ब्रॉडबैंड विस्कोलेस्टिक स्पेक्ट्रोमिकी: Difference between revisions
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विस्तृत बैंड [[viscoelasticity|श्यानप्रत्यास्थ]] स्पेक्ट्रोमिकी (बीवीएस) झुकने और मरोड़ दोनों में श्यानप्रत्यास्थ ठोस का अध्ययन करने की एक तकनीक है। यह [[समय]] और [[आवृत्ति]] के ग्यारह [[दशक (लॉग स्केल)|दशक]] (परिमाण का क्रम) पर श्यानप्रत्यास्थ व्यवहार को मापने की क्षमता प्रदान करता है: 10 से<sup>−6</sup> 10<sup>5 हर्ट्ज। बीवीएस सामान्यतः या तो श्यानप्रत्यास्थ गुणों की जांच के लिए उपयोग किया जाता है, एक बड़ी आवृत्ति क्षेत्र पर समतापी प्रक्रिया या एक ही आवृत्ति पर तापमान के एक फलन के रूप में उपयोग किया जाता है। यह इन आवृत्ति और तापमान सीमाओं पर सीधे यांत्रिक गुणों को मापने में सक्षम है; जैसे, इसके लिए समय-तापमान अधिस्थाप'''न की आवश्यकता नहीं है'''। समय-तापमान अधिस्थापन या यह धारणा है कि भौतिक गुण अरहेनियस समीकरण-प्रकार तापमान निर्भरता का पालन करते हैं।नतीजतन, इसका उपयोग एकरूपता और विषमता और एनिसोट्रॉपिक नमूनों के लिए किया जा सकता है, जिसके लिए ये धारणाएं लागू नहीं होती हैं।बीवीएस अक्सर क्षीणन गुणांक के निर्धारण के लिए प्रयोग किया जाता है, गतिशील मापांक,और विशेष रूप से भिगोना अनुपात। <sup><ref name="Chen 1989">{{Cite journal|last1=Chen|first1=C. P.|last2=Lakes|first2=R. S.|date=1989|title=आवृत्ति और समय के दस दशकों में सामग्री के विस्कोलेस्टिक गुण निर्धारित करने के लिए उपकरण|journal=Journal of Rheology|volume=33|issue=8|pages=1231–1249|bibcode=1989JRheo..33.1231C|doi=10.1122/1.550071}}</ref><ref name="Buechner 2001">{{cite journal | last1=Buechner | first1=P. M. | last2=Lakes | first2=R. S. | last3=Swan | first3=C. | last4=Brand | first4=R. A. | title=A Broadband Viscoelastic Spectroscopic Study of Bovine Bone: Implications for Fluid Flow | journal=Annals of Biomedical Engineering | publisher=Springer Nature | volume=29 | issue=8 | year=2001 | issn=0090-6964 | doi=10.1114/1.1385813 | pages=719–728| pmid=11556728 | s2cid=1075003 }}</ref><ref name=":2">{{cite journal | last1=Dong | first1=Liang | last2=Stone | first2=Donald S. | last3=Lakes | first3=Roderic S. | title=Broadband viscoelastic spectroscopy measurement of mechanical loss and modulus of polycrystalline BaTiO<sub>3</sub> vs. temperature and frequency | journal=Physica Status Solidi B | publisher=Wiley | volume=245 | issue=11 | year=2008 | issn=0370-1972 | doi=10.1002/pssb.200880270 | pages=2422–2432| bibcode=2008PSSBR.245.2422D | s2cid=14719668 }}</ref><ref name="Wang 2004">{{cite journal | last1=Wang | first1=Y.C. | last2=Ludwigson | first2=M. | last3=Lakes | first3=R.S. | title=अत्यधिक विस्कोलेस्टिक धातुओं और कंपोजिट का विरूपण| journal=Materials Science and Engineering: A | publisher=Elsevier BV | volume=370 | issue=1–2 | year=2004 | issn=0921-5093 | doi=10.1016/j.msea.2003.08.071 | pages=41–49}}</ref><ref name="Lee 2000">{{Cite journal|last1=Lee|first1=T.|last2=Lakes|first2=R. S.|last3=Lal|first3=A.|date=July 2000|title=Resonant ultrasound spectroscopy for measurement of mechanical damping: Comparison with broadband viscoelastic spectroscopy|url=http://digital.library.wisc.edu/1793/9850|journal=Review of Scientific Instruments|volume=71|issue=7|pages=2855–2861|bibcode=2000RScI...71.2855L|doi=10.1063/1.1150703}}</ref> ।<ref name="Chen 1989" /><ref name="Buechner 2001" /><ref name=":2" /><ref name="Wang 2004" /><ref name="Lee 2000" /> | |||
