Р.Ю. Герасимов, В.Н. Бовенко, М.Ю. Герасимов
6
ется до 10
–12
…10
–13
с в области наноразмеров. Таким образом, струй-
ная мельница представляет собой необратимую термодинамическую
машину квазихрупкого разрушения, которая трансформирует энер-
гию налетающих частиц в энергию акустического излучения и в ки-
нетическую и поверхностную энергии разлетающихся частиц. При-
чем КПД такой машины равен квантовому КПД. АЭ [1, 3, 12, 13]:
η
кв
= (
P
max
с
)/
U
= (
hс/а
)/
U
=
h
ν
m
/
U
= 10
–2
…10
–3
,
(4)
где
P
max
– максимальная энергия фонона;
с
– скорость звука;
U
–
энергия межатомной связи; ν
m
– максимальная частота колебаний
атомов в акустической волне.
Следует отметить, что при субмикроскопическом измельчении
возникают серьезные проблемы, связанные с преодолением, с одной
стороны, так называемого микронного барьера крупности, когда за-
труднена классификация диспергированного продукта с размерами
не более 1 мкм из-за отсутствия высокопроизводительных фильтров
и экспрессных методов мониторинга, а с другой стороны, – с преодо-
лением альтернативного процесса агломерации (слипания микроча-
стиц), интенсивность которого возрастает с увеличением поверх-
ностной активации частиц. Примечательно, что для решения обеих
проблем необходимы экспрессные методы определения размеров ча-
стиц. Исходя из изложенного выше в экспериментах использовали
пробы порошков разных материалов (карбида бора, диоксида титана,
карбида кремния, цемента, глинозема и др.), преимущественные раз-
меры частиц которых превышали микрометры.
Облучение проб проводили в интервале частот 2,0…4,2 ГГц. На
рис. 3 приведены спектры сигналов при непрерывном облучении проб
микропорошков карбида кремния различных размеров на частоте ν
=
= 2,4 ГГц. Видно, что возбуждение резонатора происходило в областях
частот 2445,72…2453,64, 2454,80…2457,60 и 2461,56…2463,76 МГц.
Во всех случаях при внесении в резонатор проб порошков наблюда-
лись изменения формы спектров. Следует отметить общую тенден-
цию: по мере увеличения размеров частиц порошка происходит сме-
щение полосы спектра в стоксову область частот и одновременно с
этим увеличение амплитуды регистрируемых сигналов.
Результаты обработки экспериментальных данных, полученные
методом определения координат центра тяжести спектральных ха-
рактеристик, ограничивающих площади плоских фигур (cм. рис. 3),
приведены на рис. 4, где по оси абсцисс отложены размеры частиц
исследуемых порошков
d
k
, а по оси ординат – средние значения ча-
стот ν и амплитуд
А
, которые были найдены по формулам [14]:
x
c
= ∑(
x
i
*
y
i
) / ∑
y
i
;
y
c
= ∑(
x
i
*
y
i
)/∑
x
i
(
x
c
= ν,
y
c
=
А
).
(5)
