автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.01, диссертация на тему:Исследование спектрально-оптических свойств тканей в терагерцовом диапазоне излучения

На правах рукописи

Шампаров Евгений Юрьевич

Исследование спектрально-оптических свойств тканей в терагерцовом диапазоне излучения

Специальность 05.19.01 «Материаловедение производств текстильной и легкой промышленности»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

- 1 ДЕК 2011

005004447

На правах рукописи

Шампаров Евгений Юрьевич

Исследование спектрально-оптических свойств тканей в терагерцовом диапазоне излучения

Специальность 05.19.01 «Материаловедение производств текстильной и легкой промышленности»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет дизайна и технологии» на кафедре «Материаловедение»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Родэ Сергей Витальевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Защита состоится « 20 » декабря 2011 г. в 10 ч. на заседании диссертационного совета Д 212.144.02 при ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет дизайна и технологии по адресу: 117997, г. Москва, ул. Садовническая, д. 33, стр. 1, ауд. 156.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного университета дизайна и технологии.

Шустов Юрий Степанович, кандидат технических наук, профессор Тюменев Юрий Якубович

Ведущая организация: Санкт-Петербургский Государственный

Университет Технологии и Дизайна

Ученый секретарь диссертационного совета

Макарова Н.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В рыночной экономике для обеспечения конкурентоспособности выпускаемой продукции необходим строгий контроль технологических процессов и качества изделий. Для достижения надлежащего уровня качества текстильных материалов особенно важны современные инновационные методы контроля, позволяющие оперативно получать надёжную и достоверную информацию о многочисленных характеристиках свойств исходного сырья, полуфабрикатов и готовой продукции. Наиболее приемлемы бесконтактные неразрушающие, имеющие высокую точность и быстродействие методы измерений, к которым относят и спектрально-оптические измерения в терагерцовом диапазоне электромагнитного излучения.

Возможности измерений в традиционно используемых видимом и ближнем инфракрасном диапазонах сильно ограничены тем, что в них практически все текстильные волокна непрозрачны, поэтому невозможны или крайне трудновыполнимы измерения распределённых характеристик тканей: поверхностной плотности, линейной плотности нитей, влажности и т.д. В то же время, в микроволновой области спектра (из-за большой длины волны излучения) ткани слишком прозрачны, и измерительная аппаратура очень громоздка, вследствие чего измерения трудновыполнимы и неточны. Терагерцовый диапазон является той областью, где оптические измерения ещё удобны, а многие важные характеристики тканей измеримы. Поэтому разработка измерительной аппаратуры, создание методик измерений и исследование свойств тканей в терагерцовом диапазоне излучения является актуальной задачей материаловедения.

Наиболее сложная область материаловедения - изучение взаимодействия материалов с водой. От влажности ткани зависят её теплоёмкость и теплопроводность. С влагосодержанием тесно связаны механические, электрические, химико-биологические свойства ткани. Понимание факторов, определяющих гигроскопические свойства, и

прогнозирование влажно стных характеристик тканей в зависимости от их состава и структуры актуально для материаловедения.

Весьма важным остаётся вопрос изучения того, сколько воды и в каком виде содержится в материале, определения степени влияния разных видов воды (адсорбированной, абсорбированной или капиллярной) на физические свойства тканей. Каждому из этих видов присуща своя энергия связи воды с материалом, собственный спектр колебаний. Электромагнитные волны взаимодействуют с водой, по-разному связанной с материалом, спектрально избирательно. Для исследования гигроскопических свойств тканей очень информативно измерение их спектрально-оптических характеристик в областях избирательного взаимодействия с электромагнитным полем.

Цель данной работы - исследование свойств тканей в терагерцовом диапазоне излучения, выявление и обоснование взаимосвязей между их спектрально-оптическими, структурными и влажностными характеристиками; разработка необходимой измерительной аппаратуры и методик экспериментов.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1. Разработан новый метод исследования свойств текстильных материалов в терагерцовом диапазоне электромагнитного излучения.

2. Разработана установка для терагерцовых спектрально-оптических измерений, создано программное обеспечение для автоматического управления измерениями и обработки получаемых результатов.

3. Интерпретированы терагерцовые спектры пропускания и отражения воздушно-сухих образцов хлопчатобумажной, полиамидной, льняной, полиэфирной, шёлковой, вискозной и шерстяной тканей, а также спектры пропускания при различной влажности ткани.

4. Получены терагерцовые оптические характеристики тканей: показатели преломления и поглощения, поверхностные плотности проникновения (аналог глубины проникновения), коэффициенты поглощения на сухой поверхности волокон и на смоченной поверх-

ности волокон (для хлопчатобумажной, льняной, шёлковой и вискозной тканей).

5. Определена частота аномально высокого поглощения полиэфира (полиэтиленгерефталата).

6. Установлены взаимосвязи гигроскопических и оптических характеристик со структурными характеристиками тканей.

7. Выявлена взаимосвязь между поляризационной анизотропией поглощения и анизотропией структуры ткани.

Практическая значимость работы состоит в следующем:

1. Предложена надежная, компактная и транспортабельная конструкция детектора-спектрометра терагерцового излучения.

2. Создана установка для автоматических спектрально-оптических измерений. Разработано программное обеспечение.

3. Разработаны методики:

- бесконтактного неразрушающего измерения поверхностной плотности и влажности тканей;

- бесконтактного неразрушающего определения доли полиэфира в составе ткани;

- бесконтактного неразрушающего контроля анизотропии структуры текстильных полотен;

- определения суммарной площади поверхности волокон и пористости нитей ткани.

Положения, выносимые на защиту:

1. Терагерцовый диапазон электромагнитного излучения предоставляет широкие возможности для бесконтактного изучения свойств текстильных материалов. Наиболее эффективны прямые измерения распределённых характеристик материалов: поверхностной плотности, анизотропии структуры и т. д.

2. Общность спектрально-оптических свойств тканей различного волокнистого состава обусловлена тем, что поглощение терагерцового излучения осуществляется преимущественно на поверхности волокон

ткани. При смачивании волокон поглощение излучения многократно увеличивается. Поэтому терагерцовые измерения эффективны для нахождения поверхностных и влажностных характеристик тканей. Личный вклад автора состоял:

1. В определении физической картины взаимодействия тканей с терагерцовым излучением, выявлении взаимосвязей между оптическими, влажностными и структурными характеристиками тканей.

2. В разработке конструкции и изготовлении детектора-спектрометра, в настройке спектрально-оптической измерительной установки.

3. В создании программного обеспечения для автоматических измерений и обработки результатов.

4. В разработке методик и проведении измерений коэффициентов пропускания, отражения и рассеяния терагерцового излучения образцами материалов.

5. В разработке и проведении экспериментов по поглощению терагерцового излучения при разной влажности тканей, по измерению водной абсорбции материалов, а также по определению поляризационной анизотропии поглощения терагерцового излучения тканью.

Апробация работы. Основные выводы и теоретические положения работы докладывались и получили положительную оценку на расширенном заседании кафедры материаловедения, трех международных научных конференциях. Результаты работы апробированы и внедрены на предприятиях ФГУП «НИИФП им. Ф.В. Лукина», ООО «Геотекс», ООО «ИНТЦ Поиск», ОАО «МОНТЕМ» (Московский завод нетканых материалов); научно исследовательском институте ИНЭПХФ РАН, а также в учебный процесс МГУДТ при проведении курсовых и дипломных работ.

Публикации. Основные положения проведённых исследований опубликованы в 5 статьях в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура диссертации: Диссертация состоит из введения, четырёх глав, выводов, списка литературы и приложения. Объём

диссертации составляет 121 страницу, включая 65 рисунков и 7 таблиц. Список цитированной литературы содержит 115 наименований российских и зарубежных авторов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, установлена цель, определены научная новизна и практическая значимость проведённых исследований.

В первой главе проведён анализ научно-технической литературы. Рассмотрены разные методы бесконтактного неразрушающего контроля характеристик тканей. Дана их классификация. Показаны факторы, ограничивающие возможности измерений характеристик тканей с помощью электромагнитного излучения разных диапазонов. Выявлены особенности, показаны недостатки и преимущества терагерцовых спектрально-оптических измерений, а также оценены возможности измерения естественного теплового излучения материалов в терагерцовом диапазоне.

