied Physics Letters. 1980. V. 36. P. 137-138

64. Malinski M., Chrobak L., Zakrevski J., Strzalkowski K. Determination of the quantum efficiency of luminescence in Mn2+ ions in Zn0.5Be0.2Mn0.05Se crystals by the nondestructive photoacoustic method. // Optical Materials. 2010. V. 33. P. 75-78.

65. Torchia G.A., Schinca D., Khaidukov N.M., Tocho J.O. The luminescent quantum efficiency of Cr3+ ions in Cs2NaAlF6 single crystals. // Optical Materials. 2002. V. 20. P. 301-304.

66. Jeong H., Hsu D.K. Experimental analysis of porosity-induced ultrasonic attenuation and velocity change in carbon composites. // Ultrasonics. 1995. V. 33 N 3. P. 195-203.

67. Carstensen E.L. Measurement of dispersion of velocity of sound in liquids. // Journal of the Acoustical Society of America. 1954. V. 26. N5. P. 858-861

68. Carstensen E.L. Relaxation properties in aqueous solutions of MnSO4 and CoSO4. // Journal of the Acoustical Society of America. 1954. V. 26. N5

69. Труэлл Р, Эльбаум Ч., Чик Б. Ультразвуковые методы в физике твердого тела: пер. с англ. М.: Мир, 1972, 307 с.

70. Lam K.H., Ji H.F., Zheng F., Ren W., Zhou Q., Shung K.K. Development of lead-free-single-element ultrahigh frequency ultrasonic transducers. // Ultrasonics. 2013. V. 53. P. 1033-1038.

71. Yan L., Cunfu H., Guorong S., Bin W., Chung C.-H., Lee Yu.-C. Fabrication of broadband poly (vinylidenedifluoride-trifluroethylene) line-focus ultrasonic transducers for surface acoustic wave measurements of anisotropy of a (100) silicon wafers. // NDT&E Int. 2010. V. 43 (2). P. 96-105.

72. Foster F. S., Ryan L. K., Turnbull D. H. Characterization of lead zirconate titanate ceramics for use in miniature high-frequency (20-80 MHz) transducers. // IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control. 1991. V. 38. N. 5, P. 446-453.

73. Zellouf D., Jayet Y., Saint-Pierre N., Tatibouet J., Babeux J.C. Ultrasonic spectroscopy in polymeric materials. Applications of the Kramers-Kronig relations. // Journal of Applied Physics. 1996. V. 80. N5. P. 2728-2732

74. Ghodhbani N., Marechal P., Duflo H. Ultrasonic broadband characterization of a viscous liquid: methods and perturbation factors. // Ultrasonics. 2015. V. 56. P. 308-317

75. Карабутов А.А., Матросов М.П., Подымова Н.Б., Пыж В.А. Широкополосная ультразвуковая спектроскопия коллоидных сред на основе термооптического генератора звука. // Вестник Московского Университета. Серия 3: физика, астрономия. 1990. Т. 31. №.4. С. 60-65.

76. Лямшев Л.М. Лазеры в акустике // УФН. 1987. Т. 151. Вып. 3. С. 479-527.

77. Карабутов А.А., Матросов М.П., Подымова Н.Б. Широкополосная ультразвуковая спектроскопия керамических материалов на основе лазерного генератора звука. // Акустический журнал. 1992. Т. 37. С. 311-323.

78. Xue R., Wang X., Yang Q., Dong F., Zhang Ya., Cao J., Song G. Grain size characterization of aluminum based on ensemble empirical mode decomposition using a laser ultrasonic technique. // Applied acoustics. 2019. V. 156. P. 378-386

79. Garcin T., Schmitt J.H., Militzer M. In-situ laser ultrasonic grain size measurement in superalloy INCONEL 718 //Journal of Alloys and Compounds. 2016. V.670. P. 329-336

80. Maalekian M., Radis R., Militzer M., Moreau A., Poole W.J. In-situ measurement amd modeling of austenite grain growth in a Ti/Nb microalloyed steel. // Acta Materialia. 2012. V. 60. P.1015-1026

