§ 97. Электромагнитные приборы | Электротехника
Электромагнитные приборы и их устройство.
Принцип работы приборов этой системы основан на взаимодействии магнитного поля, создаваемого катушкой 1 со стальным сердечником 3, помещенным в поле этой катушки. Электромагнитный измерительный механизм выполняют с плоской (рис. 324, а) или круглой (рис. 324,б) катушкой.
Рис. 324. Устройство электромагнитных измерительных механизмов с плоской (а) и круглой (б) катушками
В приборах с плоской катушкой сердечник установлен на оси, несущей стрелку. При прохождении тока по катушке 1 сердечник 3 будет намагничиваться и втягиваться в катушку, поворачивая ось и стрелку. Повороту оси препятствует спиральная пружина 2. Когда усилие, создаваемое пружиной, уравновесит усилие, созданное катушкой, подвижная система прибора остановится и стрелка зафиксирует на шкале определенный ток.
Вращающий момент, воздействующий на подвижную часть прибора, пропорционален силе притяжения F электромагнита, под действием которой сердечник втягивается в катушку.
M = c1I2 (96)
где c1 — постоянная величина, зависящая от конструктивных параметров прибора (числа витков и размеров катушки, материала и формы сердечника) и положения сердечника относительно катушки.
При втягивании сердечника в катушку вращающий момент М изменяется пропорционально I2.
Под действием момента М подвижная часть прибора будет поворачиваться до тех пор, пока этот момент не будет уравновешен противодействующим моментом Mпр = c2α, созданным пружинами или растяжками. В момент равновесия М = M пр, откуда
α= (c1/c2) I2 = kI2 (97)
где к — постоянная величина.
Следовательно, в приборах с электромагнитным измерительным механизмом угол поворота а подвижной части и стрелки пропорционален квадрату тока, проходящего по катушке. Поэтому такой прибор имеет неравномерную (квадратичную) шкалу. Для сглаживания этой неравномерности сердечнику придается особая лепестко-образная форма, вследствие чего форма магнитного поля и усилие, создаваемое катушкой, изменяются по мере втягивания сердечника.
Устранение колебаний подвижной системы прибора при переходе стрелки из одного положения в другое осуществляется демпфером 5.
В приборах с круглой катушкой подвижная система поворачивается в результате взаимодействия двух стальных намагничивающихся пластинок 3, расположенных внутри катушки 1. Одна из них укреплена на оси прибора, а другая — на внутренней поверхности каркаса катушки.
При прохождении тока по катушке пластины намагничиваются, и их одноименные полюсы оказываются расположенными друг против друга. Между ними возникают силы отталкивания и создается вращающий момент, поворачивающий ось со стрелкой 4.
Применение.
Электромагнитные приборы
Угол отклонения стрелки определяется некоторым средним усилием F, значение которого пропорционально среднему квадратичному значению тока или напряжения. Следовательно, электромагнитные приборы в цепях переменного тока измеряют действующие значения тока или напряжения.
Катушка при измерениях может быть включена в электрическую цепь последовательно или параллельно двум точкам, между которыми действует некоторое напряжение. В первом случае прибор будет работать в качестве амперметра, во втором — в качестве вольтметра.
Достоинством приборов электромагнитной системы являются простота и надежность конструкции, невысокая стоимость, стойкость к перегрузкам и пригодность для измерений в цепях переменного и постоянного тока. К недостаткам относятся невысокая точность, малая чувствительность, неравномерность шкалы и зависимость показаний от внешних магнитных полей и частоты переменного тока.
Астатические приборы.
Катушки электромагнитных приборов создают относительно слабое магнитное поле, так как силовые линии этого поля проходят в основном по воздуху. Поэтому такие приборы весьма чувствительны к влиянию внешних магнитных полей. Для защиты от этих влияний электромагнитные приборы окружают стальными экранами или выполняют астатическими.
Рис. 325. Устройство астатического измерительного механизма
Обмотки катушек включают так, чтобы направления их магнитных потоков Ф1 и Ф2 были противоположны. Вращающие моменты действуют на подвижную систему прибора в одинаковом направлении. Поэтому внешний магнитный поток Фвн будет усиливать поле одной катушки и ослаблять поле другой; создаваемый же ими суммарный вращающий момент будет оставаться неизменным.
Поляризованный электромагнитный механизм броневого типа
Авторы патента:
Павленко А.В.
Гринченков В.П.
Беляев Н.П.
H01F7/16 – якоря с прямолинейным движением (H01F 7/17 имеет преимущество)
F16K31/08 – постоянного магнита
F01L31/08 – клапанные приводы или регулирование нерасцепляющихся клапанов; принудительное клапанное распределение
Поляризованный электромагнитный механизм броневого типа предназначен для использования в промышленных и бытовых технических объектах. Электромагнитный механизм содержит магнитопровод. Последний является корпусом электромагнита и состоит из цилиндрической части. Последняя соединена с левым 2 и правым 3 фланцами, которые скреплены с левым и правым стопами соответственно. На правом стопе имеется магнитный шунт. На левом стопе имеется направляющий элемент. Также имеется якорь цилиндрической формы с внутренним диаметром dv и наружным диаметром dn. Во внутренней полости якоря расположена ускоряющая пружина. Якорь выполнен с возможностью в любом положении полностью перекрывать внутреннюю кольцевую поверхность постоянного магнита. Последний выполнен кольцеобразным и расположен между левой и правой обмотками управления. На скрепленном с якорем штоке имеется возвратная пружина. Обеспечивается повышение быстродействия элктромагнитного механизма. 1 ил.
Изобретение относится к быстродействующим электромагнитным механизмам для промышленных и бытовых технических объектов, содержащих исполнительные органы, которые обеспечивают заданные динамические характеристики.
Известен электромагнитный привод управляющего элемента, преимущественно дозирующего клапана топливного насоса, содержащий корпус и электромагнит, включающий магнитопровод с обмоткой, которая выполнена распределенной и размещена в прямых параллельных пазах магнитопровода таким образом, что элемент магнитопровода, разделяющий два соседних паза, является сердечником части обмотки (патент РФ 2137236).
