بررسي پديده ته نشيني با استفاده از طيف سنج نوري (x,t)

Investigation of sedimentation using (x,t) spectrometer

در اين پديده ته نشيني با استفاده از طيف سنج نوري (x,t) با قابليت استخراج طيف جذبي بر حسب زمان و يك بعد طولي، بررسي شده است. بر خلاف طيف سنجهاي زماني معمول كه در آنها از يك آرايه رشته اي براي آشكارسازي و عكس هاي كروي براي انتقال باريكه نور استفاده مي كنند، در اينجا با جايگزيني آرا به رشته اي با يك آرايه ماتريسي (صفحه حساس به نور CCD) و همچنين عدسي هاي استوانه اي به جاي عدسي هاي كروي، اين قابليت به وجود آمده است كه علاوه بر بعد زمان، طيف سنجي در يك بعد مكاني هم فراهم شود. از اين ايده براي بررسي ته نشيني نانوذرات سيليسيم دي اكسيد استفاده شده است. بررسي نظري پديده ته نشيني نشان مي دهد براي نانو ذارت دو عامل پخش و ته نشيني در رقابت هستند كه در نهايت منجر به نمايه نمايي براي غلظت نمونه مي شود. براي نانوذرات سيليسيم دي اكسيد مطابق انتظار مشاهده شد كه روابط نظري بر داده هاي تجربي انطباق خوبي دارد. همچنين با كمك طيف سنج روند ته نشيني رنگدانه هاي آبي و مهماني به طور جداگانه بررسي شد. سپس رنگدانه ها با هم مخلوط شد و روند ته نشيني آن مطالعه شد. مشاهده شد كه مي توان از روند ته نشيني مخلوط رنگدانه ها، روند ته نشيني تك تك رنگدانه ها را استخراج كرد.

In this paper, we introduce a (x,t) spectrometer with the ability of spectroscopy in time and also in one spatial dimension, in addition. We use this property to investigate a sedimentation phenomenon. In spite of usual temporal spectrometers, which use array detector and spherical lenses to conduct light, here we replace array detector with a matrix detector (CCD) and spherical lenses with cylindrical ones. These changes give us ability of adding a spatial dimension to our spectrometer. We used this idea to investigate sedimentation of SiO2 nanoparticles. The theoretical calculations show that for nanoparticles there is a competition between diffusion and sedimentation. At the end it causes an exponential profile for the concentration of particles. According to our expectations, we showed that the experimental results are in good agreement with theoretical ones for SiO2 nanoparticles. We investigated profile of sedimentation for blue and mahmashi pigments with a spectrometer. Then we mixed pigments and investigated profile of sedimentation. We extracted profile of sedimentation of blue and mahmashi pigments from the profile of sedimentation of mixed pigments.