81. Levesque D., Kruger S.E., Lamouche G., Kolarik R., Jeskey G., Chouquet M., Monchalin J.P. Thickness and grain size monitoring in seamless tube-making process using laser ultrasonics. // NDT&E International. 2006. V. 39. N 8. P.622-626

82. Карабутов А.А., Подымова Н.Б. Влияние пористости на дисперсию фазовой скорости продольных акустических волн в изотропных металломатричных композитах. // Акустический журнал. 2017. Т. 63. №3. С. 265-274

83. Rosa G., Oltra R., Nadal M.-H. Laser induced decohesion of coatings: probing by laser ultrasonics. // Ultrasonics. 2002. V. 40. P. 765-769

84. Du Y., Wu B., Zhang X., Qin X. The study of ultrasonic longitudinal velocities for nanostructured NiAl alloys by laser ultrasonic technique. // Solid State Communications. 1999. V. 105. N9. P. 601-604

85. Карабутов А.А., Пеливанов И.М., Подымова Н.Б. Измерение пористости бумаги оптико-акустическим методом. // Акустический журнал. 2005. Т. 51. №5. С. 652-657

86. Жаркий С.М., Карабутов А.А., Пеливанов И.М., Подымова Н.Б., Тимошенко В.Ю. Исследование слоев пористого кремния лазерным ультразвуковым методом. // Физика и техника полупроводников. 2003. Т. 37. Вып. 4. С. 485-489

87. Каксис А.О., Карабутов А.А., Подымова Н.Б., Ухарский В.А. Влияние микропластичности на затухание ультразвука в стеклопластиковых композитах. // Акустический журнал. 1994. Т. 40. №5. С. 812-815

88. Luxenburger S., Arnold W. Laser ultrasonic absorption measurement in fatigue-damaged materials. // Ultrasonics. 2002. V. 40. P. 797-801

89. Карабутов А.А., Подымова Н.Б., Черепецкая Е.Б. Определение одноосных напряжений в стальных конструкциях лазерно-ультразвуковым методом. // Прикладная механика и техническая физика. 2017. Т. 58. № 3. С. 146-155

90. Ермолов И.Н.Ультразвуковой контроль. Неразрушающий контроль: Справ./ И.Н. Ермолов, Ю. В. Ланге. М.: Машиностроение, 2006. Т. 3.

91. Zhan Yu., Li J., Zhang E., Ge Y., Liu C. Laser ultrasonic technology for residual stress measurement of 7075 aluminum alloy friction stir welding. // Applied Acoustics. 2019. V. 145. P. 52-59

92. Zhan Yu., Li C., Zhang J., Mo G., Liu C. Measurement of residual stress in laser additive manufacturing TC4 titanium alloy with the laser ultrasonic technique. // Materials Science and Engineering A. 2019. V. 762. P. 1-10

93. Карабутов А.А., Кобелева Л.И., Подымова Н.Б., Чернышова Т.А. Измерение упругих модулей композиционных материалов, упрочненных частицами, лазерными оптико-акустическим методом. // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2009. Т. 75. № 3. С. 27-33

94. Qin X.Y., Zhang X.R., Cheng G.S., Zhang L.D. The elastic properties of nanostructured Ag measured by laser ultrasonic technique. // Nanostructured Materials. 1998. V. 10. N4. P. 661672

95. Singer F. Laser-ultrasonic measurement of elastic properties of anodized aluminium coatings. // Physics Procedia. 2015. V. 70. P. 334-337

96. Li Z., Zhang X., Zhang S., Shen Z. Determination of the elastic constants of metal-matrix composites by a laser ultrasonic technique. // Composites Science and Technology. 2001. V. 61. P. 1457-1463

97. Umemoto M., Kruger S.E., Ohtsuka H. Ultrasonic study on the change in elastic properties of cementite with temperature and Mn content using nearly full density polycrystalline bulk samples. // Materials Science and Engineering A. 2019. V. 742. P. 162-168