Недостатком данного технического решения является малая величина хода якоря, обусловленная особенностью конструкции электромагнита, что ограничивает диапазон применимости электромагнитного привода. Кроме того, сложная конструкция обмотки приводит к повышению затрат на производство электромагнита.
Известен электродинамический привод клапанов двигателей внутреннего сгорания (прототип), содержащий магнитомягкий магнитопровод, внутри которого размещены магнитомягкий подпружиненный якорь, постоянный магнит и обмотка управления. На торце магнитомягкого сердечника со стороны, обращенной в сторону якоря, установлен постоянный магнит (патент РФ 2140034).
Недостатком данного технического решения является низкий уровень электромагнитного усилия при срабатывании, что значительно увеличивает время срабатывания электромагнита. Этому способствует и наличие магнитно-индукционного демпфера.
Задачей изобретения является повышение быстродействия, обеспечение заданной величины скорости перемещения подвижного элемента при срабатывании электромагнита, а также снижение энергопотребления электромагнита.
Поставленная задача решается с помощью поляризованного электромагнитного механизма броневого типа, содержащего магнитомягкий магнитопровод, обмотки управления, постоянный магнит, подпружиненный якорь, выполненный из магнитомягкого материала, соединенный с рабочим штоком, свободно проходящим через цилиндрическое отверстие в стопе, при этом магнитомягкий магнитопровод состоит из цилиндрической части и двух фланцев, соединенных со стопами, на одном из которых установлен магнитный шунт, охваченными двумя обмотками управления и симметрично расположенными относительно постоянного магнита, выполненного кольцеобразным, с радиальным направлением намагничивания материала, установленного между цилиндрической частью магнитопровода и якорем, выполненным в форме цилиндра и установленным так, чтобы в любом положении полностью перекрывать внутреннюю кольцевую поверхность постоянного магнита.
На чертеже представлен поляризованный электромагнитный механизм броневого типа.
Электромагнит содержит магнитопровод, который также является корпусом электромагнита, состоящий из цилиндрической части 1, соединенной с левым 2 и правым 3 фланцами, скрепленными с левым 4 и правым 5 стопами соответственно. На указанных элементах могут быть выполнены один или более радиальных технологических разрезов. На правом стопе 5 имеется магнитный шунт 6. На левом стопе 4 имеется направляющий элемент 7. Якорь 8, цилиндрической формы, с внутренним диаметром dv и наружным диаметром dn, во внутренней полости которого расположена ускоряющая пружина 9, выполнен с возможностью в любом положении полностью перекрывать внутреннюю кольцевую поверхность постоянного магнита 10, выполненного кольцеобразным, расположенного между левой 11 и правой 12 обмотками управления. На штоке 13, скрепленном с якорем 8, имеется возвратная пружина 14.
В исходном состоянии левая 11 и правая 12 обмотки управления обесточены, якорь 8 находится в левом крайнем положении. Удержание якоря 8 в таком состоянии обеспечивается электромагнитной силой, создаваемой поляризующим потоком постоянного магнита 10, и превышающей силу поджатия ускоряющей пружины 9, действующей в противоположном направлении. В левую обмотку управления 11 подают импульс тока с такими параметрами, чтобы возникающий при этом размагничивающий поток уменьшил удерживающую электромагнитную силу ниже силы поджатия ускоряющей пружины 9 и якорь 8, под действием последней, совершил перемещение к правому стопу 5. При этом направляющий элемент 7 предотвращает движение якоря в радиальном направлении. Во время движения разгоняющее действие ускоряющей пружины 9 после прохождения якорем 8 середины хода изменяется на тормозящее действие возвратной пружины 14 и преодолевается за счет накопленной кинетической энергии и электромагнитного взаимодействия между якорем 8 и правым стопом 5. При приближении якоря 8 к правому стопу 5 импульс тока, подаваемый в правую обмотку управления 12, выбирают с такими параметрами, чтобы обеспечить переход якоря в крайнее правое положение и создать требуемую скорость подвижной части в конце хода. Магнитный шунт 6 обеспечивает увеличение тягового усилия при срабатывании. В правом крайнем положении якорь 8 оказывается притянутым к правому стопу 5 под действием электромагнитной силы, создаваемой поляризующим потоком постоянного магнита 10, сжав при этом возвратную пружину 14. Для возврата якоря 8 в исходное положение в правую обмотку управления 12 подают размагничивающий импульс тока с параметрами, необходимыми для обеспечения отрыва якоря 8, и процесс повторяется аналогично описанному выше с той разницей, что возвратная пружина 14 будет действовать как ускоряющая, а ускоряющая пружина 9 как тормозящая.
Параметры импульсов тока в обмотках управления 12 и 11 могут изменяться электронным коммутатором в соответствии с сигналами датчика положения якоря относительно стопов или задаваться постоянными исходя из требуемых параметров электромагнитного механизма.
Положительный эффект от использования предлагаемого технического решения состоит в том, что за счет предложенных конфигураций магнитной и механической систем обеспечивается заданное время перемещения подвижной части при значительных величинах хода якоря. Кроме того, за счет использования кольцеобразного постоянного магнита якорь удерживается в любом из крайних положений без дополнительных затрат энергии.
Формула изобретения
Поляризованный электромагнитный механизм броневого типа, содержащий магнитомягкий магнитопровод, обмотки управления, постоянный магнит, подпружиненный якорь, выполненный из магнитомягкого материала, соединенный с рабочим штоком, свободно проходящим через цилиндрическое отверстие в стопе, отличающийся тем, что магнитомягкий магнитопровод состоит из цилиндрической части и двух фланцев, соединенных со стопами, на одном из которых установлен магнитный шунт, охваченными двумя обмотками управления и симметрично расположенными относительно постоянного магнита, выполненного кольцеобразным, с радиальным направлением намагничивания материала, установленного между цилиндрической частью магнитопровода и якорем, выполненным в форме цилиндра и установленным так, чтобы в любом положении полностью перекрывать внутреннюю кольцевую поверхность постоянного магнита.
