kemsuСибСкриптSibScript2949-21222949-2092Kemerovo State Universitykemsu-1221Research ArticleФизикаPHYSICSЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ И ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РАССЕЯНИЯ И ПОГЛОЩЕНИЯ СВЕТА ВКЛЮЧЕНИЯМИ НАНОЧАСТИЦ АЛЮМИНИЯ В ТЕТРАНИТРАТЕ ПЕНТАЭРИТРИТАEXPERIMENTAL AND THEORETICAL RESEARCH OF SCATTERING AND ABSORPTION OFLIGHT ON ALUMINUM NANOPARTICLES IN PENTAERYTHRITOL TETRANITRATEАдуевБ. П.AduevB. P.

Адуев Борис Петрович – доктор физико-математических наук, заместитель директора по научной работе

Boris P. Aduev – Doctor of Physics and Mathematics, Deputy Vice-Director for Science

lesinko-iuxm@yandex.ruНикитинА. П.NikitinA. P.

Никитин Андрей Павлович – аспирант 

Andrey P. Nikitin – post-graduate student 

lesinko-iuxm@yandex.ruНурмухамедовД. Р.NurmukhamedovD. R.

Нурмухаметов Денис Рамильевич – кандидат физико-математических наук, научный сотрудник

Denis R. Nurmukhamedov – Candidate of Physics and Mathematics, Research Associate

lesinko-iuxm@yandex.ruЗвековА. А.ZvekovA. A.

Звеков Александр Андреевич – кандидат физико-математических наук, научный сотрудник

Alexander А. Zvekov – Candidate of Physics and Mathematics, Research Associate

lesinko-iuxm@yandex.ruКовалевР. И.KovalevR. I.

Ковалев Родион Игоревич – магистрант

Rodion I. Kovalev – Master’s Degree student

lesinko-iuxm@yandex.ruИнститут углехимии и химического материаловедения Сибирского отделения РАН, КемеровоРоссияInstitute of Coal Chemistry and Material Science of the Siberian Branch of the RASRussian Federation20142203201603-3156161Copyright © Адуев Б.П., Никитин А.П., Нурмухамедов Д.Р., Звеков А.А., Ковалев Р.И., 20142014Адуев Б.П., Никитин А.П., Нурмухамедов Д.Р., Звеков А.А., Ковалев Р.И.Aduev B.P., Nikitin A.P., Nurmukhamedov D.R., Zvekov A.A., Kovalev R.I.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.sibscript.ru/jour/article/view/1221

С использованием фотометрического шара экспериментально исследована зависимость коэффициентов пропускания и суммы коэффициентов пропускания и поглощения света с длиной волны 643 нм в прессованных образцах тетранитропентаэритрита (тэна), содержащих нановключения алюминия (средний радиус 50 нм) от массовой доли наночастиц алюминия в ней. Проведено моделирование процесса поглощения и рассеяния света в данной системе с привлечением теории Ми и уравнения переноса излучения. Показано, что распределение поглощенной энергии по глубине образца приближенно подчиняется законам Бугера и Бера. Эффективное значение сечения поглощения излучения наночастицами металла, учитывающее как поглощение, так и рассеяние света ансамблем частиц, превышает геометрическое сечение.

Using the integrating sphere, the authors investigated experimentally the dependence of transmission coefficients and the sum of the coefficients of transmission and absorption of light with a wavelength of 643 nm in the pressed samples of pentaerythritol tetranitrate (PETN), containing aluminum nanoinclusions (average radius of 50 nm) of the mass fraction of aluminum nanoparticles. The simulation of the process of absorption and scattering of lightin this system was performedwith the involvement of the Mie theory and radiative transfer equation. It is shown that the distribution of the absorbed energy of approximately obeys the laws of the Bouguer and Beerby the sample depth. The effective value of absorption cross section of metal nanoparticlesradiation, taking into account both the absorption and scattering of light by an ensemble of particles, is greater than the geometric cross section.