98. Hutchinson B., Lundin P., Lindth-Ulmgren E., Levesque D. Anomalous ultrasonic attenuation in ferritic steels at elevated temperatures. // Ultrasonics. 2016

99. Oueheillalt D.T., Wadley H.N.G. Laser-ultrasonic sensing of the melting and solidification of cadmium telluride. // Journal of Crystal Growth. 2001. V. 225. P. 34-44

100. Jen C.-K., Moisan J.-F., Zheng C.-Q., Loong C.A., Kruger S.E., Shebata M.T., Essadiqi E. In-line ultrasonic monitoring of semi-solid magnesium die casting process. // Ultrasonics. 2004. V. 41. P. 777-784

101. Singh K.J., Matsuda Y., Hattori K., Nakano H., Nagai S. Non-contact sound velocities and attenuation measurements of several ceramics at elevated temperatures. // Ultrasonics. 2001. V. 41. P. 9-14

102. Umemoto M., Kruger S.E., Ohtsuka H. Ultrasonic study on the change in elastic properties of cementite with temperature and Mn content using nearly full density polycrystalline bulk samples. // Materials Science and Engineering A. 2019. V. 742. P. 162168, 78

103. Nadal M.-H., Hubert C., Ravel-Chapuis G. Shear modulus determination versus temperature up to the melting point using laser-ultrasonic device. // Journal of Alloys and Compounds. 2007. V. 444-445. P. 265-267].

104. Shinbine A., Garcin T., Sinclair C. In-situ laser ultrasonic measurement of the hcp to bcc transformation in commercially pure titanium. // Materials Characterization. 2016. V. 117. P. 57-64]

105. Zhang K., Li S., Zhou Z. Detection of disbonds in multi-layer bonded structures using the laser ultrasonic pulse-echo mode. // Ultrasonics. 2019. V. 94. P. 411-418

106. Chang Yi., Yang D., Guo Yu. Laser ultrasonic damage detection in coating-substrate structure via Pearson correlation coefficient. // Surface and coating Technology. 2018. V. 353. P. 339-345

107. Watanabe Y., Fujisava S., Yonezu A., Chen X. Quantitative evaluation of adhesion quality of surface coating by using pulse laser-induced ultrasonic waves. // Surface and coating Technology. 2018. V. 286. P. 231-238

108. Sun G., Zhou Zh. Non-contact detection of delamination in layered anisotropic composite materials with ultrasonic waves generated and detected by lasers. // Optik. 2016. V. 127. P. 6424-6433

109. Sun G., Zhou Z. Application of laser ultrasonic technique for non-contact detection of drilling induced delamination in aeronautical composite components. // Optik. 2014. V. 125. P. 3608-3611

110. Zeng W., Wang H., Tian G., Wang W. Detection of surface defects for longitudinal acoustic waves by a laser ultrasonic imaging technique. // Optik. 2016. V. 127. P. 415-419

111. Montinaro N., Epasto G., Germigla D., Guglielmino E. Laser ultrasonic inspection fir defect evaluation on train wheel. // NDT&E International. 2019. V. 107. P. 1-7

112. Ахманов С.А., Никитин С.Ю. Физическая оптика. М.:Изд-во МГУ, Наука, 2004. 656 с.

113. Карабутов А.А. Лазерная оптоакустическая диагностика поглощения света и звука. Диссертация на соискание ученой степени доктора наук. Москва, 1998.

114. Новацки В. Теория упругости. М.:Мир. 1975. 872 с.

115. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теория упругости. М.: Наука. 1987. 248 с.

116. Даниловская В.И. Температурные напряжения в упругом полупространстве, возникающие вследствие внезапного нагрева его границы // Прикладная математика и механика. 1950. Т. 14, вып. 3. С. 316-318.

117. Заболотская Е.А., Хохлов Р.В. Квазиплоские волны в нелинейной акустике ограниченных пучков. // Акустический журнал. 1969. Т. 15. №1. С. 40-47.