РИСУНКИ
Рисунок 1
Похожие патенты:
Электромагнит постоянного тока // 2183038
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в симметричных приводах исполнительных механизмов
Электромагнит // 2174262
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах для блокирования замков автомобилей, сейфов, дверей с целью предотвращения несанкционированного проникновения
Электромагнит // 2138091
Изобретение относится к машиностроению и используется для привода подвижных частей пневматических и гидравлических распределителей, а также устройств автоматики (клапанов, защелок, мощных выключателей, контакторов), в том числе применяемых для автоматизации сельскохозяйственной техники
Электромагнитный привод управляющего элемента // 2137236
Электромагнитный привод // 2131153
Изобретение относится к электромагнитным приводам контакторов, реле и других электромагнитных устройств автоматики и управления, питающихся от источника знакопеременного напряжения
Электромагнит постоянного тока // 2115184
Изобретение относится к электротехнике
Электромагнит // 2111573
Изобретение относится к области подъемно-транспортного машиностроения, в частности к конструкциям электропривода колодочных тормозов подъемно-транспортных машин и механизмов
Электромагнитный двигатель с горизонтальной тяговой характеристикой (варианты) // 2089995
Изобретение относится к электротехнике, а именно к электрическим машинам, в частности, к электромагнитным двигателям, и может быть использовано в электромеханических устройствах с поступательным перемещением рабочего звена
Линейный электромагнитный двигатель // 2084071
Изобретение относится к электрическим машинам и может быть использовано для создания электромагнитных прессов, молотов и других механизмов с поступательным движением рабочего органа
Магнитный привод с ходовым якорем в виде постоянного магнита // 2083013
Изобретение относится к магнитному приводу для реле, контакторов и других устройств, применяемых в электротехнике
Клапан // 2148200
Электродинамический привод клапанов // 2140034
Изобретение относится к области электротехники, в частности к электромагнитным приводам клапанов, преимущественно для двигателей внутреннего сгорания
Туалет с магнитным запорным клапаном // 2137883
Изобретение относится к портативным туалетам и к туалетам для транспортных средств для путешествий
Клапанный узел // 2113647
Изобретение относится к области арматуростроения, в частности к конструкциям клапанных узлов насосов, применяющихся, например, в нефтеперерабатывающей и строительных отраслях промышленности, т. е
Аварийный электромагнитный клапан // 2092738
Изобретение относится к области арматуростроения и предназначено для применения в газовых приборах
Установка для взаимодействия с потоком // 1838705
Импульсный клапан // 1707389
Изобретение относится к арматуростроению и может применяться в тормозных системах железнодорожных подвижных составов
Магнитоуправляемый клапан // 1585609
Изобретение относится к трубопроводной арматуре
Дроссельное устройство // 1560858
Электромагнитный затвор для регулирования расхода сыпучего ферромагнитного материала // 1219858
Электродинамический привод клапанов // 2140034
Изобретение относится к области электротехники, в частности к электромагнитным приводам клапанов, преимущественно для двигателей внутреннего сгорания
Электромагнитный механизм SERS | SpringerLink
M. Fleischmann, P.J. Hendra, A.J. Mcquillan: Chem. физ. лат. 26 , 163 (1974)
CrossRef ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar
Д. Л. Жанмер, Р. П. Ван Дайн: J. Electroanal. хим. интерф. Электрохим. 84 , 1 (1977)
CrossRef Google Scholar
CL Haynes, AD McFarland, RP Van Duyne: Anal. хим. 77 , 338А (2005)
Google Scholar
CR Yonzon, CL Haynes, X. Zhang, JT Walsh, Jr., RP Van Duyne: Anal. хим. 76 , 78 (2004)
CrossRef Google Scholar
О. Ляндрес, Н. К. Шах, К. Р. Йонзон, Дж. Т. Уолш-младший, М. Р. Глюксберг, Р. П. Ван Дайн: Анал. хим.
Перекрестная ссылка Google Scholar
K. Kneipp, Y. Wang, H. Kneipp, L. T. Perelman, I. Itzkan, RR Dasari, M. S. Feld: Phys. Преподобный Летт. 78 , 1667 (1997)
CrossRef ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar
С. Ни, С. Р. Эмори: Science 275 , 1102 (1997)
CrossRef Google Scholar
Ким В., Сафонов В.П., Шалаев В.М., Армстронг Р.Л.: Phys. Преподобный Летт. 82 , 4811 (1999)
CrossRef ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar
Л. Цуй, З. Лю, С. Дуань, Д.-Ю. Ву, Б. Рен, З.-К. Тиан, С.-З. Цзоу: J. Phys. хим. B 109 , 17597 (2005)
CrossRef Google Scholar
Х.-Ф. Лин, Б. Рен, З.-К. Тиан: J. Phys. хим. B 108 , 981 (2004)
CrossRef Google Scholar
Б. Рен, X.-Ф. Лин, З.-Л. Ян, Г.-К. Лю, Р.Ф. Арока, Б.-В. Мао, З.-К. Тиан: Дж. Ам. хим. соц. 125 , 9598 (2003)
CrossRef Google Scholar
Б. Рен, X.-Ф. Лин, Дж.-В. Ян, Б.-В. Мао, З.-К. Тиан: J. Phys. хим. B 107 , 899 (2003)
CrossRef Google Scholar
Ж.-З. Чжэн, Б. Рен, Д.-Ю. Ву, З.-К. Тиан: Дж. Электроанал. хим.
