Studying the Nonlinear Response of Ethylene Oxide Nanoparticles in Combination with the Ethanol Solvent and the Comparison of Their Results by Using the Optical Method, Moiré Deflectometry

1

یسررب ذونان یطخریغ خساپ

ود و لوناتا للاح اب بیکرت رد یور دیسکا تار

هدننکرادیاپ توافتم

نآ جیاتن هسیاقم و اه

هرام یجنس فارحنا شور رد

لامج همطاف یدمحا همطاف ،1

*2

هداز ناخ دمحم ،

1

-1 (ناجنسفر رصع یلو هاگشناد ،هیاپ مولع هدکشناد ،کیزیف هورگ -

khanzadeh@vru.ac.ir Jamal.fatemeh69@yahoo.com

)

-2

،هیاپ مولع هدکشناد ،کیزیف هورگ (اضرهش دحاو یملاسا دازآ هاگشناد

Fatemeh.ahmadi1991@yahoo.com*

)

هدیکچ

فارحنا یکیتپا شور زا هدافتسا اب دیاسکا کنیز هرذونان یطخریغ یکیتپا بذج بیرض و تسکش بیرض یسررب شهوژپ نیا ماجنا زا فده : هرام یجنس

فتسا دروم شهوژپ نیا رد هک یرون عبنم .تسا جوم لوط اب و ناسکی تدش اب دیوید هتسویپ رزیل کی تفرگ رارق هدا

/7 یم رتمونان657 هزادنا یارب .دشاب رتماراپ یریگ

ار هرذونان یور رب رزیل رون تدش تاریثات میناوتب ات مییامن لح بسانم للاح کی رد ار دیاسکا کنیز هرذونان هک تسا زاین هدرب مان یاه یفرط زا ،مینک هدهاشم

ا هدومن هدافتسا دیاسکا کنیز یارب هدننکرادیاپ عون ود زا شهوژپ نیا رد لیلد نیمه هب تسا مهم رایسب زین هدننکرادیاپ باختن دوجو هب تارییغت هدهاشم اب و میا

هزادنا و هدرک باختنا ار بسانم هدننکرادیاپ میتسناوت هرام یاهزیرف یور رب هدمآ یریگ

ن قبط رب .میروآ تسد هب ار اه للاح رد دیاسکا کنیز تسکش بیرض جیات

نازیم هب لوناتا n2 = -1/983⨉10-4

نآ بذج بیرض و β = 2/28

هزادنا .دش یریگ

هژاو دیلک

فارحنا: دیاسکا کنیز ،یطخریغ بذج بیرض ،یطخریغ تسکش بیرض ،هرام یجنس

Studying the Nonlinear Response of Ethylene Oxide Nanoparticles in Combination with the Ethanol Solvent and the Comparison of Their Results by Using the Optical Method,

Moiré Deflectometry

Abstract: The purpose of this study was to investigate the refractive index and nonlinear optical absorption coefficient of zinc oxide nanoparticles using the moire deflectometry measurement method. The light source used in this study is a continuous laser with a uniform intensity of 657.77 nm. To measure the parameters mentioned, it is necessary to solve the zinc oxide nanoparticle in a suitable solvent so that we can observe the effects of laser light on the nanoparticle. On the other hand, selecting the stabilizer is also very important. Therefore, in this study, two types of stabilizers We used zinc oxide and, observing the changes that occurred on the freezers, we were able to select the appropriate stabilizer and obtain measurements. According to the results of the refractive index of zinc oxide in ethanol solvent at the rate of n2 = -1 / 983-410-4 and its absorption coefficient β = 28.2 was measured.

Keywords: moire deflectometry, ZnO, nonlinear refractive index, nonlinear absorption coefficient

2

- 1

همدقم

3

رد هک تسا یطخریغ تارثا زا یفلتخم عاونا لماش یطخریغ یم قافتا هدام و رزیل نیب شنکمهرب

شهوژپ .دتفا یطخریغ کیتپا هرابرد ریخا یاه

هعشا لباقت دنیارف رد دیدج تارثا و اه هدیدپ لماش بلغا .