118. Карабутов А.А., Омельчук Н.Н., Руденко О.В., Чупрына В.А. Количественное исследование нелинейной трансформации звуковых импульсов в жидкости при термооптическом возбуждении. // Вестник Московского Университета. Серия 3. Физика. Астрономия. 1985. Т. 26. №3. С. 62-66.

119. Подымова Н.Б. Лазерная оптико-акустическая диагностика неоднородных конденсированных сред. Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук. Москва, 1994.

120. Rosencwaig A., Gersho A. Theory of the photoacoustic effect with solids // Journal of Applied Physics. 1976. V. 47.

121. Пашин А.Е., Фокин А.В. Трехкамерная ячейка для газомикрофонной оптико-акустической спектроскопии. // Акустический журнал. 1993. Т. 39. Вып. 4. С. 715-723.

122. Tam A. C. Applications of Photoacoustic Sensing Techniques // Reviews of Modern Physics. 1986. V. 58, No. 2. P. 381-431

123. Дорожкин Л.М., Дорошенко В.С., Карабутов А.А., Лазарев В.В., Матросов М.П., Польских Э.Д., Чаянов Б.А. Пьезоэлектрический приемник акустических импульсов на основе нового пленочного текстурированного материала. // Акустический журнал. 1992. Т. 38. Вып. 3. С. 463-469

124. Веселовский И.А., Дорожкин Л.М., Лазарев В.В., Михалевич В.Г., Плешков Г.М., Родин А.М., Чаянов Б.А. Пьезоэлектрический преобразователь на основе органической поликристаллической пленки в импульсных измерениях. // Акустический журнал. 1987. Т. XXXIII. Вып. 5. С. 834-839

125. Дорожкин Л.М., Кулаков М.А., Морозов А.И., Плешков Г.М., Чаянов Б.А. Высокочастотные пьезоэлектрические преобразователи на основе текстурированных пленок органических соединений. // Акустический журнал. 1985. Т. XXXI. С. 680-684

126. Лямшев Л.М., Смирнов Ю.Ю. Распределенные оптоволоконные оптические приемники (обзор). // Акустический журнал. 1995. Т. 41. №4. С.533-546.

127. Odenbach S. Magnetic fluids. // Advances in Colloid and Interface Science. 1993. V. 46. P. 263-282.

128. Mitamura Y., Skine K., Okamoto E., Magnetic fluid seals working in liquid environments: factors limiting their life and solution methods // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2019. V. 500. 166293

129. Nakatsuka K., Trends of magnetic fluid applications in Japan // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 1993. V.122. P. 387-39

130. Arefyev M., Demidenko O.V., Saikin M.S., Assessment of magnetic fluid stability in non-homogeneous magnetic field of a single-tooth magnetic fluid sealer // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2017. V. 431. P. 20-23

131. S.A. Khan, A. Suresh, N. SeethaRamaiah, Principles, characteristics and applications of magneto rheological fluid damper in flow and shear mode // Proc. Mat. Sci. 2014 V. 6 P. 1547-1556.

132. D.-S. Yoon, G.-W. Kin, S.-B. Choi, Response time of magnetorheological dampers to current inputs in a semi-active suspension system: Modeling, control and sensitivity analysis // Mechanical Syst. Signal Pr. 2021. V. 146. 106999

133. Yamagughi H., Bessho T., Long distance heat transport device using temperature sensitive magnetic fluid // J Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2020. V. 499. 166248

134. Lagutkina D. Yu., Saikin M.S., The research and development of inclination angle magnetic fluid detector with a movable sensing element based on permanent magnets // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2017. V.431. P. 149-151

135. Xie J., Li D., Xing Ya., The theoretical and experimental investigation on the vertical magnetic fluid pressure sensor // Sensor. Actuat. A-Phys. 2015. V. 229 P. 42-49; .