CrossRef Google Scholar
С. А. Билмес, Дж. К. Рубим, А. Отто, А. Дж. Арвиа: Chem. физ. лат. 159 , 89 (1989)
CrossRef ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar
M. A. Bryant, S. L. Joa, J. E. Pemberton: Langmuir 8 , 753 (1992)
CrossRef Google Scholar
P. Cao, Y. Sun, R. Gu: J. Phys. хим. B 108 , 4716 (2004)
CrossRef Google Scholar
R. Gomez, J. Solla-Gullon, J. M. Perez, A. Aldaz: Chem. физ. хим. 6 , 2017 (2005)
Google Scholar
Ю. Ким, Р. К. Джонсон, Дж. Т. Хапп: Nano Lett. 1 , 165 (2001)
CrossRef ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar
J. Miragliotta, TE Furtak: Mater. Рез. соц. Симп. проц. 83 , 123 (1987)
Google Scholar
M. Muniz-Miranda: J. Raman Spectrosc. 27 , 435 (1996)
CrossRef ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar
E. Hao, G.C. Schatz: J. Chem. физ. 120 , 357 (2004)
CrossRef ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar
Г. К. Шац, Р. П. Ван Дуйн: Электромагнитный механизм поверхностно-усиленной спектроскопии, в Дж. М. Чалмерс, П. Р. Гриффитс (ред.):
Google Scholar
S. Corni, J. Tomasi: Chem. физ. лат. 342 , 135 (2001)
CrossRef ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar
T.R. Jensen, M.L. Duval, K.L. Kelly, A.A. Lazarides, G.C. Schatz, R.P. Van Duyne: J. Phys. хим. B 103 , 9846 (1999)
CrossRef Google Scholar
T.R. Jensen, G.C. Schatz, R.P. Van Duyne: J. Phys. хим. B 103 , 2394 (1999)
CrossRef Google Scholar
М. Д. Малинский, К. Л. Келли, Г. К. Шац, Р. П. Ван Дайн: J. Am. хим. соц. 123 , 1471 (2001)
Перекрестная ссылка Google Scholar
C.L. Haynes, A.D. McFarland, L. Zhao, R.P. Van Duyne, G.C. Schatz, L. Gunnarsson, J. Prikulis, B. Kasemo, M. Kaell: J. Phys. хим. B 107 , 7337 (2003)
CrossRef Google Scholar
A.J. Haes, S. Zou, G.C. Schatz, R.P. Van Duyne: J. Phys. хим. Б 108 , 6961 (2004)
Перекрёстная ссылка Google Scholar
A.J. Haes, S. Zou, G.C. Schatz, R.P. Van Duyne: J. Phys. хим. B 108 , 109 (2004)
CrossRef Google Scholar
C.R. Yonzon, E. Jeoung, S. Zou, G.C. Schatz, M. Mrksich, R.P. Van Duyne: J. Am. хим. соц. 126 , 12669 (2004)
Перекрестная ссылка Google Scholar
А. Дж. Хейс, К. Л. Хейнс, А. Д. Макфарланд, Г. К. Шац, Р. П. ван Дайн, С. Зоу: MRS Bull. 30 , 368 (2005)
Google Scholar
A. J. Haes, J. Zhao, S. Zou, C. S. Own, L. D. Marks, G. C. Schatz, R. P. Van Duyne: J. Phys. хим. B 109 , 11158 (2005)
CrossRef Google Scholar
E.M. Hicks, X. Zhang, S. Zou, O. Lyandres, K.G. Spears, G.C. Schatz, R.P. Van Duyne: J. Phys. хим. Б 109 , 22351 (2005)
Перекрестная ссылка Google Scholar
Э. М. Хикс, С. Зоу, Г. К. Шац, К. Г. Спирс, Р. П. Ван Дайн, Л. Гуннарссон, Т. Риндзевичиус, Б. Касемо, М. Каэлл: Nano Lett. 5 , 1065 (2005)
CrossRef ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar
Л. Дж. Шерри, С. -Х. Чанг, Г. К. Шац, Р. П. Ван Дайн, Б. Дж. Вили, Ю. Ся: Nano Lett. 5 , 2034 (2005)
Перекрестная ссылка ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar
X. Zhang, EM Hicks, J. Zhao, GC Schatz, RP Van Duyne: Nano Lett. 5 , 1503 (2005)
CrossRef ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar
П. К. Аравинд, А. Ницан, Х. Метиу: Surf. Наука 110 , 189 (1981)
CrossRef ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar
С. Ефрима: J. Phys. хим. 89 , 2843 (1985)
CrossRef ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar
П. Дж. Фейбельман: Phys. обр. б, Конденс. Материя Матер. физ. 22 , 3654 (1980)
АДС Google Scholar
J. Gersten, A. Nitzan: J. Chem. физ. 73 , 3023 (1980)
Перекрестная ссылка ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar
Р. М. Хекстер, М. Г. Альбрехт: Spectrochim. акта, часть а, Molec. биомол. Спектроск. 233 , 35А (1979)
Google Scholar
M. Kerker, O. Siiman, L. A. Bumm, D. S. Wang: Appl. Опц. 19 , 3253 (1980)
АДС Google Scholar
F.W. King, R.P. Van Duyne, G.C. Schatz: J. Chem. физ. 69 , 4472 (1978)
Перекрестная ссылка ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar
М. Московиц: Твердотельная коммун. 32 , 59 (1979)
CrossRef ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar
A. Wokaun, JP Gordon, PF Liao: Phys. Преподобный Летт. 48 , 957 (1982)
CrossRef ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar
Х. Метиу, П. Дас: Ann. Преподобный физ. хим. 35 , 507 (1984)
CrossRef ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar
Г. К. Шац: согл. хим. Рез. 17 , 370 (1984)
CrossRef Google Scholar
М. Московиц: Рев. мод. физ. 57 , 783 (1985)
CrossRef ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar
M. R. Philpott: J. Chem. физ. 61 , 5306 (1974)
Перекрестная ссылка ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar
М. Московиц: J. Chem. физ. 69 , 4159 (1978)
CrossRef ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar
D. S. Wang, H. Chew, M. Kerker: Appl. Опц. 19 , 2256 (1980)
АДС Google Scholar
E.J. Zeman, G.C. Schatz: J. Phys. хим. 91 , 634 (1987)
CrossRef Google Scholar
П. Ф. Ляо, Дж. Г. Бергман, Д. С. Чемла, А. Вокаун, Дж. Мелнгайлис, А. М. Гаврилюк, Н. П. Эконому: Chem. физ. лат. 82 , 355 (1981)
CrossRef ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar
М. Керкер: Исследования физ. Теор. хим. 45 , 3 (1987)
Google Scholar