Приведена методика расчёта оптических характеристик среды, взятой в виде плоскопараллельной пластины или плёнки, по которой для нахождения характеристик среды необходимо измерять коэффициенты пропускания Я и отражения Т образца и его толщину ± Установлено, что тканям соответствует случай высокого поглощения излучения в образце, когда Я ~ Я„ и

Г«(1-Ям)2ехр(-^Р) , (О

где Л» - коэффициент отражения от заполненного средой полупространства, йр - глубина проникновения излучения в среду (искомые характеристики среды).

Рассмотрены свойства веществ в терагерцовом диапазоне излучения. Измерены спектры пропускания воды, из которых установлено, что глубина проникновения терагерцового излучения в воду =50 мкм. Выяснено, что свойства веществ тесно связаны с собственными частотами тепловых колебаний атомов. Поэтому высоким

пропусканием в терагерцовом диапазоне спектра обладают только простые неполярные диэлектрические вещества, состоящие из лёгких атомов, к которым относятся и вещества, составляющие ткани.

Во второй главе исходя из общих физических принципов, рассмотрены гигроскопические свойства тканей, установлены взаимосвязи некоторых влажностных характеристик со структурой тканей. Приведены характеристики структуры текстильных волокон, представлены измеренные характеристики выбранных для исследования тканей.

Рассмотрены виды связи влаги с материалом. Дана их классификация. Показано, что при нормальных условиях определяющую роль во влажностных свойствах тканей играет капиллярная влага, которая доминирует по количеству над остальными видами подвижной воды в материале - адсорбированной и абсорбированной.

Капиллярные свойства тканей связаны с площадью поверхности волокон и зависят от волокнистого состава. Волокнам одного типа (особенно натурального происхождения) можно дать в соответствие средние характеристики, приведённые в таблице 1. Для химических волокон и шерсти данные вычислили согласно их толщине, визуально наблюдаемой в исследованных образцах тканей. Формфактор (степень некруглости) сечения волокна определили по формуле:

Таблица 1. Характеристики волокон

Характеристика, Тип волокна

размерность хлопок п-амид лен п-эфир шелк вискоз. шерсть

Линейная плотность Тв, текс 0.12 0.35 0.2 0.43 0.12 0.4 0.5

Плотность у, г/см3 1.54 1.14 1.50 1.38 1.37 1.53 1.31

Площадь сечения .У., Ю^см2 0.78 3.1 1.3 3.1 0.88 2.6 3.8

Формфактор сечения Ф„ 1.6 1 1.1 1 1.25 2.5 2

Периметр сечения />„, мкм 50 62 44 62 42 140 140

Площадь поверхности еди- 0.42 0.18 0.22 0.14 0.35 0.35 0.28

ницы массы волокна 8т м2/г

«Видимый» диаметр Д,, мкм 7 20 12 20 9 20 22

Фв = Р J fetén .

(2)

Для элемента полотна площадью 5 с полной площадью поверхности волокон А разветвлённость поверхности ткани V равна:

У ткани с поверхностной плотностью М5, состоящей из волокон одного типа с площадью поверхности единицы массы волокна

Основная характеристика смачиваемости поверхности -изменение удельной свободной поверхностной энергии материала aw. Для угла в смачивания материала - cos в = aja, где а - коэффициент поверхностного натяжения воды.

Капиллярная конденсация влаги происходит в микропорах ткани. Капли воды имеют вогнутую поверхность на границе с воздухом. Кривизна поверхности капель зависит от влажности воздуха и при равновесии с окружающей средой для всех капель одинакова. Нами были расширены представления о системе микропор в тканях. К ним предложено отнести и те места, где параллельные волокна близко прилегают и почти соприкасаются друг с другом, в которых конденсация влаги наиболее энергетически выгодна. Капли при этом вытянуты вдоль волокон, длина капель многократно превышает их толщину и ширину. Кривизной поверхности капель в продольном направлении можно пренебречь. Поэтому при постоянной влажности воздуха Wa поперечный радиус кривизны г„ внешней поверхности всех капель одинаков. Почти вся содержащаяся в ткани капиллярно-конденсированная вода находится в каплях такого типа.

Была рассмотрена модельная задача о капиллярной конденсации в структуре из параллельных круглых волокон с радиусом г находящихся в среднем на расстоянии dc друг от друга. Исходя из геометрии капель, было определено, что капли между волокнами возможны, только когда расстояние между волокнами не превышает 0s2r (0S = ж/2 — 0).

V = A/S.

(3)

V = MSm .

(4)

При постоянной влажности воздуха капли конденсируются лишь там, где расстояние между волокнами не превышает

й^ = е/г ■ (1 - (1 + г„/С0,г)Г2) . (5)

Из (5) в предельных случаях следует:

1. При высокой влажности воздуха, г„ » в$г

<*то* ю «Л , (6)

происходит насыщение ткани водой. Массовая доля воды при этом равна гигроскопичности ткани. В хорошо смачиваемых тканях (в < я/3) с высокой плотностью упаковки волокон (с1с < 4»и) капли сливаются, и вода занимает всё свободное пространство внутри нитей. Объёмная доля воды в такой ткани примерно равна пористости нитей.

2. При малой влажности, г„ « 05г

¿„а* ~ 20Л , (7)

размер капель и соответственно количество капиллярно-конденсированной воды резко уменьшается.

Функция распределения расстояний между волокнами

(8)

Вероятность того, что расстояние между соседними волокнами не превышает 4та* -

= (9)

При с1с «

Средняя ширина капель

ис , (и)

Средняя площадь поперечного сечения капель

Площадь смоченной поверхности и масса воды тт содержащейся в нити (ткани) с сухой массой тс

ч7/2

где у„ - плотность воды и ë¡ - доля внутренней поверхности нитей,

N. и Ф„ - число волокон и формфактор поперечного сечения нитей соответственно. Из (14) видно, что структура тканей обеспечивает и высокое влагосодержание при большой влажности воздуха, и очень резкое уменьшение влагосодержания при уменьшении влажности (т„~г„т). Основным структурным фактором, определяющим содержание влаги в ткани, является поперечный размер волокон (ш„~ г'7П). Также определяющим фактором служит смачиваемость материала тканей (т11.~о„1а). Кроме этого, заметную роль играет плотность упаковки волокон в нитях (т„~(г/с1с)2).

Из (13, 14) зависимость площади' смоченной поверхности от массы воды в ткани

^-П^-т^7 (16)

близка к прямопропорциональной.

В качестве объекта исследования выбраны образцы 13-ти видов тканей семи однородных, часто применяемых волокнистых составов. Образцы 9, 10 и 13 - саржевого, образец 11 - крупноузорчатого переплетения. Остальные образцы - полотняного переплетения. Стандартными методами были определены следующие структурные характеристики тканей (табл.2): поверхностная плотность М„, толщина Д средняя толщина проекции нитей в плоскости полотна ткани £/„, число нитей основы Ц, и утка Пу на 100 мм, число волокон в нити ЛГ„

линейные плотности нитей основы Т0 и утка Тт По ним найдены площади поперечного сечения нитей 5„ и степени сжатия нитей х„, с помощью которых оценены важные для влажностных свойств тканей характеристики структуры - формфактор поперечного сечения нитей Ф„, доля внутренней поверхности нитей ё-, и пористость нитей Я„.

Геометрические размеры структуры определены по фотографиям образцов с оптическим разрешением ~1 мкм.