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श्यानप्रत्यास्थ सामग्री का अध्ययन करने के लिए मौजूदा प्रयोगशाला तकनीकों की कमियों को दूर करने के लिए बीवीएस को पहली बार 1989 में सीपी चेन और आरएस लेक द्वारा विकसित किया गया था।<ref name="Chen 1989" />इसे बाद में एम. ब्रोड्ट एट अल द्वारा परिष्कृत किया गया। उपकरण की कठोरता और संकल्प में सुधार करने के लिए, जो मूल डिजाइन में त्रुटि के स्रोत थे।<ref name="Chen 1989" /><ref>{{Cite journal|last1=Brodt|first1=M.|last2=Cook|first2=L. S.|last3=Lakes|first3=R. S.|date=1995|title=Apparatus for measuring viscoleastic properties over ten decades: Refinements|journal=Review of Scientific Instruments|volume=66|issue=11|pages=5292|bibcode=1995RScI...66.5292B|doi=10.1063/1.1146101}}</ref> पहले पॉली ([[पॉलिमिथाइल मेथाक्रायलेट)]]) (पीएमएमए) का अध्ययन करते थे,<ref name="Chen 1989" /><ref name="Aksoy 2016" />तब से इसने [[हड्डी]] के गुणों को निर्धारित करने में अनुप्रयोगों को देखा है,<ref name="Buechner 2001" />[[ संधारित्र ]] [[ ढांकता हुआ ]]्स,<ref name=":2" />उच्च भिगोना धातु,<ref name="Wang 2004" />और अन्य ऐसी viscoelastic सामग्री। | |||
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Revision as of 18:51, 28 March 2023
विस्तृत बैंड श्यानप्रत्यास्थ स्पेक्ट्रोमिकी (बीवीएस) झुकने और मरोड़ दोनों में श्यानप्रत्यास्थ ठोस का अध्ययन करने की एक तकनीक है। यह समय और आवृत्ति के ग्यारह दशक (परिमाण का क्रम) पर श्यानप्रत्यास्थ व्यवहार को मापने की क्षमता प्रदान करता है: 10 से−6 105 हर्ट्ज। बीवीएस सामान्यतः या तो श्यानप्रत्यास्थ गुणों की जांच के लिए उपयोग किया जाता है, एक बड़ी आवृत्ति क्षेत्र पर समतापी प्रक्रिया या एक ही आवृत्ति पर तापमान के एक फलन के रूप में उपयोग किया जाता है। यह इन आवृत्ति और तापमान सीमाओं पर सीधे यांत्रिक गुणों को मापने में सक्षम है; जैसे, इसके लिए समय-तापमान अधिस्थापन की आवश्यकता नहीं है। समय-तापमान अधिस्थापन या यह धारणा है कि भौतिक गुण अरहेनियस समीकरण-प्रकार तापमान निर्भरता का पालन करते हैं।नतीजतन, इसका उपयोग एकरूपता और विषमता और एनिसोट्रॉपिक नमूनों के लिए किया जा सकता है, जिसके लिए ये धारणाएं लागू नहीं होती हैं।बीवीएस अक्सर क्षीणन गुणांक के निर्धारण के लिए प्रयोग किया जाता है, गतिशील मापांक,और विशेष रूप से भिगोना अनुपात। [1][2][3][4][5] ।[1][2][3][4][5]
बीवीएस मुख्य रूप से अन्य viscoelastic लक्षण वर्णन तकनीकों की कार्यात्मक श्रेणियों में कमियों को दूर करने के लिए विकसित किया गया था। उदाहरण के लिए, गुंजयमान अल्ट्रासाउंड स्पेक्ट्रोमिकी (आरयूएस), श्यानप्रत्यास्थ ठोस का अध्ययन करने के लिए एक अन्य लोकप्रिय तकनीक, अनुनाद के नीचे एक सामग्री के मापदंडों को निर्धारित करने में कठिनाई का अनुभव करती है।[6]इसके अलावा, BVS RUS की तुलना में नमूना तैयार करने के प्रति कम संवेदनशील है।
इतिहास
श्यानप्रत्यास्थ सामग्री का अध्ययन करने के लिए मौजूदा प्रयोगशाला तकनीकों की कमियों को दूर करने के लिए बीवीएस को पहली बार 1989 में सीपी चेन और आरएस लेक द्वारा विकसित किया गया था।[1]इसे बाद में एम. ब्रोड्ट एट अल द्वारा परिष्कृत किया गया। उपकरण की कठोरता और संकल्प में सुधार करने के लिए, जो मूल डिजाइन में त्रुटि के स्रोत थे।[1][7] पहले पॉली (पॉलिमिथाइल मेथाक्रायलेट)) (पीएमएमए) का अध्ययन करते थे,[1][6]तब से इसने हड्डी के गुणों को निर्धारित करने में अनुप्रयोगों को देखा है,[2]संधारित्र ढांकता हुआ ्स,[3]उच्च भिगोना धातु,[4]और अन्य ऐसी viscoelastic सामग्री।
डिजाइन