M. R. Philpott: Colloque, J. Phys. С10 , 295 (1983)
Google Scholar
А. Вокаун: Solid State Phys. 38 , 223 (1984)
CrossRef Google Scholar
А. Вокаун: Molec. физ. 56 , 1 (1985)
CrossRef ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar
М. Керкер: J. Colloid Interf. науч. 118 , 417 (1987)
CrossRef Google Scholar
Ш.-В. Yang, G.C. Schatz, R.P. Van Duyne: J. Chem. физ. 103 , 869 (1995)
CrossRef ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar
A. Taflove, S.C. Hagness: Метод конечных разностей во временной области (Artech House Inc., Norwood, MA 2005)
МАТЕМАТИКА Google Scholar
Л. Инь, В. К. Власко-Власов, А. Рид, Дж. Пирсон, У. Уэлп, С.-Х. Чанг, С. К. Грей, Г. К. Шац, Д. Э. Браун, К. В. Кимбалл: Appl. физ. лат. 85 , 467 (2004) Лос-Аламосская национальная лаборатория, Архив препринтов
CrossRef ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar
К. Л. Келли, Т. Р. Дженсен, А. А. Лазаридес, Г. К. Шац: Моделирование оптических свойств металлических наночастиц, в D. Feldheim, C. Foss (Eds.): Металлические наночастицы: синтез, характеристика и применение (Marcel-Dekker, Нью-Йорк, 2002 г.) с. 89
Google Scholar
PT Leung, WS Tse: Solid State Commun. 95 , 39 (1995)
CrossRef ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar
E.A. Coronado, G.C. Schatz: J. Chem. физ. 119 , 3926 (2003)
Перекрестная ссылка ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar
А. Хильгер, Т. фон Хофе, У. Крайбиг: Nova Acta Leopoldina 92 , 9 (2005)
Google Scholar
Рейнхольдт А., Печенка Р., Пинчук А., Рунте С., Степанов А. Л., Вейрих Т.Е., Крайбиг У.: European Phys. Дж. Д., Ат. молек. Опц. физ. 31 , 69 (2004)
CrossRef ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar
Л. Чжао, Л. Дженсен, Г. К. Шац: J. Am. хим. соц. 128 , 2911 (2006)
Перекрестная ссылка Google Scholar
L. Jensen, J. Autschbach, G.C. Schatz: J. Chem. физ. 122 , 224115/1 (2005)
CrossRef ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar
Генов Д.А., Сарычев А.К., Шалаев В.М., Вей А.: Nano Lett. 4 , 153 (2004)
CrossRef ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar
S. Zou, G.C. Schatz: Chem. физ. лат. 403 , 62 (2005)
CrossRef ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar
S. Zou, N. Janel, G.C. Schatz: J. Chem. физ. 120 , 10871 (2004)
Перекрестная ссылка ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar
S. Zou, G.C. Schatz: J. Chem. физ. 122 , 097102/1 (2005)
CrossRef ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar
S. Zou, G.C. Schatz: Связанные эффекты плазмонного плазмона/фотонного резонанса в sers, в K. Kneipp, M. Moskovitz, H. Kneipp (Eds.): Surface Enhanced Raman Scattering: Physics and Applications (Springer , Берлин, 2006) с. 67
Перекрёстная ссылка Google Scholar
R. Symes, R. J. J. Gilham, R. M. Sayer, J. P. Reid: Phys. хим. хим. физ. 7 , 1414 (2005)
Перекрестная ссылка Google Scholar
Р. Саймс, Р. М. Сэйер, Дж. П. Рейд: Phys. хим. хим. физ. 6 , 474 (2004)
CrossRef Google Scholar
Дж. Ф. Видманн, К. Л. Аардал, Э. Дж. Дэвис: TrAC, Trends Anal. хим. 17 , 339 (1998)
CrossRef Google Scholar
E. J. Davis, C. L. Aardahl, J. F. Widmann: J. Dispers. науч. Технол. 19, 293 (1998)
Перекрестная ссылка Google Scholar
C. L. Aardahl, W. R. Foss, E. J. Davis: J. Aerosol Sci. 27 , 1015 (1996)
CrossRef Google Scholar
К. Шашек, Дж. Попп, В. Кифер: J. Raman Spectrosc. 24 , 69 (1993)
CrossRef ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar
S. Zou, G.C. Schatz: Israel J. Chem. (2006)
Google Scholar
Ш.-В. Yang, J. Hulteen, G.C. Schatz, R.P. Van Duyne: J. Chem. физ. 104 , 4313 (1996)
Перекрестная ссылка ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar
R.F. Aroca, R.E. Clavijo, MD Halls, H.B. Schlegel: J. Phys. хим. A 104 , 9500 (2000)
CrossRef Google Scholar
Т. Илиеску, М. Болбоака, Р. Пакурариу, Д. Маниу, В. Кифер: J. Raman Spectrosc. 34 , 705 (2003)
CrossRef ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar
PE Schoen, R.G. Priest, JP Sheridan, JM Schnur: Nature 270 , 412 (1977)
CrossRef ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar
Э. А. Карраско Флорес, М. М. Кампос Валлетт, Р. Э. К. Клавихо, П. Лейтон, Г. Диас Ф., Р. Кох: Vibrat. Спектроск. 37 , 153 (2005)
CrossRef Google Scholar
К.-Х. Чо, Дж. Чу, С.-В. Джу: Дж. Молек. Структура 738 , 9 (2005)
CrossRef ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar
T. Iliescu, D. Maniu, V. Chis, F. D. Irimie, C. Paizs, M. Tosa: Chem. физ. 310 , 189 (2005)
CrossRef ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar
А. В. Сегхальми, Л. Леопольд, С. Пинзару, В. Чис, И. Силаги-Думитреску, М. Шмитт, Дж. Попп, В. Кифер: Биополимеры 78 , 298 (2005)
CrossRef Google Scholar
С. Томас, Н. Бисвас, С. Венкатешваран, С. Капур, Р. Д’Кунья, Т. Мукерджи: Chem. физ. лат. 402 , 361 (2005)
CrossRef ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar
С. Наумов, С. Капур, С. Томас, С. Венкатешваран, Т. Мукерджи: Theochem. 685 , 127 (2004)
CrossRef Google Scholar
M. Baia, L. Baia, W. Kiefer, J. Popp: J. Phys. хим. B 108 , 17491 (2004)
CrossRef Google Scholar
G. Cardini, M. Muniz-Miranda, V. Schettino: J. Phys. хим. Б 108 , 17007 (2004)