лазертетранитропентаэритритнаночастицырассеяние светауравнение переноса излучениятеория МиlaserPETNnanoparticleslight scatteringradiative transfer equationthe Mie theoryЦКП КемНЦ СО РАН; РФФИReferencesAluker E. D., Krechetov A. G., Mitrofanov A. Y., Nurmukhametov D. R., Kuklja M. M. Laser initiation of energetic materials: selective photoinitiation regime in pentaerythritol tetranitrate // J. Phys. Chem. C. 2011. V. 115. № 14. P. 6893 – 6901Aluker E. D., Krechetov A. G., Mitrofanov A. Y., Nurmukhametov D. R., Kuklja M. M. Laser initiation of energetic materials: selective photoinitiation regime in pentaerythritol tetranitrate // J. Phys. Chem. C. 2011. V. 115. № 14. P. 6893 – 6901Dombrovsky L. A., Timchenko V., Jackson M., Yeoh G. H. A combined transient thermal model for laser hyperthermia of tumors with embedded gold nanoshells // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2011. Vol. 54. P. 5459 – 5469.Dombrovsky L. A., Timchenko V., Jackson M., Yeoh G. H. A combined transient thermal model for laser hyperthermia of tumors with embedded gold nanoshells // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2011. Vol. 54. P. 5459 – 5469.Garcia R. D. M. Fresnel boundary and interface conditions for polarized radiative transfer in a multilayer medium // Journal of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer. 2012. V. 113. P. 306 – 317.Garcia R. D. M. Fresnel boundary and interface conditions for polarized radiative transfer in a multilayer medium // Journal of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer. 2012. V. 113. P. 306 – 317.Garcia R. D. M. Radiative transfer with polarization in a multi-layer medium subject to Fresnel boundary and interface conditions // Journal of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer. 2013. V. 115. P. 28 – 45.Garcia R. D. M. Radiative transfer with polarization in a multi-layer medium subject to Fresnel boundary and interface conditions // Journal of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer. 2013. V. 115. P. 28 – 45.Moulin E., Sukmanowski J., Luo P., Carius R., Royer F. X., Stiebig H. Improved light absorption in thin-film silicon solar cells by integration of silver nanoparticle // Journal of Non-Crystalline Solids. 2008. V. 354. P. 2488 – 2491.Moulin E., Sukmanowski J., Luo P., Carius R., Royer F. X., Stiebig H. Improved light absorption in thin-film silicon solar cells by integration of silver nanoparticle // Journal of Non-Crystalline Solids. 2008. V. 354. P. 2488 – 2491.Wang H.-H., Su Ch., Wu Ch.-Y., Tsai H.-B., Li Ch.-Y., Li W.-R. Preparation of composite light-scattering layer for dye sensitized solar cells // Thin Solid Films. 2013. V. 529. P. 15 – 18.Wang H.-H., Su Ch., Wu Ch.-Y., Tsai H.-B., Li Ch.-Y., Li W.-R. Preparation of composite light-scattering layer for dye sensitized solar cells // Thin Solid Films. 2013. V. 529. P. 15 – 18.Адуев Б. П., Белокуров Г. М., Нурмухаметов Д. Р., Нелюбина Н. В. Светочувствительный материал на основе смеси тэна и наночастиц алюминия // Физика горения и взрыва. 2012. Т. 48. № 3. С. 127 – 132.Адуев Б. П., Белокуров Г. М., Нурмухаметов Д. Р., Нелюбина Н. В. Светочувствительный материал на основе смеси тэна и наночастиц алюминия // Физика горения и взрыва. 2012. Т. 48. № 3. С. 127 – 132.Адуев Б. П., Нурмухаметов Д. Р., Фурега Р. И., Звеков А. А., Каленский А. В. Взрывчатое разложение тэна с нанодобавками алюминия при воздействии импульсного лазерного излучения различной длины волны // Химическая физика. 2013. Т. 32. № 8. С. 39 – 42.Адуев Б. П., Нурмухаметов Д. Р., Фурега Р. И., Звеков А. А., Каленский А. В. Взрывчатое разложение тэна с нанодобавками алюминия при воздействии импульсного лазерного излучения различной длины волны // Химическая физика. 2013. Т. 32. № 8. С. 39 – 42.