136. Xie, D. Li, Ya. Xing, The theoretical and experimental research of the horizontal magnetic fluid pressure difference sensor // Sensor. Actuat. A-Phys. 2015. V.236. P. 315-322

137. M.I. Piso, Applications of magnetic fluids for inertial sensors // J Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 1999. V. 201. P. 380-384

138. Xu M., Dai Q., Huang W., Wang X. Using magnetic fluids to improve the behavior of ball bearings under starved lubrication // Tribol. Int. 2020. V.41. 105950

139. Petrenko V.I., Aksenov M.V., Avdeev L.A., Bulavin L.A., Rosta M., Vekas L., Garamus V.M., Willumeit R., Analysis of the Structure of Aqueous Ferrofluids by the Small Angle Neutron Scattering Method // Phys. Solid State. 2010. V.52(5). P. 974-978

140. Kumar C.S.S.R., Mohammad F., Magnetic nanomaterials for hyperthermia-based therapy and controlled drug delivery // Adv. Drug Deliver. Rev. 2011. V. 63. P. 789-808

141. Hedayati N., Ramiar A., Larimi M.M., Investigating the effect of external uniform magnetic field and temperature gradient on the uniformity of nanoparticles in drug delivery applications // J. Mol. Liq. 2018.V. 272. P. 301-312

142. Tishin A.M., Zverev V.I., Pyatakov A.P., Shtil A.A., Novel applications of magnetic materials and technologies for medicine,J. Magn. Magn. Mater. 2017. V. 459. P. 182-186

143. Kandasamy G., Khan S., Giri J., Bose S., Veerapu N.S., Maity D., One-pot synthesis of hydrophilic flower-shaped iron oxide nanoclusters (IONCs) based ferrofluids for magnetic fluid hyperthermia applications. // J. Mol. Liq. 2019. V. 275 P. 699-712

144. Liu X.L., Fan H.M., Innovative magnetic nanoparticle platform for magnetic resonance imaging and magnetic fluid hyperthermia applications // Curr. Opin. Chem. Eng. 2014 V. 4. P. 38-46

145. Ying Yu., Xu K., Si G-Yu., Simulation and experiment study of a new type magnetic fluid optical grating // Optik. 2020. V.202. 163561

146. Ji H., Pu S., Wang X., Yu G., Influence of switchable magnetic field on the modulation property of nanostructured magnetic fluids // Opt. Commun. 2012. V. 285. 4435

147. Jin J., Jing D., A novel liquid optical filter based on magnetic electrolyte nanofluids for hybrid photovoltaic/thermal solar collector application // Sol. Energy. 2017. V. 155. P. 51-61

148. Liao W., Tunable optical fiber filters with magnetic fluids // Appl.Phys.Lett. 2005. V. 87 (15). 151122;

149. S.L. Pu, X.F. Chen, Tunable magnetic fluid grating by applying a magnetic field // Appl. Phys. Lett. 2005. V. 87 (2). 021901

150. Mitu S.K., Dey D.K., Ahmed K., Paul B.K., Luo Ya., Zakari K., Dhasarathan V., FesO4 nanofluid injected photonic crystal fiber for magnetic field sensing applications // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2020. V. 494. 165831

151. Horng H.E., Hong C.-J., Yang H.C., Novel properties and applications in magnetic fluids // J. Phys. Chem. Solids. 2001. V. 62. P. 1749-1764

152. Hong C.-Yi., Optical switch devices using the magnetic fluid thin films // J Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 1999. V. 201 P. 178-181

153. Horng HE., Yang S.Y., Tse W.S., Yang H.C., Luo W., Hong C.-Yi., Magnetically modulated optical transmission of magnetic fluid films // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2002. V. 252. P. 104-106

154. Жерновой А.И., Дьяченко С.В. Сравнение размеров и магнитных моментов наночастиц магнетита в порошке и в коллоидном растворе, изготовленном методом химической конденсации. // Научное приборостроение. 2016. Т.26. №1. С. 54-57.