Таблица 2. Характеристики структуры образцов тканей

Характеристика Волокнистый состав и номер образца ткани

структуры. хлопок полиамид лги полиэфир шелк вискоз. шерсть

размерность 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Поверхностная плотность 170 79 67 60 200 110 50 53 71 72 90 112 155

М. г/м2

Толщина ткани Д мм 0.54 0.23 0.13 0.13 3.38 0.24 0.08 0.23 0.18 0.13 0.24 0.34 0.41

Толщина проекции нити в 0.29 0.20 0.18 0.18 3.36 0.20 0.25 0.12 0.12 0.26 0.26 0.38 0.38

плоскости полотна <4, мм

Число нитей по основе П< 235 335 345 330 240 530 390 415 640 500 315 220 240

на 100 мм по утку П, 190 220 560 530 180 295 335 325 860 315 295 160 280

Линейна* по основе Т„ 34 9 9.0 8.6 37 9 5.9 5.7 4.0 6.5 13 23 28

плотность

нити, текс ПО утку Ту 42 15 4.8 4.4 49 15 7.7 5.7 4.6 10.3 15 31 26

Число волокон в нити Л', 260 90 19 18 170 22 16 36 33 21 33 47 50

Степень сжатия нити х„ 1.4 2.0 3.0 3.0 1.9 1.9 6.2 1.4 2.0 4.8 2.8 2.2 1.8

Формфактор поперечного 1.06 1.16 1.31 .31 1.14 1.15 .74 1.06 .16 1.55 1.29 1.19 1.13

сечения нитиФ.

Доля внутренней площади 90 81 53 51 86 61 32 72 68 47 65 73 75

поверхности нити <5() %

Площадь поперечного 4.7 1.5 0.8 0.8 5.4 1.6 0.8 0.8 0.6 1.0 1.7 5.1 6.0

сечения нити 10"* мг

Пористость нити % 43 38 20 24 43 42 37 33 40 42 45 56 62

В третьей главе описана конструкция и показаны принципы работы установки для спектрально-оптических измерений в терагер-цовом диапазоне электромагнитного излучения.

Приёмником излучения служит оптимально легированный монокристалл 1п8Ь (антимонида индия), охлаждаемый до температуры 4.2 К. При низких температурах 1п8Ь селективно поглощает терагерцовое излучение вблизи частоты / циклотронного резонанса электронов в магнитном поле с индукцией В

/=еВ/(2кт*), (17)

где г - заряд электрона и т* - эффективная масса электрона в ТпБЬ, равная 1/72 массы электрона. Кристалл 1пБЬ помещён в зазор задающего магнитное поле электромагнита со сверхпроводящей токовой катушкой. Электрический сигнал с приёмного кристалла усиливаем

охлаждаемым в жидком гелии предусилителем и специальным чувствительным усилителем, работающим при комнатной температуре. Измеряемое терагерцовое излучение передаём по волноводу в охлаждаемую часть детектора и собираем с помощью рупорной антенны внутрь камеры с приёмным кристаллом. Поток излучения модулируем

механическим прерывателем, на котором дополнительно установлен оптический датчик прерывания излучения (датчик опорного сигнала). Усиленный сигнал с

Рис. 1. Конструкция детектора терагерцового излучения: 1 - входное окно; 2 - фланец и 3 -гайка крепления окна; 4 - волновод; 5 - корпус; 6 - фланец, соединяющий волновод, корпус и внешнюю трубку; 7 - ответный фланец; 8 -внешняя трубка; 9 - трубки для соединительных проводов; 10 — рупорная антенна; 11 -датчик температуры; 12 - магнитный ключ; 13 - электромагнит; 14 - охлаждаемый предусилитель.

приёмного кристалла на частоте модуляции (опорного сигнала) регистрируем синхронным детектором.

Характеристики приёмника излучения были рассчитаны по его отклику на равновесное комнатное тепловое излучение и на излучение терагерцового Н20- лазера. Диапазон принимаемой частоты приёмника от 1 до 5 ТГц. Спектральная чувствительность - 0.6 ТГц. Вольт-ваттная чувствительность составляет 10 В/мВт. Обнаружительная способность приёмника - Ю10 Гц1/2/Вт. Угол зрения -18°(±9°).

В установке для измерений спектрально-оптических характеристик образцов материалов обладающее высокой стабильностью равновесное тепловое излучение использовано в качестве реперного источника. Когда образец помещаем между входным окном приёмника и прерывателем излучения, коэффициент пропускания излучения образца равен отношению получаемого сигнала к реперному.Если образец помещаем за прерывателем излучения, то отношение получаемого сигнала к реперному равно единице минус коэффициент отражения. Меняя магнитное поле, в котором находится приёмный кристалл, получаем зависимость коэффициента пропускания (отражения) от частоты излучения - спектр пропускания (отражения) образца материала.

Измерения спектров на установке автоматизированы. Для этого в среде Ьа1ме\у разработана программа, которая регламентирует порядок генерации управляющих сигналов, считывания и обработки полученных данных и записи результатов в память компьютера.

Для проверки частотно-измерительных возможностей установки измерены спектры пропускания хорошо изученных тонких полиэтиленовых плёнок. Точность частотной градуировки спектрометра =2.5%.

В четвёртой главе описаны методики измерений и определены терагерцовые спектрально-оптические характеристики тканей. Установлена физическая картина взаимодействия тканей с терагерцовым излучением. Измерены спектры пропускания излучения тканей при разном влагосодержании. Выявлены закономерности, связывающие

оптические, влажностные и структурные характеристики тканей.

Измерены спектры пропускания и отражения излучения воздутпно-сухих (при температуре 20"С и влажности 40%) образцов 13-ти тканей, характеристики которых приведены в табл.2. В тканях количество вещества, сквозь которое проходит излучение, характеризуется не толщиной ткани, а её поверхностной плотностью. Для всех тканей выполняется подобное (1) соотношение:

Г^а-^ехрС-М^), (18)

где 7/ и Я/ - коэффициенты пропускания и отражения при частоте излучения/ Мр/(г/м2) - поверхностная плотность ткани, при которой мощность проходящего излучения падает в е раз (поверхностная плотность проникновения - аналог глубины проникновения).

Таблица 3. Поверхностная плотность проникновения МрГ{г/м2) тканей

Л Волокнистый состав ткани

ТГц хлопок полиамид лён полиэфир шёлк вискоза шерсть

1.2 82 115 102 240 62 113 66

2.0 63 60 82 95 43 69 53

2.9 55 46 73 75 36 51 48

3.8 52 46 72 64 39 47 46

4.8 56 55 80 79 45 55 51

Для образцов № 2, 4, 7, 8, 10 (наиболее прозрачных для терагерцового излучения) дополнительно измерены спектральные диаграммы рассеяния и рассчитаны коэффициенты рассеяния . Получены данные для всех компонентов потока излучения 7}, К/, £>/,

Л/-

7)+^ + В/ + Л/ = 1 , <19)

где А/- поглощение излучения. По стандартной методике определены показатели преломления и поглощения материалов.

У тканей и разных волокнистых составов и разных толщин форма спектров пропускания оказалась примерно одинаковой. На

этом основании сделали вывод, что поглощение излучения происходит на поверхности волокон, который подтверждается спектрально-оптическими измерениями в тканях при различном влагосодержании. Поверхностное поглощение излучения преобладает над объёмным благодаря высокой разветвлённости поверхности тканей при малом объёме вещества.

Для терагерцовых измерений при разном влагосодержании использованы образцы № 2, 4, 5, 7, 8, 10, 12. Во время измерения образец ткани находился в тонкоплёночном неповреждённом застёгивающемся полиэтиленовом пакете, поглощение излучения которым мало. Содержание воды определяли взвешиванием на электронных аналитических весах с точностью 0.5 мг. При первом измерении спектра пропускания брали воздушно-сухой образец ткани. Для второго измерения образец высушивали в потоке воздуха, нагретого до 60°С. Начальное влагосодержание единицы площади образца = М,-{т-тс)/т. Затем образец смачивали дистиллированной водой до полного впитывания и проводили очередное измерение. Далее перед каждым следующим измерением образец высушивали, и испытывали при фактической влажности. Высушивание образца повторяли вплоть до первоначальной влажности. При такой процедуре влага в материале распределяется равномерно.

Набор спектров пропускания при разной влажности IV образца № 2 хлопчатобумажной ткани представлен на рис.2, аналогично выглядят наборы спектров остальных тканей (кроме полиамидной и полиэфирной).

В высушенном образце с коэффициентами пропускания То и отражения Яо излучения

где е</ - коэффициент поверхностного поглощения излучения (табл.4), у — разветвлённость поверхности ткани.