Адуев Б. П., Нурмухаметов Д. Р., Ципилев В. П., Фурега Р. И. Влияние добавок ультрадисперсных частиц Al-C на чувствительность тэна к лазерному воздействию // Физика горения и взрыва. 2013. Т. 49. № 2. С. 102 – 105.Адуев Б. П., Нурмухаметов Д. Р., Ципилев В. П., Фурега Р. И. Влияние добавок ультрадисперсных частиц Al-C на чувствительность тэна к лазерному воздействию // Физика горения и взрыва. 2013. Т. 49. № 2. С. 102 – 105.Александров Е. И., Вознюк А. Г., Ципилев В. П. Влияние поглощающих примесей на зажигание ВВ лазерным излучением // Физика горения и взрыва. 1989. Т. 25. № 1. С. 3 – 9.Александров Е. И., Вознюк А. Г., Ципилев В. П. Влияние поглощающих примесей на зажигание ВВ лазерным излучением // Физика горения и взрыва. 1989. Т. 25. № 1. С. 3 – 9.Будак В. П. Методы решения уравнения переноса излучения. М.: Издательский дом МЭИ, 2007. 52 с.Будак В. П. Методы решения уравнения переноса излучения. М.: Издательский дом МЭИ, 2007. 52 с.Гейнц Ю. Э., Землянов А. А., Панина Е. К. Нанофотоника изолированных сферических частиц // Известия вузов. Физика. 2010. Т. 53. № 4. С. 76 85.Гейнц Ю. Э., Землянов А. А., Панина Е. К. Нанофотоника изолированных сферических частиц // Известия вузов. Физика. 2010. Т. 53. № 4. С. 76 85.Зинченко А. Д., Погребов А. И., Таржанов В. И., Токарев Б. Б. Оптические характеристики некоторых порошкообразных ВВ // Физика горения и взрыва. 1992. Т. 28. № 5. С. 80 – 87.Зинченко А. Д., Погребов А. И., Таржанов В. И., Токарев Б. Б. Оптические характеристики некоторых порошкообразных ВВ // Физика горения и взрыва. 1992. Т. 28. № 5. С. 80 – 87.Золотарев В. М., Морозов В. Н., Смирнова Е. В. // Оптические постоянные природных и технических сред. Л.: Химия, 1984. 216 с.Золотарев В. М., Морозов В. Н., Смирнова Е. В. // Оптические постоянные природных и технических сред. Л.: Химия, 1984. 216 с.Исимару А. Распространение и рассеяние волн в случайно-неоднородных средах. М.: Мир, 1981. Т. 1. С. 202.Исимару А. Распространение и рассеяние волн в случайно-неоднородных средах. М.: Мир, 1981. Т. 1. С. 202.Кригер В. Г., Каленский А. В., Звеков А. А., Зыков И. Ю., Адуев Б. П. Влияние эффективности поглощения лазерного излучения на температуру разогрева включений в прозрачных средах // Физика горения и взрыва. 2012. Т. 48. № 6. С. 54 – 58.Кригер В. Г., Каленский А. В., Звеков А. А., Зыков И. Ю., Адуев Б. П. Влияние эффективности поглощения лазерного излучения на температуру разогрева включений в прозрачных средах // Физика горения и взрыва. 2012. Т. 48. № 6. С. 54 – 58.Рутберг Ф. Г., Гусаров В. В., Коликов В. А., Воскресенская И. П., Снегов В. Н., Стогов А. Ю., Черепкова И. А. Исследование физико-химических свойств наночастиц, полученных с помощью импульсных электрических разрядов в воде // Журнал технической физики. 2012. Т. 82. Вып. 12. С. 33 36.Рутберг Ф. Г., Гусаров В. В., Коликов В. А., Воскресенская И. П., Снегов В. Н., Стогов А. Ю., Черепкова И. А. Исследование физико-химических свойств наночастиц, полученных с помощью импульсных электрических разрядов в воде // Журнал технической физики. 2012. Т. 82. Вып. 12. С. 33 36.Светличный В. А., Лапин И. Н. Структура и свойства наночастиц, полученных методом лазерной абляции объемных мишеней металлического Zn в воде и этаноле // Известия вузов. Физика. 2013. Т. 56. № 5. С. 86 91.Светличный В. А., Лапин И. Н. Структура и свойства наночастиц, полученных методом лазерной абляции объемных мишеней металлического Zn в воде и этаноле // Известия вузов. Физика. 2013. Т. 56. № 5. С. 86 91.Шифрин К. С. Рассеяние света в мутной среде. М., Л.: Гос. изд-во технико-теоретической лит., 1951. 288 с.Шифрин К. С. Рассеяние света в мутной среде. М., Л.: Гос. изд-во технико-теоретической лит., 1951. 288 с.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.