Перекрёстная ссылка Google Scholar
S. D. Silaghi, G. Salvan, M. Friedrich, T. U. Kampen, R. Scholz, D. R. T. Zahn: Appl. Серф. науч. 235 , 73 (2004)
CrossRef ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar
С. Синта Пинзару, Н. Леопольд, И. Павел, В. Кифер: Спектрохим. акта, часть а, Molec. Биомолек. Спектроск. 60А , 2021 (2004)
Google Scholar
Т. Илиеску, М. Байя, И. Павел: J. Raman Spect. 37 , 318 (2006)
CrossRef ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar
Б. Перголезе, М. Мунис-Миранда, Г. Сбрана, А. Биготто: Фар. Диск. 132 , 111 (2006)
CrossRef Google Scholar
Т. Танака, А. Накадзима, А. Ватанабэ, Т. Оно, Ю. Одзаки: Vibrat. Спектроск. 34 , 157 (2004)
Перекрестная ссылка Google Scholar
Т. Танака, А. Накадзима, А. Ватанабэ, Т. Оно, Ю. Одзаки: J. Molec. Структура 661–662 , 437 (2003)
CrossRef Google Scholar
B. Giese, D. McNaughton: Biopolymers 72 , 472 (2003)
CrossRef Google Scholar
Д.-Ю. Ву, Б. Рен, С. Сюй, Г.-К. Лю, З.-Л. Ян, З.-К. Тиан: J. Chem. физ. 119 , 1701 (2003)
CrossRef ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar
M. Bolboaca, T. Iliescu, C. Paizs, F.D. Irimie, W. Kiefer: J. Phys. хим. A 107 , 5144 (2003)
CrossRef Google Scholar
P.K.K. Pandey, G.C. Schatz: J. Chem. физ. 80 , 2959 (1984)
Перекрестная ссылка ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar
H. Nakai, H. Nakatsuji: J. Chem. физ. 103 , 2286 (1995)
CrossRef ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar
S. Corni, J. Tomasi: J. Chem. физ. 114 , 3739 (2001)
CrossRef ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar
S. Corni, J. Tomasi: Chem. физ. лат. 365 , 552 (2002)
АДС Google Scholar
S. Corni, J. Tomasi: J. Chem. физ. 116 , 1156 (2002)
Перекрестная ссылка ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar
Л. Чжао, Л. Дженсен, Г. К. Шац: Nano Lettres 6 (2006) в печати
Google Scholar
B. Vlckova, X. J. Gu, M. Moskovits: J. Phys. хим. B 101 , 1588 (1997)
CrossRef Google Scholar
B.W. Gregory, B.K. Clark, J.M. Standard, A. Avila: J. Phys. хим. B 105 , 4684 (2001)
CrossRef Google Scholar
N. Felidj, J. Aubard, G. Levi, J.R. Krenn, A. Hohenau, G. Schider, A. Leitner, F.R. Aussenegg: Appl. физ. лат. 82 , 3095 (2003)
CrossRef ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar
К. Г. Блатчфорд, Дж. Р. Кэмпбелл, Дж. А. Крейтон: Surf. науч. 120 , 435 (1982)
CrossRef ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar
R. P. Van Duyne, J. C. Hulteen, D. A. Treichel: J. Chem. физ. 99 , 2101 (1993)
Перекрестная ссылка ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar
K.U.Von Raben, R.K.Chang, B.L.Laube, P.W.Barber: J. Phys. хим. 88 , 5290 (1984)
CrossRef Google Scholar
Д. А. Вайц, С. Гарофф, Т. Дж. Грамила: Опт. лат. 7 , 168 (1982)
CrossRef ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar
M. Kerker, O. Siiman, D. S. Wang: J. Phys. хим. 88 , 3168 (1984)
Перекрестная ссылка Google Scholar
D. Fornasiero, F. Grieser: J. Chem. физ. 87 , 3213 (1987)
CrossRef ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar
H. Feilchenfeld, O. Siiman: J. Phys. хим. 90 , 2163 (1986)
CrossRef Google Scholar
C.L. Haynes, R.P. Van Duyne: J. Phys. хим. Б 107 , 7426 (2003)
Перекрестная ссылка Google Scholar
W. A. Weimer, M. J. Dyer: Appl. физ. лат. 79 , 3164 (2001)
Перекрестная ссылка ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar
S. J. Oldenburg, S. L. Westcott, R. D. Averitt, N. J. Halas: J. Chem. физ. 111 , 4729 (1999)
CrossRef ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar
T.R. Jensen, M.D. Malinsky, C.L. Haynes, R.P. van Duyne: J. Phys. хим. B 104 , 10549 (2000)
CrossRef Google Scholar
Аспнес Д.Е., Студна А.А.: Phys. Преподобный B, Condens Matter Mater. физ. 27 , 985 (1983)
АДС Google Scholar
М. Гримсдитч, М. Кардона: фундаментальные исследования, физ. Стат. Солид Б 102 , 155 (1980)
CrossRef ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar
А. Д. Макфарланд, Р. П. Ван Дайн: Nano Lett. 3 , 1057 (2003)
Перекрестная ссылка ОБЪЯВЛЕНИЯ Google Scholar
A. J. Haes, R. P. Van Duyne: J. Am. хим. соц. 124 , 10596 (2002)
Перекрестная ссылка Google Scholar
Электромагнитный механизм генерации второй гармоники с поверхностным усилением с помощью «гладких» серебряных электродов и сканирующей туннельной микроскопии 59
https://doi.org/10.1016/0038-1098(90)
-NGПолучить права и содержаниеИсследование поверхности исходно гладких серебряных электродов методами генерации отраженной второй гармоники (ВГ) и сканирующей туннельной микроскопии после электрохимического травления N одноатомных поверхностных слоев ( N ∼ 0минус;10). При N ∼ 1 наблюдается генерация поверхностного усиленного, диффузного и деполяризованного ВГ, а на поверхности электрода обнаруживается отчетливая надатомная (масштаба ∼ 10 Å) зернистая шероховатость. Предложен флуктуационный электромагнитный механизм для объяснения поверхностного усиления диффузной и деполяризованной компоненты ВГ: эффект интерпретируется как результат экситона локальных плазмонов в нерегулярных поверхностных структурах, образующихся в процессе травления.