Небольшое увеличение влажности почти не меняет форму спек-

1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 ТГц

Рис.2. Спектры пропускания образца N2 х/б ткани с М,=79 г/м2 при различ-

ном увлажнении: Н— высушенного с массой т„=142 мг и влажностью №=0, х - воздушно-сухого с №=4.9%, * - №=7.7%, И - №=12.7%, ■ - №=25%, 0 - №=40%, • - И'=54%, Д - №=137%, А - №=200%

тров, а амплитуда пропускания при этом резко убывает. Пропускание излучения экспоненциально падает в зависимости от влагосодержания единицы площади полотна м> = mJS = ТУМ5тс/т образцов тканей

Т~ ехрО/м.>) ■ (21)

Смачивающая вода усиливает взаимодействие излучения с материалом, не меняя частоту поглощения. Площадь смоченной поверхности волокон пропорциональна т„ (16). Поглощение излучения происходит на смоченной поверхности волокон, оно больше поглощения на сухой поверхности и поглощения в объёме добавляемой воды.

Пропускание излучения образца полиэфирной ткани с ростом

влажности также резко падает. При этом изначально заметно отличающаяся от остальных форма спектра пропускания полиэфирной ткани приближается к форме спектров пропускания остальных тканей. Поэтому установлено, что полиэфир

(полиэтилентерефталат) в отличие от веществ остальных тканей обладает сильным объёмным поглощением излучения (при частоте около 4.2 ТГц), а рост влажности ткани повышает поверхностную компоненту поглощения излучения, не меняя объёмную. При влагосодержании единицы площади полотна наблюдается излом зависимостей 1п Д*е) (рис.3). Выше и1, резко спадает интенсивность поглощения излучения добавляемой в образец водой. Это происходит, когда вода заполняет всё свободное пространство внутри нитей ткани. Далее для увеличения площади смоченной поверхности на ту же величину необходимо намного большее количество воды. По значениям V/, рассчитана пористость нитей тканей Ян^=м'1у1(А4ку,м), оказавшаяся близкой к Яи, определённой по их геометрическим характеристикам (табл.4). Коэффициент пропускания излучения в точке излома Т, соответствует поглощению излучения на всей внут-

т

0.2

0.1 0.05

0.02 0.01 0.005

0 20 40 60 80 100 г/м2

Рис.3. Зависимости коэффициентов пропускания образцов тканей при 3.6 ТГц от влагосодержания единицы площади полотна: + - N2 хлопчатобумажной, X - N5 льняной, * - N8 шёлковой, И - N10 вискозной, Н - N4 полиамидной, 0 - N7 полиэфирной, • - N12 шерстяной

!>

~ в ............... \и..............

к V- ° Т=Т0*(а*ех -а)*ехр(-\¥/

4ух \ • "'О.

• ж

..........

ренней поверхности нитей, смоченной водой,

Тг — Т0 • ехр - , (22)

где £„ - коэффициент поглощения излучения смоченной поверхности волокон ткани.

Терагерцовое излучение избирательно взаимодействует с капиллярно-конденсированной влагой. В то же время известно, что

Таблица 4. Терагерцовые оптические, структурные и влажностные характеристики тканей

Волокнистый состав, номер образца

№ Характеристика ткани сч к о с Ч г л 5! V") г- с£ X ■в-Г) к ОО » с; о X т О а ГЧ л" о.

й О С «и ч о П 3 га СО В

1 Поверхностная плотность М,, г/м2 79 60 200 50 53 72 112

2 Разветвленность поверхности V 33 11 44 7 19 25 31

3 Доля внутренней поверхности <5/,% 81 51 86 32 72 47 73

Влагосодержание единицы площади

4 5 поверхности: воздушно-сухого образца щ, г/м2, при уменьшении начального коэффи- 3.7 10.2 1.0 59 9.3 20 0.5 9.7 2.2 10.6 6.8 12.8 7.6 20.4

6 циента пропускания в е раз и>ро, г/м2, в точке излома и>;, г/м2. 21 - 60 - 12 22 -

Пористость нитей, рассчитанная

7 из терагерцовых измерений Дт %, 41 - 45 - 31 47 -

8 по структурным характеристикам 38 - 43 - 33 42 -

Коэффициент пропускания:

9 в точке излома Т, %, 3.2 - 0.6 - 4.0 3.8 -

10 начальный Г0 %• 16 15 6.7 28 11 17 6.4

Коэффициент поглощения на

п 12 поверхности волокон: СуХОЙ £¡1 %, смоченной е» %. 4.5 10.4 10.7 6.1 10.7 11.2 7.6 15.0 5.2 16.9 8.9

объёмное впитывание влаги происходит за сравнительно длительные промежутки времени (порядка нескольких часов).

Для измерений воздушно-сухой образец ткани смачивали водой и помещали в закрытый полиэтиленовый пакет. Были измерены зависимости коэффициентов пропускания излучения образцов № 2, 9,

10 от времени при постоянном влагосодержании образца. Пропускание образцов со временем увеличивается, стремясь к постоянной величине. Время релаксации изменения коэффициентов пропускания 2-^5 часов. Изменения вызваны тем, что часть воды впитывается в объём волокон, и уменьшается площадь смоченной поверхности. По нашим оценкам в вискозной, шёлковой и хлопчатобумажной тканях масса объёмно впитываемой влаги составляет -10% от массы сухого образца.

Поверхностное поглощение излучения в отличие от объёмного поляризационно анизотропно. В подтверждение этому в образце №10 вискозной ткани были удалены нити утка и измерено его пропускание излучения в линейно поляризованном свете. Установлено, что сквозь образец лучше проходит излучение с поляризацией электрического поля поперёк оставшихся нитей основы. Излучение преимущественно поглощается, когда вектор электрического поля волны лежит в плоскости поверхности. Анизотропия поглощения видна и во влажных, и в сухих образцах. Увлажнение образцов увеличивает различие пропускания продольной и поперечной поляризаций излучения.

Выводы

1. Разработана, изготовлена и настроена установка для измерения спектрально-оптических характеристик материалов в терагерцовом диапазоне электромагнитного излучения. Проведены тестовые измерения. Определены характеристики установки: спектральный диапазон, спектральная чувствительность, спектральная линейность, угол зрения, вольт-ваттная чувствительность, обнаружи-тельная способность. Процесс проведения измерений, сбора и обработки данных автоматизирован и управляется компьютером.

2. Разработаны методики измерения терагерцовых оптических характеристик материалов - коэффициентов отражения Я, пропускания Т, рассеяния О и поглощения А. Получены спектры

отражения и пропускания и спектральные диаграммы рассеяния воздушно-сухих образцов хлопчатобумажной, полиамидной, льняной, полиэфирной, шёлковой вискозной и шерстяной тканей. Рассчитаны показатели преломления и поглощения тканей.

3. Установлено, что полиэфир (полиэтилентерефталат) обладает большим поглощением излучения вблизи частоты 4.2 ТГц. Показана возможность избирательного определения полиэфира в составе ткани.

4. Установлена зависимость коэффициента пропускания излучения от поверхностной плотности ткани. Для тканей найдены поверхностные плотности проникновения излучения (терагерцовые оптические характеристики). Показано, что терагерцовое излучение можно эффективно использовать для прямых быстрых дистанционных измерений поверхностной плотности тканей, для оперативной оценки однородности плотности полотна по площади.

5. Определено, что причиной одинаковой формы спектров пропускания излучения сухих образцов разных тканей служит преобладание поглощения излучения на поверхности волокон ткани над поглощением внутри объёма волокон. Общность поведения обусловлена высокой разветвлённостью поверхности, характерной для всех тканей. Рассчитаны коэффициенты поверхностного поглощения излучения тканей разных волокнистых составов. Показана эффективность терагерцовых измерений для изучения поверхностных свойств волокон.

6. Разработана методика измерения и получены спектры пропускания излучения тканей при различной влажности. Определено, что увеличение влагосодержания единицы площади полотна м> приводит к экспоненциальному уменьшению коэффициентов пропускания излучения всех тканей во всём измеряемом спектральном диапазоне. Рассчитаны характерные влагосодержания, при котором пропускание ткани падает в е раз. Показано, что

терагерцовое излучение можно эффективно использовать для прямых быстрых дистанционных измерений влажности тканей. Причём, так как пропускание излучения меняется в зависимости от влагосодержания ткани пропорционально во всём спектральном диапазоне установки, то измерения влажности будут эффективны и с помощью более простой широкополосной терагерцовой техники.