حلاصا بجوم یرون هدام اب رزیل کی نیب شنکمهرب .دشاب یم فلتخم داوم اب یوق رزیل

یم هدام رد یمتسیس یکیتپا صاوخ ب نوتوف هک یروط هب دوش

یم هدام دراو هک یدع یم ور هبور دیدج هدام کی اب لاماک ،دوش

لومعم روط هب .دوش

لسن فشک نامز زا کیزیف ملع رد ثحبم نیا عورش .تسا یفاک یکیتپا یطخریغ یاه هدیدپ دیلوت یارب دشاب یوق یفاک هزادنا هب هک یرزیل رون تخا زا شیپ نینچمه و شناراکمه و نکنارف طسوت کینومراه مود یم ار مهم رثا ود ثحبم نیا رد .تسا هتفرگ تروص رزیل عار

ناونع هب ناوت

یم هدیمان زلکاپ و رک رثا هک درب مان هنومن [1]دنوش

.

شور زا یکی هزادنا یارب هک یکیتپا یاه

یم رارق هدافتسا دروم یطخریغ صاوخ یریگ یم هرام یجنس فارحنا شور دریگ

یاهدربراک هک دشاب

یمز رد یناوارف هن

هنیمز زا یکی .تساراد ار یسدنهم و مولع فلتخم یاه هزادنا ،هجوت دروم یاه

عطقم(یلخاد راتخاس زا علاطا و یداعبا یریگ

نورب هرام عون زا هک تسا ماسجا و داوم )هرام یراگن هیور( یجراخ و )هرام یراگن هحفص

یم یا شور نیا زا مادکره .دنشاب یگژیو یاراد اه

یاه

ک دنتسه یصاخ هزادنا عون هب هتسب ه

یم تروص هک یشهوژپ و یریگ یم رارق هدافتسا دروم دریگ

هزادنا یارب .دنریگ یطخریغ تسکش بیرض یریگ

بوراج شور زا داوم یم هدافتسا زینZ

فارحنا متسیس زا هدافتسا تیزم اما دوش بوراج شور هب تبسن هرام یجنس

تعرس و تیساسح ،تقد ، Z

یم نآ رتلااب مه ،دشاب

یم شور نیا رد نینچ هزادنا زین ار هرذونان یطخریغ تسکش بیرض ییاضف عیزوت ناوت

درک یریگ هب شهوژپ نیا رد .[2]

نتفرگ رظن رد اب سپس و دش تابثا یور دیسکا هرذونان لولحم اب رزیل شنکمهرب تارثا ندوب یطخریغ ،هرام یجنس فارحنا یکیتپا شور کمک ی )ینوناکدوخ(ییارگمهدوخ رثا ود یم لمع ارگاو ای ارگمه یسدع کی دننامه هدام نآ رثا رب هک ،ییارگاودوخ ا

یم دنک یکیتپا یاهرتماراپ ناوت

.درک نییعت ار اهنآ تملاع نینچمه و یطخ ریغ بذج بیرض و تسکش بیرض هلمج زا یطخریغ

- 2 فارحنا یبرجت و یرظن ینابم هرام یجنس

چ ینامدی ا رد هک نی ارب شهوژپ ی

گ هزادنا یری خ تپا صاو یکی سکا هرذ ونان دی

ور ی لکش رد تسا هدش هدافتسا ا رد .تسا هدش هداد ناشن1

نی

چ نامدی زا کی ل رزی د یدوی جوم لوط اب /7

ناوت اب رتمونان657 م25

یلی ارب تاو ی رف هدهاشم یاهزی

.تسا هدش هدافتسا هرام

1لکش چ : نامدی جنس فارحنا ی

هرام L1

، L2

، L3

، ،P G1

، G2

ترت هب بی سدع ی نوناک ی سدع ،هدننک ی

زاوم ی سدع ،زاس ی دبت لی روف

،هی

روت ،هنزور ی

مود و لوا

لکش قباطم 2(

) جنس فارحنا شور رد ی

هرام ای فارگوموت ی ل وترپ ،هرام رزی

سدع طسوت هدش یزاوم ی

بات هنومن هب هدی

م ی دوش یزاوم وترپ هتسد .

