| 摘要 | 第3-5页 |
| Abstract | 第5-7页 |
| 第一章 绪论 | 第13-33页 |
| 1.1 扩散系数测量的历史与现状 | 第13-29页 |
| 1.1.1 扩散 | 第13-15页 |
| 1.1.2 扩散模型的选取 | 第15-19页 |
| 1.1.2.1 传质系数k | 第15-16页 |
| 1.1.2.2 扩散系数D | 第16-19页 |
| 1.1.3 液相扩散测量理论 | 第19-20页 |
| 1.1.4 常见的测量液相扩散系数的方法及存在的问题 | 第20-28页 |
| 1.1.4.1 膜池法 | 第20-22页 |
| 1.1.4.2 光干涉法 | 第22-24页 |
| 1.1.4.3 Taylor分散法 | 第24-26页 |
| 1.1.4.4 其它方法 | 第26页 |
| 1.1.4.5 玻璃毛细管焦平面成像法测量液相扩散系数 | 第26-28页 |
| 1.1.5 精确测量液相扩散系数的意义 | 第28-29页 |
| 1.2 本文的主要工作及研究意义 | 第29-33页 |
| 1.2.1 主要工作 | 第29-31页 |
| 1.2.2 研究意义 | 第31-33页 |
| 第二章 用焦平面成像法测量液相扩散系数的理论基础 | 第33-45页 |
| 2.1 Fick定律 | 第33-35页 |
| 2.1.1 Fick第一定律 | 第33-34页 |
| 2.1.2 Fick第二定律 | 第34-35页 |
| 2.2 Fick第二定律的解 | 第35-44页 |
| 2.2.1 扩散系数D为常数条件下的解 | 第35-40页 |
| 2.2.1.1 误差函数解(Error function solution) | 第35-38页 |
| 2.2.1.2 高斯解(Guass solution,薄膜解) | 第38-40页 |
| 2.2.2 扩散系数D不为常数条件下的解 | 第40-44页 |
| 2.2.2.1 Boltzmann-Matano法计算扩散系数 | 第42页 |
| 2.2.2.2 Sauer-Freise法计算扩散系数 | 第42-44页 |
| 2.3 本章小结 | 第44-45页 |
| 第三章 用焦平面成像法测量液相扩散系数的实验装置 | 第45-71页 |
| 3.1 实验装置 | 第46-48页 |
| 3.1.1 平行光系统 | 第46-47页 |
| 3.1.2 观测系统 | 第47-48页 |
| 3.1.3 液芯柱透镜系统 | 第48页 |
| 3.2 利用液芯柱透镜焦平面成像法测量液体折射率 | 第48-57页 |
| 3.2.1 液体折射率测量 | 第48-49页 |
| 3.2.2 液体折射率n与焦距f(n)之间关系 | 第49-57页 |
| 3.2.2.1 高斯成像法计算液芯柱透镜焦距 | 第50-52页 |
| 3.2.2.2 基于折射定律对光线进行追迹 | 第52-57页 |
| 3.3 影响折射率测量的主要参数 | 第57-62页 |
| 3.3.1 折射率灵敏度 | 第57页 |
| 3.3.2 焦距的测量偏差 | 第57-58页 |
| 3.3.3 可分辨的液芯折射率最小变化量 | 第58-59页 |
| 3.3.4 像差分析 | 第59-62页 |
| 3.3.4.1 球差 | 第59-61页 |
| 3.3.4.2 消球差的方法 | 第61-62页 |
| 3.4 非对称液芯柱透镜参数分析 | 第62-68页 |
| 3.4.1 非对称液芯柱透镜的焦距递推公式 | 第63-64页 |
| 3.4.2 非对称液芯柱透镜影响折射率测量的主要参数 | 第64-66页 |
| 3.4.3 非对称液芯柱透镜光学测量系统的球差 | 第66-67页 |
| 3.4.4 非对称液芯柱透镜的优缺点 | 第67-68页 |
| 3.5 本章小结 | 第68-71页 |
| 第四章 液芯柱透镜的设计 | 第71-89页 |
| 4.1 新设计对称液芯柱透镜 | 第71-75页 |
| 4.1.1 新设计对称液芯柱透镜的焦距递推公式 | 第72页 |
| 4.1.2 新设计对称液芯柱透镜影响折射率测量的主要参数 | 第72-73页 |
| 4.1.3 新设计对称液芯柱透镜光学测量系统的球差 | 第73-75页 |
| 4.1.4 新设计对称液芯柱透镜的优缺点 | 第75页 |
| 4.2 双液芯柱透镜 | 第75-88页 |
| 4.2.1 双液芯柱透镜的焦距递推公式 | 第76-82页 |
| 4.2.1.1 基于高斯光学进行光线追迹 | 第77-78页 |
| 4.2.1.2 基于折射定律逐面成像法对光线进行追迹 | 第78-82页 |
| 4.2.2 双液芯柱透镜影响折射率测量的主要参数 | 第82-83页 |
| 4.2.3 双液芯柱透镜光学测量系统的球差 | 第83-87页 |
| 4.2.3.1 双液芯柱透镜光学测量系统消球差位置可调 | 第83-85页 |
| 4.2.3.2 双液芯柱透镜系统在较宽折射率范围内控制球差 | 第85-86页 |
| 4.2.3.3 双液芯柱透镜光学测量系统消球差效果验证 | 第86-87页 |