7. Рассчитаны коэффициенты поглощения излучения влажной поверхности хлопчатобумажной, льняной, шёлковой и вискозной тканей. Оценён радиус кривизны поверхности капель воды в ткани.

8. Показана возможность использования терагерцового излучения для избирательного определения доли капиллярно-конденсированной влаги в ткани. Проведены измерения объёмно-поглощённой влаги.

9. Проведены измерения пропускания излучения образцов тканей в поляризованном свете. Определена взаимосвязь поляризационной анизотропии пропускания излучения с анизотропией структуры ткани. Показана возможность использования поляризованного терагерцового излучения для дистанционного обнаружения таких дефектов структуры тканей, как недосека и забоина, перекос нитей в ткани.

РАБОТЫ, ОПУЛИКОВАННЫЕ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Статьи: 1. Г. Д.Богомолов, В.В.Завьялов, Е.А.Зотова, Е.Ю.Шампаров. Быстродействующий перестраиваемый детектор терагерцового излучения на циклотронном резонансе в InSb [Текст] // Приборы и техника эксперимента. - М: 2002 г., №1, с.87-94.

2. В.В.Завьялов, Е.Ю.Шампаров. Двухканальный двухчастотный приёмник терагерцового излучения с глубокой селективностью в каждом из каналов [Текст] // Приборы и техника эксперимента. - М: 2008 г., №3, с. 109-114.

3. С.В. Рода, Е.Ю. Шампаров. Установка для быстрой терагерцовой спектрометрии тонких диэлектрических материалов [Текст] // Дизайн итехнологии. -М: 2010 г.,№18,с.47-53.

4. И.Н. Жагрина, С.В. Родэ, Е.Ю. Шампаров, Терагерцовые спектры пропускания и отражения тканей [Текст] // Известия вузов. Технология легкой промышленности. - С-П: 2010 г., № 4, с.22-24.

5. С.В. Рода, Е.Ю. Шампаров. Влияние влаги на терагерцовые спектры тканей [Текст] // Дизайн и технологии. - М: 2011 г., №24, с.70-76.

Материалы выступлений на научных конференциях:

1. G.D. Bogomolov, E.Yu. Shamparov, Fast Low-Temperature FIR Detectors for FELs, 4-th Asian Symposium on Free Electron Lasers (AFEU99), Taejon, Korea, 1999.

2. G.D. Bogomolov, E.Yu. Shamparov, Fast FIR. Detector on the Cyclotron Resonance in InSb, The 1-st Swedish-Russian-Finnish School for Young Scientists, Bjorkliden, Kiruna, Sweden, 2000.

3. E.Yu. Shamparov, Spectroscopy of electrons in quasi-one-dimensional potential wells, British Council workshop 'Terahertz Radiation: Science and Technology", Novosibirsk, 2006.

Шампаров Евгений Юрьевич

Исследование спектрально-оптических свойств тканей в терагерцовом диапазоне излучений

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Усл.-печ. 1,0 п.л. Тираж 80 экз. Заказ Н

Информационно-издательский центр МГУДТ 117997, г. Москва, ул. Садовническая, д. 33 Отпечатано в ИИЦ МГУДТ

Введение

Оптические измерения в терагерцовом диапазоне спектра 9 электромагнитных излучений

1.1 Позиционирование терагерцовых измерений среди других бесконтактных неразрушающих методов контроля свойств тканей

1.2 Особенности терагерцового излучения. Равновесное тепловое излучение

1.3 Оптические характеристики среды. Измерения показателей преломления и поглощения

1.4 Свойства материалов в терагерцовом диапазоне излучения 18 Структура и гигроскопические свойства тканей •

2.1 Влияние воды на свойства тканей і

2.2 Смачиваемость тканей. Капиллярный подъём воды в тканях

2.3 Капиллярная конденсация воды в параллельной структуре 30 волокон нити

2.4 Характеристики исследуемых образцов тканей 37 Установка для спектральных измерений '

3.1 Механическая конструкция детектора терагерцового излучения

3.2 Электромагнит

3.3 Оптический тракт

3.4 Характеристики приёмного кристалла

3.5 Электрическая схема детектора

3.6 Характеристики детектора терагерцового излучения

3.7 Спектрально-измерительная установка. Получение ( 62 терагерцовых спектров образцов материалов

3.8 Характеристики спектрометра 64 Спектральные исследования тканей

4.1 Спектральные характеристики тканей

4.2 Терагерцовое поглощение тканей при увлажнении

4.3 Физические особенности взаимодействия терагерцового 89 излучения с веществом и их приложения к измерениям в тканях Выводы 93 Список литературы 95 Приложение

Ткани относятся к числу важнейших технологических продуктов, используемых людьми. Они имеют глубоко анизотропную (двумерную) волокнисто-сетчатую- структуру, определяющую их полезные человеку свойства. Именно такая структура, благодаря- механическим и тепловым защитным свойствам, большой гибкости, а также очень хорошему впитыванию влаги и высокой влагопроницаемости делает ткани столь удобными для людей. Однако сложность структуры тканей, многообразие их применения, обуславливают крайне высокие требования к технологиям их производства;

В рыночной £ экономике для обеспечения конкурентоспособности выпускаемой продукции необходим строгий контроль технологических процессов и-качества изделий. Для достижения надлежащего уровня качества текстильных материалов особенно важны современные инновационные методы контроля, позволяющие оперативно получать надёжную и достоверную информацию о многочисленных характеристиках свойств исходного сырья, полуфабрикатов и готовой, продукции. Наиболее приемлемы бесконтактные неразрушающие, имеющие высокую точность и быстродействие методы измерений,, к которым относят и спектрально-оптические измерения в терагерцовом-диапазоне электромагнитного излучения.

ВОЗМОЖНОСТИ измерений В традиционно используемых ВИДИМОМ" и ближнем, инфракрасном, диапазонах сильно ограничены тем, что в них практически все текстильные волокна непрозрачны, поэтому невозможны или крайне трудновыполнимы измерения распределённых характеристик тканей: поверхностной плотности, линейной плотности нитей, влажности и т.д. В то же время, в микроволновой области спектра (из-за большой,длины волны излучения) ткани слишком прозрачны, и измерительная аппаратура очень громоздка, вследствие чего измерения трудновыполнимы и неточны. Терагерцовый диапазон является той областью, где оптические измерения ещё удобны, а многие важные характеристики тканей измеримы. Поэтому разработка измерительной аппаратуры, создание методик измерений и исследование свойств тканей в терагерцовом диапазоне излучения является актуальной задачей материаловедения.

Наиболее сложная область материаловедения - - изучение взаимодействия-материалов с водой. От влажности ткани зависят её теплоёмкость и теплопроводность. С влагосодержанием тесно связаны механические, электрические, химико-биологические свойства ткани. Понимание факторов, определяющих гигроскопические свойства, и прогнозирование влажностных характеристик тканей в зависимости от их состава и структуры также актуально для материаловедения.

Весьма важным остаётся вопрос изучения того, сколько воды и в каком виде содержится в материале, определения степени влияния разных видов воды (адсорбированной, абсорбированной или капиллярной) на физические свойства тканей. Каждому из этих видов присуща своя энергия связи воды с материалом, собственный спектр колебаний. Электромагнитные волны взаимодействуют с водой, по-разному связанной с материалом, спектрально избирательно. Для* исследования гигроскопических свойств тканей очень информативно измерение их спектрально-оптических характеристик в областях избирательного взаимодействия с электромагнитным полем.

Цель данной работы - исследование свойств, тканей в терагерцовом диапазоне- излучения, выявление и обоснование взаимосвязей между их спектрально-оптическими, структурными и влажностными характеристиками; разработка необходимой измерительной аппаратуры и методик экспериментов.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1. Разработан новый метод исследования свойств текстильных материалов в терагерцовом диапазоне электромагнитного излучения;

2. Разработана установка для терагерцовых спектрально-оптических измерений, создано программное обеспечение для автоматического управления измерениями и обработки получаемых результатов.