حم زا سودمه طی

م روبع ی دنک لد هب و لی دارگ نای رض بی رف رد تسکش یاهزی

ا فارحنا نآ هرام داجی

م ی دوش ل رون روبع اب . رزی

روت زا ی G1

،

وخ طوطخ د

وصت ری ور رب ی روت ی G2

هزادنا هب δی

غت راچدd ریی م ی دوش رف نآ اب بسانتم هک یاهزی

هزادنا هب ناکم ره رد هرام δ

اج هباجdm

( هطبار ،دش دنهاوخ م )1

نازی رف فارحنا یاهزی هزادنا ار هرام گ

یری م ی دنک 3[.

]

4

2لکش م زا روبع اب هدش فرحنم وترپ : نای

زاف مسج ی روت و ی اه ی شارپ G1 G2و

ا رد نی هطبار Zk

d, dm ، و dm(y,z( ترت هبδ

بی رط زا هک تسا توبلات هلصاف قی

هطبار λ

2/

=kd Zk

م تسد هب ی آ دی نآ رد هک رون جوم لوطλ

دورف k،ی حص ددع

،حی روت ماگ ی

،اه م و هرام ماگ نازی

اج هباج یی رف یاهزی اتسار رد هرام yی

z و م ی (دشاب α(y,z . م نازی رف فارحنا یاهزی هرام

ار اب هزادنا گ dmیری هناوتسا تاصتخم رد رگا .دروآ تسد هبδ ا

n(x,y,z)=n(r,zی گب رظن رد )

میری روط ی نآ رد هک )1/2

+y2

r =(x2

م دشاب ی ناوت

رف فارحنا هطبار یاهزی

م ز تروص هب ار هرا ری

:تشون

1( )

k k

d d dm(y,z) (y,z)

Z Z dm

 

  

یم لبآ لیدبت زا هدافتسا اب یا هناوتسا تاصتخم رد ار تسکش بیرض تارییغت نیاربانب :درک هبساحم ریز تروص هب ناوت

2( )

 

2 2

0

2y n(r,z)

. r

  

 

 



dr

y z  

n r y

هطبار نیا رد n(r,z)

تسکش بیرض هنومن

و nf

اوه تسکش بیرض دشاب یم

. اب زا هدافتسا ریوصت شزادرپ

و یسیون همانرب هطبار بلتم

لارگتنا ی

هدرک لح ار تسکش بیرض و

هنومن n(r,z) .تسا هدمآ تسد هب

[ میراد تارذونان یطخ ریغ بذج بیرض یارب هک یفیرعت ساسارب و یم ]3

افتسا اب ار هدام نیا یطخ ریغ بذج بیرض هزادنا ،میناوت هطبار زا هد

[میروآ تسد هب ریز .]4

3( )

 

_f ^rf

 

f 2 2

r

n y¸ z

n ¸ z n dy     

y r

   







یم ار بذج بیرض هرام زیرف ره یارب هطبار نیا رد درک هبساحم ناوت

[4-7]

.

- 3 شور و داوم اه

رد نیا شیامزآ زا ی هرذونان دیسکا

یور اب لومرف ییایمیش ZnO هزادنا اب و -10

رتمونان30 هدافتسا .دش هزادنا یارب یریگ

بیرض دیاب تسکش

یلولحم فافش دیلوت درک ات ناوتب رون رزیل ار زا نآ روبع هداد و رییغت هرام یاهزیرف هدهاشم ار

. درک رد نیا هلحرم زا لوناتا هب للاح ناونع هدافتسا

،دش هچرگا هرذونان ی دیسکا یور هب یلک روط یدیئولک هدوب و لباقریغ لح تسا اما اب ندرک هفاضا هدننکرادیاپ

اه یم ناوت یارب یتدم نآ ار هب

یلولحم تروص فافش

دروآرد .

هنومن دروم هدافتسا رد نیا شیامزآ mg زا5 هرذونان ی یوردیسکا ml اب

زا20 لوناتا دصرد98 بیکرت هدش و اب ندوزفا هرطق 15

هدننکرادیاپ ی

لوناتاونوم

،نیمآ هب تروص فافش .دمآرد یارب هدنکارپ ندش تارذونان رد لولحم دیاب بیکرت لوناتا و یوردیسکا هب

11 تدم تعاس هب ی هلیسو

5

روبع هداد فافش ییلااب نازیم هب و دنتسه

و یماگنه هک یلاخ دنشاب ریثات ینادنچ رد دنرادن متسیس لس.

