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基于干涉原理和图像处理方法的浓度变化分布测量
  • ISSN号:0258-7025
  • 期刊名称:《中国激光》
  • 时间:0
  • 分类:TN247[电子电信—物理电子学]
  • 作者机构:[1]山东大学信息科学与工程学院,山东济南250100, [2]山东大学化学与化工学院,山东济南250100
  • 相关基金:国家自然科学基金(20373038)和973计划(2006CB605004)资助项目.
中文摘要:

利用数字全息干涉技术测量了电极过程中电极/溶液界面处溶液的浓度变化分布。以铁电极在0.5mol/dm^3硫酸溶液中恒电位电流振荡的活化过程为例,测量了反应初始时刻1.6s内铁电极界面处的溶液浓度变化情况。由于在全息干涉测量中引入载波条纹,所以能够方便地应用傅里叶分析方法分析计算干涉条纹的动态变化。通过对全息干涉图像序列的分析计算得到了电极反应过程中溶液浓度变化所引起的物光相位变化,并把相位差分布用来描述浓度变化分布。计算结果显示,在反应进行到1.6s时,溶液浓度变化引起的物光峰值相位差为41.2rad,相应的溶液折射率改变量为0.0021。重建图像比较直观地再现了反应过程中溶液的浓度变化、扩散层厚度等信息,从而为动态半定量分析和检测浓度变化提供了一种新的方法。

英文摘要:

Digital holographic interferometry was used to measure concentration change distribution of the solution at the interface of electrode/solution during electrochemical reactions. In experiment, the first 1.6 s of the activation processes of potentiostatic current oscillation on iron in 0.5 mol/dm^3 H2SO4 solution was studied. With the introduction of carrier fringes in digital holographic interferometry, Fourier analysis method was used to analyze interference patterns and calculate their dynamic changes conveniently. The phase difference of object wave front, which was caused by the change of the solution's concentration during the electrochemical reaction, was calculated from interference patterns to reflect the concentration change distribution. The obtained results have shown that the maximum phase difference caused by the concentration change of the solution was 41.2 tad and the corresponding change of solution's refractive index was 0. 0021 while the electrochemical reaction was at 1.6 s. The reconstructed images, which were distribution of the phase difference of object wave front, reflected the changes such as concentration distribution, diffusion layer, etc.. It provided a new method to detect and analyze dynamic concentration changes.

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期刊信息
  • 《中国激光》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国光学学会 中国科学院上海光学精密机械研究所
  • 主编:周炳琨
  • 地址:上海市嘉定区清河路390号
  • 邮编:201800
  • 邮箱:cjl@siom.ac.cn
  • 电话:021-69917051
  • 国际标准刊号:ISSN:0258-7025
  • 国内统一刊号:ISSN:31-1339/TN
  • 邮发代号:4-201
  • 获奖情况:
  • 中国自然科学核心期刊,物理学类核心期刊,无线电子学·电信技术类核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,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(2004版),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),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:26849