3. Интерпретированы терагерцовые спектры пропускания и отражения воздушно-сухих образцов хлопчатобумажной, полиамидной, льняной, полиэфирной, шёлковой, вискозной и шерстяной тканей, а также спектры пропускания при различной влажности ткани.

4. Получены терагерцовые оптические характеристики тканей: показатели, преломления и поглощения, поверхностные плотности проникновения (аналог глубины проникновения), коэффициенты поглощения на сухой поверхности волокон и на смоченной-поверхности волокон (для хлопчатобумажной, льняной, шёлковой и вискозной тканей).

5. Определена частота аномально высокого поглощения полиэфира (полиэтилентерефталата).

6. Установлены взаимосвязи гигроскопических и оптических характеристик со структурными .характеристиками тканей.

7. Выявлена взаимосвязь между поляризационной анизотропией поглощения и анизотропией структуры ткани.

Практическая.значимость работы состоит в следующем:

1. Предложена, надежная, компактная и транспортабельная конструкция-детектора-спектрометра терагерцового излучения.

2. Создана установка для автоматических спектрально-оптических измерений. Разработано программное обеспечение.

3. Разработаны-методики:

- бесконтактного неразрушающего измерения поверхностной плотности и влажности тканей;

- бесконтактного неразрушающего определения доли полиэфира в составе ткани;

- бесконтактного неразрушающего контроля анизотропии структуры текстильных полотен;

- определения суммарной площади поверхности волокон и пористости нитей ткани.

Положения, выносимые на защиту:

1. Терагерцовый диапазон электромагнитного излучения предоставляет широкие возможности для бесконтактного изучения свойств текстильных материалов. Наиболее эффективны прямые измерения распределённых характеристик материалов: поверхностной плотности, анизотропии структуры и т. д.

2. Общность спектрально-оптических свойств тканей различного волокнистого состава обусловлена тем, что поглощение терагерцового излучения осуществляется преимущественно на поверхности волокон ткани. При смачивании волокон поглощение излучения многократно увеличивается,, поэтому терагерцовые измерения эффективны для нахождения поверхностных и влажностных характеристик тканей.

Личный вклад автора состоял:

1. В определении физической картины взаимодействия тканей с терагерцовым излучением, выявлении взаимосвязей между оптическими, влажностными и структурными характеристиками тканей.

2. В разработке конструкции и изготовлении детектора-спектрометра, в настройке спектрально-оптической измерительной установки.

3. В создании программного обеспечения для автоматических измерений-и обработки результатов.

4. В разработке методик и проведении измерений коэффициентов пропускания, отражения- и рассеяния терагерцового излучения образцами материалов.

5. В разработке и проведении экспериментов по поглощению терагерцового излучения при разной влажности тканей, по измерению водной абсорбции материалов, а также по определению поляризационной анизотропии поглощения терагерцового излучения тканью.

Апробация работы. Основные выводы и теоретические положения работы докладывались и получили положительную оценку на расширенном заседании кафедры материаловедения, трех международных научных конференциях. Результаты работы апробированы и внедрены на предприятиях ФГУП «НИИФП им. Ф.В. Лукина», ООО «Геотекс», ООО «ИНТЦ Поиск», ОАО «МОНТЕМ» (Московский завод нетканых материалов); научно исследовательском институте ИНЭПХФ РАН, а также в учебный процесс МГУДТ при проведении курсовых и дипломных работ.

Публикации. Основные положения проведённых исследований опубликованы в 5 статьях в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура диссертации: Диссертация состоит из введения, четырёх глав, выводов, списка литературы и приложения. Объём диссертации составляет 121 страницу, включая 65 рисунков и 7 таблиц. Список цитированной литературы содержит 115 наименования российских и зарубежных авторов.

Выводы

1. Разработана, изготовлена и настроена установка для измерения спектрально-оптических характеристик материалов в терагерцовом диапазоне электромагнитного излучения. Проведены тестовые измерения; Определены характеристики установки: спектральный диапазон, спектральная чувствительность, спектральная линейность, угол зрения, вольт-ваттная чувствительность, обнаружительная способность. Процесс проведения- измерений, сбора- и обработки данных автоматизирован и управляется компьютером.

2. Разработаны, методики измерения терагерцовых оптических характеристик материалов - коэффициентов отражения Я; пропускания Т, рассеяния £> и поглощения^. Получены спектры отражениями пропускания и спектральные диаграммы* рассеяния^ воздушно-сухих образцов хлопчатобумажной, полиамидной, льняной, полиэфирной, шёлковой вискозной и шерстяной тканей. Рассчитаны показатели преломления и поглощения тканей.

3. Установлено, что полиэфир (полиэтилентерефталат) обладает большим поглощением излучения вблизи частоты 4.2 ТГц. Показана возможность избирательного определения полиэфира в составе ткани:

4. Установлена зависимость коэффициента пропускания излучения' от поверхностной плотности ткани. Для тканей найдены поверхностные плотности проникновения излучения. (терагерцовые оптические характеристики). Показано, что терагерцовое излучение можно эффективно использовать для прямых быстрых дистанционных измерений поверхностной плотности тканей, для оперативной оценки однородности плотности полотна по площади.

5. Определено; что причиной одинаковой формы спектров пропускания излучения сухих образцов разных тканей служит преобладание поглощения излучения на поверхности волокон ткани над поглощением внутри объёма волокон. Общность поведения обусловлена высокой разветвлённостью поверхности, характерной для всех тканей. Рассчитаны коэффициенты поверхностного поглощения излучения тканей разных волокнистых составов. Показана эффективность терагерцовых измерений для изучения поверхностных свойств волокон.

6. Разработана методика измерения и получены спектры пропускания излучения тканей при различной влажности. Определено, что увеличение влагосодержания единицы площади полотна приводит к экспоненциальному уменьшению коэффициентов пропускания излучения всех тканей во всём измеряемом спектральном диапазоне. Рассчитаны характерные влагосодержания, при котором пропускание ткани падает в е раз. Показано, что терагерцовое излучение можно эффективно использовать для прямых быстрых дистанционных измерений влажности тканей. Причём, так как пропускание излучения- меняется в зависимости от влагосодержания ткани пропорционально во всём спектральном* диапазоне установки, то измерения влажности будут эффективны, и с помощью более простой широкополосной терагерцовой техники.

7. Рассчитаны коэффициенты поглощения излучения влажной поверхности хлопчатобумажной, льняной, шёлковой и вискозной, тканей. Оценён радиус кривизны поверхности капель воды в ткани.

8. Показана возможность использования терагерцового излучения для избирательного- определения доли капиллярно-конденсированной влаги в ткани. Проведены измерения объёмно-поглощённой влаги.

9: Проведены измерения пропускания излучения образцов тканей в поляризованном свете. Определена взаимосвязь поляризационной анизотропии пропускания излучения с анизотропией структуры ткани. Показана возможность использования поляризованного терагерцового излучения для дистанционного обнаружения таких дефектов структуры тканей, как недосека и забоина, перекос нитей в ткани.

1. Г.Н. Кукин, А.Н. Соловьёв, Текстильное материаловедение (исходные материалы) -М.: Легпромбытиздат, 1985, 216 с.

2. Г.Н. Кукин, А.Н. Соловьёв, А.И. Кобляков, Текстильное материаловедение (волокнаи нити)-М.: Легпромбытиздат, 1989, 352 с.

3. Г.Н. Кукин, А.Н. Соловьёв; А.И. Кобляков, Текстильное материаловедение (текстильные полотна и изделия) — М.: Легпромбытиздат, 1992, 272 с.

4. Б.А. Бузов, Н.Д. Алыменкова, Д.Г. Петропавловский идр., Лабораторный практикум по материаловедению швейного производства. Учебное пособие для ВУЗов М.: Легпромбытиздат, 1991, 432 с:

5. ГОСТ 10681-75. Текстильные материалы. Климатические условия испытаний.

6. ГОСТ 3813-72. Ткани и штучные изделия текстильные. Методы определения разрывных характеристик при растяжении.