Ссылки (19)
- А.А. Никулин и др.
Докл. акад. АН СССР
(1989)
- О.А. Акципетров и др.
Сов. физ. JETP
(1986)
- B. Pettinger et al.
Бер. Бунзенгес. Физика хим.
(1978)
- О.А. Акципетров и др.
Твердотельный коммуник.
(1990)
- Э.В. Альбано и др.
Поверхностные науки.
(1985)
Е.В. Альбано и др.Поверхностные науки.
(1985)
- О.А. Акципетров и др.
Твердотельный коммуник.
(1989)
- А. Отто
- М. Московиц
J. Chem. физ.
(1978)
- А. Вокаун и др.
Физ. Ред.
(1981)
В полной текстовой версии этой статьи есть дополнительные ссылки.
Генерация второй гармоники (ГВГ) света, диффузно рассеянного холодноосажденными серебряными пленками, пренебрежимо мала по отношению к зеркальной интенсивности. Поэтому холодноосажденная серебряная пленка хорошо аппроксимируется однородной эффективной средой. Интенсивности ГВГ на 1,06 мкм и оптическое поглощение на 0,53 мкм зависят как от квадрата внутреннего эффективного поля на 0,53 мкм, так и изменяются аналогичным образом при отжиге пленки. Это можно понять, если предположить, что ГВГ также в основном следует за электрическим полем внутри металлической фазы, и поверхностные вклады в ГВГ деструктивно мешают. Это подтверждается наблюдением, что интенсивность ГВГ не показывает «химических эффектов первого слоя», наблюдаемых при комбинационном рассеянии с усилением поверхности (SERS).
Установлено, что интенсивность отраженной второй гармоники (ВГ) является квадратичной функцией напряжения, приложенного к гладкой границе серебро-электролит, в широком диапазоне углов падения основного излучения. Задача нелинейной редукции решена, чтобы восстановить зависимость параметра Рудника-Штерна a ( ϕ ) от напряжения, которая оказывается линейной в диапазоне от -0,5 до -1,2 В (по сравнению с насыщенным электродом Ag-AgCl). В этом диапазоне электроиндуцированная нелинейность электронов проводимости является преобладающим механизмом индуцированной электрическим полем ВГ. Отклонения от линейной зависимости a ( ϕ ) связаны со специфической адсорбцией анионов.
В данной статье представлен обзор предыдущих и недавних результатов наших нелинейно-оптических исследований низкоразмерных структур. Размерный эффект в генерации оптической второй гармоники (ГВГ) нанокристаллами Ag в островковых пленках и квантовых точек CdSe в стеклянных матрицах, а также индуцированные термо- и постоянным электрическим полем эффекты в ГВГ из Si-SiO 2 множественных квантов Ямы (МКЯ) на кремниевой подложке исследованы экспериментально и теоретически. Существенное (на несколько порядков) усиление квадратичного оптического отклика при уменьшении размера частиц наблюдается как для нанокристаллов Ag, так и для квантовых точек CdSe. Для МКЯ наблюдаются регулярные колебания интенсивности второй гармоники в зависимости от температуры и приложенного постоянного электрического поля. Показано, что размерный эффект для металлических нанокристаллов может быть следствием флуктуаций размера частиц, нарушающих локальную инверсионную симметрию. Другой изученный механизм (основанный на представлениях о динамическом хаосе) описывает наблюдаемые размерные эффекты как для металлических, так и для полупроводниковых частиц. Зависимость интенсивности второй гармоники от SiO 2 толщина слоя в МКЯ описывается с учетом замедления излучения второй гармоники в МКЯ, а термоиндуцированный эффект интерпретируется как результат оптической интерференции в подложке МКЯ, толщина которой зависит от температуры (из-за теплового расширение). Обсуждается также возможный подход к объяснению наблюдаемого электроиндуцированного эффекта в МКЯ.
Проведены квантово-механические расчеты нелинейного тока в объеме простых металлов. Энергетические зоны и матричные элементы для оптических переходов рассчитываются с использованием двухзонной модели, которая, как известно, дает точные результаты для описания линейного диэлектрического отклика этих систем. На частотной зависимости изотропной и анизотропной составляющих тензора нелинейной поляризуемости наблюдаются характерные резонансы, обусловленные различными межзонными переходами в оптической области. В адиабатическом пределе достигается отличное согласие с результатами, полученными в рамках подхода с использованием уравнения Больцмана. Испускаемое гармоническое излучение рассчитывается для иллюстрации влияния нелинейного объемного тока на изменение интенсивности в зависимости от полярного и азимутального углов падения. Используя недавние экспериментальные данные по генерации оптической второй гармоники из Al(111) и рассчитанную объемную поляризуемость, делаются прогнозы относительно величины и относительной фазы поверхностной анизотропии.