बीवीएस उपकरण में हेल्महोल्ट्ज़ कॉइल्स से घिरा एक नमूना होता है और इन्सुलेट फोम और या तो सीसा या पीतल से बने ढांचे द्वारा बाहरी कंपन से अलग होता है।[1][2][4]नमूना स्थायी चुंबक और दर्पण दोनों के साथ चिपका हुआ है। चुंबक के संबंध में कॉइल्स का अभिविन्यास जब उनके माध्यम से संचालित होता है तो यह निर्धारित करता है कि नमूना झुकने या मरोड़ से गुजरता है या नहीं। नमूने के कोणीय विस्थापन को एक इंटरफेरोमेट्री द्वारा मापा जाता है जो परावर्तित लेजर के स्थानिक संचलन का पता लगाता है। यह स्थानिक तरंग एक प्रकाश संसूचक द्वारा एक विद्युत में परिवर्तित हो जाती है और एक आस्टसीलस्कप पर पढ़ी जाती है। यह आस्टसीलस्कप हेल्महोल्ट्ज कॉइल्स में करंट को चलाने वाले कैपेसिटर से टॉर्कः या ताकत वेवफॉर्म को भी प्रदर्शित करता है। समूह विलंब और चरण विलंब इन तरंगों की तुलना करके निर्धारित किया जाता है।
अनुनाद को छोटे नमूनों के उपयोग के माध्यम से कम किया जाता है - जिनमें उच्च गुंजयमान आवृत्तियाँ होती हैं - और चुंबक की जड़ता (चुंबकीय क्षण और जड़ता का क्षण) को कम करके। क्यूबिक समैरियम-कोबाल्ट चुंबक | समैरियम-कोबाल्ट मैग्नेट उच्च आवृत्ति अध्ययन के लिए आदर्श हैं।[1][4]नमूना ज्यामिति एक छोटा आयताकार बार या सिलेंडर होने के कारण, BVS नमूना ज्यामिति के अनुनाद को नियंत्रित करने वाले समीकरण में सटीक विश्लेषणात्मक समाधान होता है, जो तकनीक को उच्च हानि सामग्री के लिए भी परिणाम प्राप्त करने की अनुमति देता है।[1][4]यह सटीक समाधान गतिशील मापांक, कोणीय विस्थापन और ज्यामितीय मापदंडों के बीच संबंध प्रदान करता है।[4]तंत्र में बहाव और घर्षण की अंतर्निहित कमी इसकी ऑपरेटिंग आवृत्तियों की बड़ी रेंज के लिए जिम्मेदार है।
संदर्भ
- ↑ 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 Chen, C. P.; Lakes, R. S. (1989). "आवृत्ति और समय के दस दशकों में सामग्री के विस्कोलेस्टिक गुण निर्धारित करने के लिए उपकरण". Journal of Rheology. 33 (8): 1231–1249. Bibcode:1989JRheo..33.1231C. doi:10.1122/1.550071.
- ↑ 2.0 2.1 2.2 2.3 Buechner, P. M.; Lakes, R. S.; Swan, C.; Brand, R. A. (2001). "A Broadband Viscoelastic Spectroscopic Study of Bovine Bone: Implications for Fluid Flow". Annals of Biomedical Engineering. Springer Nature. 29 (8): 719–728. doi:10.1114/1.1385813. ISSN 0090-6964. PMID 11556728. S2CID 1075003.
- ↑ 3.0 3.1 3.2 Dong, Liang; Stone, Donald S.; Lakes, Roderic S. (2008). "Broadband viscoelastic spectroscopy measurement of mechanical loss and modulus of polycrystalline BaTiO3 vs. temperature and frequency". Physica Status Solidi B. Wiley. 245 (11): 2422–2432. Bibcode:2008PSSBR.245.2422D. doi:10.1002/pssb.200880270. ISSN 0370-1972. S2CID 14719668.
- ↑ 4.0 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 Wang, Y.C.; Ludwigson, M.; Lakes, R.S. (2004). "अत्यधिक विस्कोलेस्टिक धातुओं और कंपोजिट का विरूपण". Materials Science and Engineering: A. Elsevier BV. 370 (1–2): 41–49. doi:10.1016/j.msea.2003.08.071. ISSN 0921-5093.
- ↑ 5.0 5.1 Lee, T.; Lakes, R. S.; Lal, A. (July 2000). "Resonant ultrasound spectroscopy for measurement of mechanical damping: Comparison with broadband viscoelastic spectroscopy". Review of Scientific Instruments. 71 (7): 2855–2861. Bibcode:2000RScI...71.2855L. doi:10.1063/1.1150703.
- ↑ 6.0 6.1 Aksoy, Hüseyin Gökmen (April 2016). "viscoelastic सामग्री के लक्षण वर्णन के लिए ब्रॉडबैंड अल्ट्रासोनिक स्पेक्ट्रोस्कोपी". Ultrasonics. 67: 168–177. doi:10.1016/j.ultras.2016.01.012. PMID 26859428.
- ↑ Brodt, M.; Cook, L. S.; Lakes, R. S. (1995). "Apparatus for measuring viscoleastic properties over ten decades: Refinements". Review of Scientific Instruments. 66 (11): 5292. Bibcode:1995RScI...66.5292B. doi:10.1063/1.1146101.