7. П.Н. Бобров, Е.Г. Горелик, Ф.К. Волосников, Измерение массы волокон с помощью ультразвука Текст. // Известия вузов. Технология легкой промышленности. 1973 г., № 4, с.115-117.

8. П.Н: Бобров, Ф.К. Волосников, В.А. Козубенко, Ультразвук для исследования, свойств волокна Текст. // Текстильная промышленность. -1974 г., № 3, с.64-65.

9. Г.В. Степанов, С.С. Васильев, C.B. Родэ, Анализ состояния влаги с помощью волн СВЧ и диэлектрических измерений Текст. // Кожевенно-обувная промышленность. 1977 г., № 6, с.47-56.

10. Г.А. Зибицкер, C.B. Маречек, В.М. Поляков, Измерение диэлектрическойпроницаемости текстильных материалов Текст. // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. — 1988 г., № 2, с.75-78.

11. Д.Д. Ветчинин, Цифровая измерительная система ёмкостного датчика линейной плотности прядильного продукта Текст. // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. 1992 г., № 4, с.66-68.

12. Д.Д. Ветчинин, Реализация на ОМЭВМ системы ЦОС датчика неровноты чесального продукта Текст. // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. — 1993 г., № 6, с.82-85.

13. А.К. Расторгуев, Е.И. Власов, Е.В. Ситков, Исследование измерителя линейной плотности ленты Текст. // Известия вузов. Технология текстильношпромышленности. 1995 г., № 3, с. 102-105.

14. Г.В. Гусев, Определение электрических характеристик диэлектриков методом разряда Текст. // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. — 1992 г., № 3, с.73-77.

15. М. Мухитдинов, Оптоэлектронные устройства контроля и измерения в текстильной промышленности — М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982, 200 с.

16. П.Г. Шляхтенко и др., Исследование светопропускания и рассеяния волокнистого слоя Текст. // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. 1988 г., № 4, с.12-14.

17. П.Г. Шляхтенко, Дифракционные методы контроля основных геометрических параметров текстильных материалов Текст. // Материалы юбилейной научно-технической конференции: в 3 ч. СПГУТД СПб., 2000 г., Ч.З, с.60-61.

18. П.Г. Шляхтенко, Исследование дифракции света на тканых сетчатых полотнах при различных углах падения света Текст. // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. -2001 г., № 1, с.6-10.

19. П.Г. Шляхтенко и др., Исследование связи между коэффициентом поверхностного заполнения тканого полотна и параметрами Фраунгоферовой дифракционной картины от Не-Ые лазера Текст. // Известия вузов.

20. Технология текстильной промышленности. 1998 г., № 4, с.45-49.

21. П.Г. Шляхтенко, H.H. Труевцев, Дифракционный метод контроля геометрической структуры ткани по её фотоизображению Текст. // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. 2003 г., № 4, с. 19-24.

22. С.Ю. Иванова, E.H. Бершев, Оптический метод контроля структурных характеристик ткани« Текст. // Известия вузов. Технология'текстильной промышленности. — 1990 г., № 5, с.\9'-2Ъ.

23. A.M. Бражник, А.Д. Епифанов, А.П. Храпливый, Математическое описание сканирования ткани в оптическом диапазоне Текст. // Известия вузов: Технология текстильной промышленности. 1985 г., № 5, с.71-74.

24. A.A. Ермаков, А.Б. Козлов, Микропроцессорный измеритель плотности текстильного материала на основе двухволнового оптоэлектронного преобразователя Текст. // Известия вузов. Технология текстильной^ промышленности. 1999 г., № 5, с. 104-108.

25. Г.Г. Сокова, Целостность восприятия изображения ткани в компьютерной фотограмметрии Текст. // Современные технологии и оборудование текстильной промышленности (Текстиль-98): тез. докл. всерос. н.-т. конф. MFTA.M. — 1998 г., с.91.

26. Пат. 2131605 Россия, МКИ 6 G 01N 33/36. Бесконтактный способ анализа структуры ткани. Н.В: Лустгартен, Г.Г. Сокова, A.C. Сергеев, Опубл. 10.06.99;

27. Пат. 2164679 Россия, МКИ 7 G 01 N 21/89. Способ контроля структурных геометрических параметров тканых материалов. П.Г. Шляхтенко, H.H. Труевцев. Опубл. 27.03.2001.

28. В.Н. Федосеев, C.JI. Костин, Г.В. Захаров, Эффективность использованиялазерной дефектоскопии на ткацком оборудовании Текст. // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. 1992 г., № 3, с.50-53.

29. И.П. Корнюхин и др., Исследование ворсистости тканей методом малоуглового рассеяния лазерного излучения Текст. // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. 1991 г., № 3, с. 10-13.

30. Л.И. Радзивильчук, Н.Г. Дружинина, Применение дифракционного метода для контроля перекоса уточных нитей Текст. // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. — 1990 г., № 2, с.9-12.

31. А.Б. Козлов и др., Микропроцессорный инфракрасный оптоэлектронный преобразователь плотности волокнистого материала Текст. // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. 1995 г., № 2, с.107-110.

32. А.Б. Козлов, А.И. Касмынин, Д.С. Милентьев, Особенности проектирования инфракрасных оптоэлектронных преобразователей' плотности волокнистой массы Текст. // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. 2000 г., № 2, с. 114-116.

33. Физические величины: справочник под редакцией И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова,-М.: Энергоатомиздат, 1991, 1232 с.

34. С.В; Родэ, Е.Ю. Шампаров; Установка для быстрой терагерцовой спектрометрии тонких диэлектрических материалов Текст. // Дизайн и технологии. -М: 2010 г., №18, с.47-53;

35. Marvin R. Querry, David М. Wieliczka, David J. Segelstain, Water (H20). Handbook of Optical Constants of Solids 11. Academic Press. 1991., p.l 059-1076.

36. M;N. Asfar, J.B- Hasted , Measurements of the Optical Constants of Liquid H20^and©20 between frand^SOcmi1 Text. // The Journal of Optical Society of America, 1977, v. 67, n. 7, p.902-904.

37. Ю.И. Малышенко, В.JI. Костина, А.Н. Роенко, Текст. // Радиофизика и радиоастрономия -М: 2005 г., т. 10; №1, с.143-149; .

38. T.Globus, A.Bykhovski, T.Khromova B:Gelmont, L.K.Tamm, L.C.Salay, Text. // Terahertz Physics, Devices and Systems II, proceedings of SPIE, 2007, v. 6772, 67720S-1

39. Ф.Х. Садыкова, Д.М: Садыкова, Hi И; Кудряшова, Текстильное материаловедение и основы текстильных производств — М.: Легпромбытиздат, 1989, 288 с.

40. Ю.С. Шустов, Основы текстильного материаловедения М.: МГТУ им. А.Н. Косыгина, 2007, 303 с.

41. Ж.-М. Лен, Супрамолекулярная; химия, Концепции и перспективы -Новосибирск: Наука. Сибирское предприятие РАН, 1998.

42. Л.Д.Ландау, Е.М.Лифшиц, Статистическая физика М.: Физматгиз,

43. E.Loewenstein, D.Smith, R.Morgan, Applied Optics, 1973, v. 12, n.2, p.398.

44. G.E. Walrafen, Raman spectrum of water: Transverse and longitudinal acoustic modes below —300 cm"1 and optic modes above -300 cm"1. The Journal of Physical Chemistry, 1990, v. 94, p. 2237-2239.

45. К.Зеегер, Физика полупроводников M.: Мир, 1977, 616 с.

46. Ч.Киттель, Введение в физику твердого тела М.: Наука, 1978.

47. Л.А.Вайнштейн, Электромагнитные волны -М.: Радио и связь, 1988.

48. E.Putley, Physica Status Solidi, 1964, n.6, p.571 . Длинноволновая инфракрасная спектроскопия: сборник статей M.: Мир, 1966; с.177-191.

49. Б.И.Шкловский, А.Л.Эфрос, Электронные свойствашегированных полупроводников М.: Наука, 1979;

50. В.A. Aronzon, I.M. Tsidilkovskii, Physica Status Solidi, 1990, v. 157, n.l, p. 17-27.