155. Chikazumi S., Taketomi S., Ukita M., Mizukami M., Miyajima H., Setogawa M., Kurinara Y., Physics of magnetic fluids.// J Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 1987. V. 65. P. 245-251

156. Лахтина Е.В., Пшеничников А.Ф. Дисперсия магнитной восприимчивости и микроструктура магнитной жидкости // Коллоидный журнал. 2006. Т. 68. № 3. С. 327337.

157. Лахтина Е.В., Пшеничников А.Ф. О влиянии коагулянта и свободного стабилизатора на образование агрегатов в магнитных жидкостях // Коллоидный журнал. 2010. Т. 72. № 2. С. 231-237.

158. Dorosti A.H., Ghatee M., Nouroozi M., Preparation and characterization of water-based magnetorheological fluid using wormlike surfactant micelles // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2019. V. 498. 166193

159. Parekh K., Patel J., Upadhyay R.V. Ultrasonic propagation: A technique to reveal field induced structures in magnetic nanofluids // Ultrasonics. 2015. V. 60. P. 126-132

160. Mousavi Ghahfarokhi S.E., Mohammadzadeh Shobegar E. An investigation of the ethylene glycol surfactant on the structural, microstructure, magnetic and optical properties of SrFe2O4 nanoparticles // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2020. V. 495. 165866

161. Зубарев А.Ю. К теории двулучепреломления света в магнитных жидкостях // Коллоидный журнал. 2012. Т. 74. № 6. С. 731-738

162. Шуленина А.В., Авдеев М.В., Беседин С.П., Волков В.В., Хойду А., Томбац Е., Аксенов В.Л. Распределение по размерам агрегатов наночастиц в водной магнитной жидкости из данных атомно-силовой микроскопии // Кристаллография. 2012. Т. 57. № 6. С. 948-953

163. Ерин К.В. Определение подвижности коллоидных частиц магнетита в жидких диэлектриках электрооптическим методом // Коллоидный журнал. 2010. Т. 72. № 4. С. 481-485

164. Nagornii A.V., Socoliuc V., Petrenko V.I., Almasy L., Ivankov O.I., Avdeev M.V., Bulavin L.A., Vekas L. Structural characterization of concentrated aqueous ferrofluids // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2020. V. 501. 166445

165. Болотов А.Н., Новиков В.В., Новикова О.О.// Изв. вузов. Химия и хим. технология.

2017. Т. 60. Вып. 4. С. 75.

166. Bolotov A.N., Novikov V.V., Novikova O.O. Dielectric Criteria of Colloidal Stability of nanodispersed ferrofluid lubricating oils // Procedia Engineering 2017. V. 206. P. 600-605

167. Егерев С.В., Пашин А.Е. Оптоакустическая диагностика микронеоднородных сред // Акустический журнал.1993. Т. 39. № 1. С. 86-91.

168. Зозуля О.М., Пученков О.В. К теории оптоакустического эффекта в жидких дисперсных системах// Акустический журнал.1993. Т. 39. № 1. С. 92-100.

169. Chandrasekhar S. Radiative transfer. New York, Dover Publications. 1960. 393 p.

170. Справочник по композиционным материалам. Ред. Любин Дж. М.: Машиностроение, 1988, 448 с.

171. Тарнопольский Ю.М., Жигун И.Г., Поляков В.А. Пространственно-армированные композиционные материалы. Справочник. М.: Машиностроение, 1987. 224 с.

172. Перепелкин К.Е. Армирующие волокна и волокнистые полимерные композиты. СПб.: Научные основы и технологии, 2009. 380 с.

173. Мурашов В.В., Румянцев А.Ф. Дефекты монолитных деталей и многослойных конструкций из полимерных композиционных материалов и методы их выявления. Часть 1. Дефекты монолитных деталей и многослойных конструкций из полимерных композиционных материалов // Контроль. Диагностика. 2007

174. Adams R.D., Cawle P. A review of defect types and nondestructive testing techniques for composites and bonded joints // NDT International. 1988. V. 21. № 4. P. 208-222

175. Душин М.И., Донецкий К.И., Караваев Р.Ю. Установление причин образования пористости при изготовлении ПКМ //Электронный научный журнал «Труды ВИАМ»

176. Душин М.И., Донецкий К.И., Караваев Р.Ю., Платонов А.А. Исследование образцов полимерных композиционных материалов с неровной поверхностью методом гидростатического взвешивания. // Заводская лаборатория. Диагностика материалов.