| 4.2.4 双液芯柱透镜的优缺点 | 第87-88页 |
| 4.3 本章小结 | 第88-89页 |
| 第五章 基于双液芯柱透镜测量液相扩散系数(Ⅰ)——等折射率薄层移动法 | 第89-107页 |
| 5.1 测量原理 | 第89-91页 |
| 5.1.1 成像原理 | 第89-90页 |
| 5.1.2 等折射率观察薄层移动法测量液相扩散系数的计算理论 | 第90-91页 |
| 5.2 实验计划 | 第91-92页 |
| 5.3 测量结果 | 第92-97页 |
| 5.3.1 溶液浓度与折射率之间的关系 | 第92-94页 |
| 5.3.2 双液芯柱透镜后液芯液体折射率的选取 | 第94-95页 |
| 5.3.3 室温条件下不同体系的液相扩散系数测量结果 | 第95-97页 |
| 5.4 折射率观察薄层的选择对扩散系数测量结果的影响 | 第97-100页 |
| 5.5 测量不同温度下重水的扩散系数 | 第100-103页 |
| 5.5.1 不同温度下重水和普通水之间的扩散系数 | 第101-102页 |
| 5.5.2 Arrhenius理论 | 第102-103页 |
| 5.6 误差分析 | 第103-106页 |
| 5.7 本章小结 | 第106-107页 |
| 第六章 基于双液芯柱透镜测量液相扩散系数(Ⅱ)——等观察高度法 | 第107-121页 |
| 6.1 测量原理 | 第107-109页 |
| 6.1.1 等观察高度法测量液相扩散系数的计算理论 | 第107-108页 |
| 6.1.2 双液芯柱透镜成像宽度与液体折射率之间的关系 | 第108-109页 |
| 6.2 实验计划 | 第109-110页 |
| 6.3 测量结果 | 第110-116页 |
| 6.3.1 双液芯柱透镜后液芯溶液的选取 | 第110-112页 |
| 6.3.2 溶液浓度与图像宽度之间的关系 | 第112-114页 |
| 6.3.2.1 溶液浓度与折射率之间的关系 | 第112页 |
| 6.3.2.2 折射率与图像宽度之间的关系 | 第112-114页 |
| 6.3.3 室温下不同体系的液相扩散系数测量结果 | 第114-116页 |
| 6.4 误差分析 | 第116-119页 |
| 6.4.1 初始界面选取误差 | 第116-118页 |
| 6.4.2 观察高度处图像宽度误差 | 第118-119页 |
| 6.5 本章小结 | 第119-121页 |
| 第七章 基于双液芯柱透镜测量液相扩散系数(Ⅲ)——瞬态折射率空间分布测量法 | 第121-129页 |
| 7.1 测量原理 | 第121-122页 |
| 7.1.1 瞬态折射率空间分布法测量液相扩散系数的计算理论 | 第121-122页 |
| 7.1.2 双液芯柱透镜后液芯内液体折射率选取 | 第122页 |
| 7.2 实验计划 | 第122-123页 |
| 7.3 测量结果 | 第123-126页 |
| 7.4 误差分析 | 第126-128页 |
| 7.5 本章小结 | 第128-129页 |
| 第八章 基于双液芯柱透镜测量液相扩散系数(Ⅳ)——用Boltzmann-Matano方法测量随浓度变化的液相扩散系数 | 第129-149页 |
| 8.1 测量原理 | 第129-132页 |
| 8.1.1 后液芯溶液折射率的选取 | 第129-130页 |
| 8.1.2 成像宽度与液体折射率之间的关系 | 第130页 |
| 8.1.3 扩散系数计算理论 | 第130-132页 |
| 8.1.3.1 Boltzmann-Matano计算方法 | 第130-132页 |
| 8.1.3.2 Sauer-Freise计算方法 | 第132页 |
| 8.2 测量结果 | 第132-143页 |
| 8.2.1 Boltzmann-Matano法计算结果 | 第132-139页 |
| 8.2.2 Sauer-Freise法计算结果 | 第139-143页 |
| 8.3 误差分析 | 第143-147页 |
| 8.4 四种液相扩散系数测量方法对比 | 第147-148页 |
| 8.5 本章小结 | 第148-149页 |
| 第九章 总结与展望 | 第149-153页 |
| 9.1 论文工作总结 | 第149-150页 |
| 9.2 论文主要创新点 | 第150-151页 |
| 9.3 展望 | 第151-153页 |
| 9.3.1 透镜设计 | 第151-152页 |
| 9.3.2 不同浓度液相扩散系数测量法的进一步拓展 | 第152页 |
| 9.3.3 液芯柱透镜测量扩散系数的应用拓展 | 第152页 |
| 9.3.4 注液过程和测量系统的自动化 | 第152-153页 |
| 附图Ⅰ: ZEMAX仿真界面 | 第153-154页 |
| 附图Ⅱ: 透镜加工受控文件 | 第154-155页 |
| 附图Ⅲ: Matlab计算程序 | 第155-159页 |
| 参考文献 | 第159-171页 |
| 硕博连读期间完成的工作及科研项目列表 | 第171-173页 |
| 致谢 | 第173页 |