51. В.В.Завьялов, Е.Ю.Шампаров. Двухканальный двухчастотный приёмник терагерцового излучения с глубокой селективностью в каждом из каналов Текст. // Приборы и техника эксперимента. М: 2008 г., №3, с. 109-114.

52. Г.Д.Богомолов, В1В:Завьялов, Е.А.Зотова, Е.Ю.Шампаров. Быстродействующий перестраиваемый детектор терагерцового излучения на циклотронном резонансе в InSb Текст. // Приборы и техника эксперимента. -М: 2002 г., №1, с. 87-94.

53. Я.И. Френкель, Кинетическая теория жидкостей — Л.: Наука, 1975, 592 с.

54. Дж. В. Гиббс, Термодинамика. Статистическая механика М.: Наука, 1982.

55. А. Адамсон, Физическая химия поверхностей М.: Мир, 1979. 63*. C.G. Воюцкий, Курс коллоидной химии - М.: Химия, 1979. 512 с.

56. П.А. Ребиндер, Избранные труды. Поверхностные явления в дисперсных системах. Коллоидная химия М.: Наука, 1978, 368 с.

57. Б.А. Бузов, Н.Д. Алыменкова, Материаловедение в производстве изделий лёгкой промышленности (швейное производство) М.: Академия, 2008, 448с.

58. K.M. Зурабян, Б.Я. Краснов, Я.И. Пустыльник, Материаловедение в производстве изделий лёгкой промышленности. Учебник для вузов М.: ЗАО Информ-Знание, 2003, 384 с.

59. А.П. Жихарев, Теоретические основы и экспериментальные методы исследований для оценки качества материалов при силовых, температурных и влажностных воздействиях М.: ИИЦ МГУДТ, 2003, 328 с.

60. А.П. Жихарев, О.В. Фукина, B.C. Белгородский, Н.Г. Бессонова, Свойства волокнистых материалов при действии технологических и эксплуатационных факторов М.: ИИЦ МГУДТ, 2006, 205 с.

61. А.П. Жихарев, Д.Г. Петропавловский, С.К. Кузин, В.Ю. Мишаков, Материаловедение в производстве изделий лёгкой промышленности М.: Издательский центр «Академия», 2004, 448 с.

62. Н.Б. Варгафтик, A.A. Таризманов, Е.Е. Тоцкий, Л.П. Филиппов; Теплопроводность жидкостей и газов: Справочные данные. ГСССД/Н- М.: Изд-во стандартов, 1978.

63. А. Миснар, Теплопроводность твёрдых, тел, жидкостей, газов и их композиций М.: Мир, 1968.

64. Е.Б. Коблякова и др., Основы конструирования одежды — М.: Лёгкая индустрия, 1980,448 с.

65. A. Muravova, Fyziologia Odevania. Tepelna Regulacia cloveka Text. // Vlakna a textil. 2001, n. 8,48-49.

66. B.C. Кощеев, Физиология и гигиена индивидуальной защиты человека от холода-М.: Медицина, 1981,287 с.

67. П.И. Гуменер, Изучение терморегуляции в гигиене и физиологии труда -М.: Медгиз, 1962.

68. П.П. Кокеткин, З.С. Чубарова, Р.Ф. Афанасьева, Промышленное проектирование специальной одежды М.: Лёгкая и пищевая промышленность, 1982, 183 с.

69. R.S. Hollies, R.F. Goldman, Clothing Comfort. John Wiley. Chichester. 1977.

70. P.O. Fanger, Thermal Comfort. Donish Technical Press. Copenhagen. 1970.

71. Г. Хензель, Регулирование температуры тела, Сб. Процессы регулирования в биологии М'.: 1960, с. 44-62.

72. Н.К. Витте, Тепловой обмен человека и его гигиеническое значение -Киев: Госмедиздат УССР, 1956,148 с.

73. Р.Ф. Афанасьева; Гигиенические основы проектирования одежды для защиты от холода М.: Лёгкая индустрия, 1977.

74. С.М. Городинский, Средства индивидуальной защиты для работ с радиактивными веществами -М.: 1973.

75. А.Е. Малышева; Гигиенические вопросы радиационного теплообмена человека с окружающей средой М.: 1963, 243 с.

76. К.В. Володина; Влагопотери человека испарением в покое и при физической работе в различных условиях микроклимата. Автореф. дисс:. канд. тех. наук-Киев: 1955,18 с.

77. Ю.Л. Кавказов, Требования к гигиеническим свойствам искусственной кожи для верха обуви: Научные труды 1ЩИИКИ, сб. 23, 1954.

78. Р.Ф. Афанасьева и др., Критерии оценки теплового состояния человека для обоснования нормативных требований к производственному микроклимату Текст. // Гигиена и санитария — М: 1983 г., №7, с.79-81.

79. Е.Т. Renbourn, W.H. Rees, Materials ands Clothing in Health and Disease. 1972.

80. Л. Оппл, M. Йокл, Методика измерения микроклиматических условий в гигиенической практике. Пер. с чешского М.: Медгиз, 1962.

81. В.П. Склянников, Р.Ф. Афанасьева, E.H. Машкова, Гигиеническая оценка материалов для одежды (Теоретические* основы разработки) — М.: Легпромбытиздат — 1985,144 с.

82. Гост 3816-81(ИСО 811-81) Полотна текстильные. Методы определения* гигроскопических и водоотталкивающих свойств — М.: ИПК Издательство стандартов, 1981.

83. Л.Д.Ландау, Е.М.Лифшиц, Квантовая механика (нерелятивистскаятеория) — М.: Физматгиз, 1963.

84. Г.М. Бартенев, А.Г. Бартенева, Релаксационные свойства полимеров М. Химия, 1992, 384 с.

85. Г.М. Бартенев, С.Я. Френкель, Физика полимеров JL: «Химия», 1990, 432 с.

86. Г.Е. Кричевский, Качественный и количественный анализ волоконного состава текстильных материалов — М.: Типогр. МГУ, 2002, 273 с.

87. К.Е. Перепёлкин, Структура и свойства волокон М.: Химия, 1985, 208 с

88. Я.Я. Липенков, Общая технология шерсти М.: Легпромбытиздат, 1986, З04'с.

89. В.В: Живетин, Л.Н.' Гинзбург, О.М. Ольшанская, Лён и его комплексное использование —М.: Информ-Знание, 2002, 400 с.

90. К.Е. Перепёлкин, Прошлое, настоящее и будущее химических волокон -М.: МГТУ им. А.Н1 Косыгина, 2004, 208'с.

91. ГОСТ 12023-2003 Материалы текстильные и изделия из них. Метод определения толщины. -М: Стандартинформ, 2005.

92. ГОСТ 3812-72 Материалы текстильные. Ткани и штучные изделия. Методы определения плотности нитей и пучков ворса. М: Издательство стандартов, 1990.

93. ГОСТ 10878-70 Материалы текстильные. Линейная плотность в единицах текс и основной ряд номинальных линейных плотностей. М: Издательство стандартов, 1988.

94. ГОСТ 10681-75 Материалы текстильные. Климатические условия для кондиционирования и испытания проб и методы их определения. М: Издательство стандартов, 1997.

95. А. Роуз-Инс, Техника низкотемпературного эксперимента М.: Мир, 1966.

96. Ю.Н. Борисов, Д.Н. Липатов, Ю.Н. Зорин, Электротехника-М.: Энергоатомиздат, 1985, 552 с.109. www.qrz.ru /Справочник по полевым транзисторам/ электронный ресурс.

97. У.Титце, К.Шенк, Полупроводниковая схемотехника-М.: Мир, 1982, 512 с.

98. И.В.Новаченко, В.М.Петухов, ИП.Блудов, А.В.Юровский, Микросхемы для бытовой радиоаппаратуры: справочник М.: Радио и связь, 1989.

99. П.Л. Капица Текст. // Журнал экспериментальной и теоретической физики . -М: 1969 г., т. 57, с. 1801.

100. В.В. Завьялов // Дисс. на соиск. уч. степ. канд. физ.-мат. наук М: 1976.

101. В.В.Завьялов, Г.Д.Богомолов Текст. // Приборы и техника эксперимента. -М: 1982 г., №3, с. 174-179.115. www.terahertz.co.uk/Optical windows/ электронный ресурс.