2018. Т. 84. № 8. С 32-35.

177. Неразрушающий контроль и диагностика. Справочник. Ред. Клюев В.В. М.:Машиностроение, 2003. 656 с.

178. Поляков В.В. Физические свойства и деформационное поведение пористых металлов. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук. Томск, 1995, 37 с.

179. Choren J.A., Heinrich S.M. , Silver-Thorn M.B.. Young's modulus and volume porosity relationships for additive manufacturing applications // J Mater Sci 2013

180. Spriggs R.M. Expression for Effect of Porosity on Elastic Modulus of Polycrystalline Refractory MateriaIs, Particularly Aluminum Oxide // J Am Ceram Soc 1961

181. Knudsen F.P. _Effect of Porosity on Young's Modulus of Alumina // J Am Ceram Soc 1962

182. Boccaccini, D.N., Boccaccini, A.R.: Dependence of ultrasonic velocity on porosity and pore shape in sintered materials // J. Nondestruct. Eval. 16. 1997. P.187-192.

183. Fitting D.W., Adler L. Ultrasonic spectral analysis for nondestructive evaluation. New York: Plenum Press, 1981. 354 p.

184. Podymova N.B., Karabutov A.A. Broadband laser-ultrasonic spectroscopy for quantitative characterization of porosity effect on acoustic attenuation and phase velocity in CFRP laminates // J. Nondestruct. Eval. 2014. V. 33. №1. P. 141-151.

185. Физические величины. Справочник. Ред. Григорьев И.С., Мейлихов Е.З. М.: Энергоатомиздат, 1991. 1232 с.

186. Красильников В.А., Крылов В.В. Введение в физическую акустику. М.: Наука, 1984. 403 с.

187. Крылов В.В. О дисперсионных соотношениях для коэффициентов преломления нормальных волн // Вестн. Моск. Ун-та. Физ. Астрон. 1982. Т.23. №2. С. 42-46.

188. O'Donnell M., Jaynes E.T., Miller J.G. General relationships between ultrasonic attenuation and dispersion // J. Acoust. Soc. Am. 1978. V. 63. № 6. P. 1935-1937.

189. Trousil R., Waters K.R., Miller J.G. Experimental validation of the use of Kramers-Kronig relations to eliminate the phase sheet ambiguity in broadband phase spectroscopy. // JASA. 2001. V. 109. N5. P.2236-2244.

190. Alvarez F.J., Kuc R. Dispersion relation for air via Kramers-Kronig analysis // J. Acoust. Soc. Am. 2008. V. 124. № 2. P. 57-61.

191. Исакович М.А. Общая акустика. М.: Наука, 1973. 496 с.

192. Гинзбург В.Л. Об общей связи между поглощением и дисперсией звуковых волн // Акуст. журн. 1955. Т. 1. №1. С. 31-39.

193. Перепечко И.И. Акустические методы исследования полимеров. М.: Химия, 1973. 296 с.

194. Wright T.W. Elastic wave propagation through a material with voids // J. Mech. Phys. Solids. 1998. V. 46. № 10. P. 2033-2047

195. Бреховских Л.М., Годин О.А. Акустика слоистых сред. М.: Наука, 1989. 416 с.

196. Мишкин С.И., Малаховский С.С., Гуняева А.Г., Гуляев И.Н. Особенности определения содержания связующего в углепластиках на основе различных видов углеродных наполнителей методом выжигания // Электронный научный журнал «Труды ВИАМ». 2020. №12.

197. ГОСТ Р 56682-2015. Композиты полимерные и металлические. Методы определения объема матрицы, армирующего наполнителя и пустот. М.: Стандартинформ, 2016. 26 с