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全内反射测速技术(TIRV)中界面隐失波基准光强I_0的确定
  • ISSN号:1672-9897
  • 期刊名称:《实验流体力学》
  • 时间:0
  • 分类:O353.5[理学—流体力学;理学—力学]
  • 作者机构:[1]中国计量学院计量测试工程学院,杭州310018, [2]中国科学院力学研究所,北京100190
  • 相关基金:国家自然科学基金(No.11272322和No.11202219)
中文摘要:

基于隐失波全内反射的测速技术TIRV(Total internal reflection velocimetry)是微纳流动中测量壁面附近几百纳米范围内速度的有效方法。隐失波的光强分布I(z)随离开壁面的高度z指数衰减。若荧光粒子位于光强分布中,其亮度也将符合此指数关系,通过测量粒子亮度可确定粒子的垂向位置z,而确定隐失波的基准光强I0是该技术的关键之一。基于粒子近壁Boltzmann浓度分布、粒子粒径不均匀性和隐失波光强公式,给出了粒子亮度概率密度分布的数值解。实验测量粒子统计亮度分布后,依据实验和理论分布相同原则可定量确定基准光强I0。采用100nm和250nm荧光粒子验证此方法并定量分析了粒径分散性对确定I0的影响。进一步采用100nm粒子进行近壁速度测量实验,结果验证了本方法的有效性。

英文摘要:

The total internal reflection velocimetry (TIRV)based on evanescent wave is an ef-ficient method for velocity measurement within a few hundred nanometers to the wall.The eva-nescent wave intensity,I(z),decays exponentially with the distance z away from the wall.When a nanotracer located in this field is illuminated by evanescent wave,its radiation intensity will also obey the exponential decay low,and thus it is possible to determine the nanotracer’s z position by its illuminated intensity.Obviously,one of the key issues of this technology is to determine the base intensity I0 . In this paper,a numerical solution of the nanotracer intensity probability density function is given to predict the intensity distribution according to the exponential decay of the evanescent wave,the tracer concentration distribution and the tracer size variation.By com-paring the measured intensity distribution with the theoretical prediction,the base intensity I0 can be quantitatively determined.Fluorescent polystyrene spheres ofφ100nm and φ250nm are used in the measurements.The validity of this method is verified.The effect of the nanotracer size variation on the determination of I0 is also analyzed.Furthermore,φ100nm nanotracers are used to measure the velocity close to the wall,and the result verifies the validity of our method.

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期刊信息
  • 《实验流体力学》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国空气动力学会
  • 主编:乐嘉陵
  • 地址:四川绵阳二环路南段6号13信箱11分箱
  • 邮编:621000
  • 邮箱:syltlx@126.com
  • 电话:0816-2463246 2463142
  • 国际标准刊号:ISSN:1672-9897
  • 国内统一刊号:ISSN:11-5266/V
  • 邮发代号:62-47
  • 获奖情况:
  • 中国科技论文统计用刊,航空、航天类中文核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:2351