Наблюдается поверхностно-усиленная генерация диффузной и деполяризованной оптической гармоники (SH) при отражении лазерного излучения от пленок островков серебра, покрытых C 60 . Обнаружено относительное усиление ВГ-отклика пленок с покрытием по сравнению с пленками без покрытия на порядок. Обсуждается природа наблюдаемых эффектов.
Поверхностная функционализация может использоваться для настройки электронных и механических свойств MXenes. В данной работе структурная стабильность, электронные и механические свойства монослоя М 2 X (M=Sc, Ti, V, Mn, Nb, Mo, Hf; X=C, N) с асимметричной функционализацией с образованием Janus MXenes были исследованы расчетами из первых принципов, и результаты были сопоставлены с симметричными функционализация. Результаты показывают, что асимметричная функционализация оказывает последующее влияние на структурную стабильность, электронные и эластичные свойства MXenes. Для исходных монослойных систем M 2 X (M=Sc, Ti, V, Mn, Nb, Hf; X=C, N) Т-фаза энергетически устойчива, чем Н-фаза, тогда как стабильные структуры монослоев Mo 2 C и Mo 2 N представляют собой Н-фазу. Все асимметрично функционализированные монослои M 2 X (M=Sc, Ti, V, Mn, Mo, X=C, N), за исключением Sc 2 C, являются металлическими материалами. Переход металла в полупроводник происходит в монослое Sc 2 C при функционализации поверхности. Механическая стабильность монослоя M 2 X может быть улучшена за счет функционализации поверхности Janus.
В настоящей исследовательской работе сообщается об оптимизации и сравнении различных геометрических параметров металлических нанорешеток, которые существенно влияют на ширину запрещенной зоны плазмонов. Оптимизация и сравнение геометрических параметров металлических нанорешеток были важны при разработке плазмонных устройств и систем. В этом исследовании представлено влияние спектров отражения в дальней зоне одномерных скрытых и открытых решеток, разработанных в COMSOL, на плазмонную ширину запрещенной зоны с использованием анализа методом конечных элементов. В этой работе мы продемонстрировали различные новые направления энергии PBG в нанорешетках золота (Au), контролируя ширину щели, периодичность и толщину пленки. Изменение угла падения p-поляризованного света исследовано также для угловой зависимости, которая показывает соответствующее раскрытие ФЗЗ на дисперсионных кривых.
Носители заряда, генерируемые межзонными переходами в плазмонном TiN, были использованы для применения в оптоэлектронных устройствах путем изготовления высокочувствительного сверхбыстрого пирофототронного УФ-фотодетектора с автономным питанием. Экситонно-пироэлектрический эффект нецентросимметричного кристалла вюрцита ZnO в сочетании с эффектом межзонного перехода TiN позволяет достичь высоких характеристик и сверхбыстрого отклика изготовленного фотоприемника. Рассчитано, что максимальная фоточувствительность устройства составляет 50 мА/Вт в режиме автономного питания, что является одним из лучших значений, зарегистрированных в случае автономных УФ-фотодетекторов на основе ZnO. Помимо этого высокого отклика, устройство также регистрирует сверхбыстрое время отклика 21 мкс, что связано с присущим кристаллу ZnO пироэлектрическим эффектом. Конечно-разностное моделирование во временной области также позволяет выявить вклад межзонных переходов в работу устройства. Таким образом, это исследование дает представление о неисследованной области межзонных переходов в плазмонных материалах и их эффективном использовании в сочетании с экситонно-пироэлектрическим эффектом базового полупроводника.
В этой статье мы исследовали гибридные поверхностные плазмоны, возбуждаемые гетерогенной композитной структурой из наномассива Au и пленки Ag, с помощью поверхностно-усиленного комбинационного рассеяния (SERS). С помощью метода конечных разностей во временной области поверхностные плазмонные резонансы настраиваются на длину волны возбуждения комбинационного рассеяния и получаются оптимизированные геометрические параметры структуры с двухволновой характеристикой возбуждения. Используя структуру с указанными выше параметрами, изготовленную с помощью электронно-лучевой литографии, в качестве подложки SERS, были получены спектры комбинационного рассеяния света при двух длинах волн возбуждения. Экспериментальные результаты показывают, что гетерогенная композитная структура может одновременно возбуждать два различных типа поверхностных плазмонов. Эта работа может послужить хорошим ориентиром для будущей разработки наноустройств на основе поверхностного плазмона.
Двумерные (2D) дихалькогениды переходных металлов (ДПМ) обладают многими необычными электронными, механическими, оптическими и химическими свойствами, которые открыли новые возможности для исследования двумерной физики и широкого спектра приложений. В последнее время большое внимание привлекают нелинейные оптические свойства атомарно тонких двумерных ДПМ. Асимметричная структура и простота интеграции делают 2D TMD особенно подходящими для многих новых нелинейных нанофотонных приложений. Здесь мы рассмотрим недавний прогресс в области нелинейной нанофотоники на основе 2D TMD. Дано общее введение в двумерные ДПМ, в частности, в их отличительные фотонные свойства. Затем мы обсудим недавнее исследование нелинейных свойств 2D TMD, включая генерацию гармоник и насыщающееся поглощение, а также различные подходы к улучшению нелинейного отклика 2D TMD. Также представлены несколько примеров потенциала нелинейной нанофотоники на основе 2D TMD.
Субволновое удержание и возможность гигантского усиления электрического поля поверхностных плазмонов (SP) нашли широкое применение в области обнаружения и обнаружения в полевых условиях. Пригодность новых плазмонных материалов на основе нитридов переходных металлов (TMN), таких как нитрид титана (TiN) и нитрид циркония (ZrN), оценивается для сенсорного применения и сравнивается с обычным плазмонным материалом золотом (Au). Мы сообщаем о многослойном датчике показателя преломления на основе оболочки с усилением для определения различных концентраций NaCl в воде.