دروم هدافتسا رد نیا شیامزآ یاراد

3مجح رتیل یلیم .تسا

لکش نامدیچ رد هک روطنامه هنومن تسا هدش هداد ناشن1

سپ زا یسدع l 2

و لبق زا یروت لوا رارق تفرگ و یاهزیرف

داجیا هدش یسررب نیبرود هلیسو هب ار نامدیچ رد هنومن یریگ رارق زا دعب و لبق هدمآ تسد هب ریواصت تلاح نیا رد دش و هدرک تبثCCD

یم یسررب ریوصت شزادرپ دک زا هدافتسا اب هدمآ دوجو هب تارییغت ( لکش هب هجوت اب .دوش

رد هنومن یریگرارق زا دعب و لبق هرام یاهزیرف )3

یم هدهاشم نامدیچ دوش

هزادنا یارب هک دیشاب هتشاد هجوت . ،طخ هب طخ ریوصت شزادرپ زا هدافتسا اب شور نیا رد هدش یفرعم یاهرتماراپ یریگ

(لکش رد دوجوم طوطخ مامت هلیسو هب ار )3

رازفا مرن ی Matlab

یم یسررب یم هک یروط هب مینک

رد فارحنا نیرتکچوک رییغت و هزادنا ناوت

شم لباق مشچ اب هک ریوصت هزادنا ،تسین هدها

.درک یریگ

3 لکش متسیس رد هنومن نداد رارق زا دعب هرام یاهزیرف )ب .عجرم تلاح رد هرام یاهزیرف )فلا :

(لکش رد هک روطنامه یم هدهاشم )3

یریگ رارق زا دعب هرام یاهزیرف ریوصت ب لکش و هنومن نودب عجرم تلاح رد ار ریوصت فلا تمسق دینک

یم ناشن ار هنومن نیرتشیب نآ هب هجوت اب هک دهد

فارحنا داجیا هدش رد زیرف لوا هرام یم دشاب هک ناشن هدنهد نیا تسا هک هرذونان دروم رظن

یاراد یصاوخ یکیتپا یطخریغ تسا هک اب دروخرب وترپ رزیل هب نآ هب یگنر تلاح زا ریواصت ادتبا .تسا هدش هداد ناشن هرام یاهزیرف رد تارییغت

یم لیدبت دیفس و هایس ناکم تایلمع ماجنا اب سپس دنوش

نیگنایم و هتفای فارحنا و عجرم تلاح ود رد اهزیرف طاقن یبای ریواصت طاقن نیا یریگ

4( یم تسد هب ) طاقن ی هلصاف فلاتخا تلاح نیا رد هک دنیآ

فارحنا نامه رگیدکی زا هدمآ تسد هب یمdm

رادومن هک دشاب نازیم

فارحنا

یاهزیرف هرام رب بسح هلصاف زا زکرم لس ( لکش رد یم هدهاشم )5

.دوش

4(لکش فلا:) - ب عجرم تلاح رد هرام یاهزیرف یبای ناکم -

یبای ناکم

رزیل شبات زا سپ هرام یاهزیرف

6

5(لکش رادومن :) نازیم فارحنا یاهزیرف هرام رب بسح هلصاف زا لس زکرم

( لکش هب هجوت اب یم هدهاشم )5

اب قباطم طاقن مامت رد تسکش بیرض تارییغت نآ یسررب اب هک تسا لوا زیرف رد فارحنا نیرتشیب هک دوش

( لکش یم تسد هب )6 .دیآ

6(لکش لس زکرم زا هلصاف بسح رب یور دیسکا هرذونان تسکش بیرض عیزوت :)

اب هجوت هب لکش 6 (

،) عیزوت تسکش بیرض یارب

مامت زیرف نینچمه و اه بیرض

بذج ریغ یطخ تارذونان یارب ار دیسکا

هبساحم ناوت یم یور

درک . یارب هک لوا زیرف رد ،لاثم یاراد

یم فارحنا نیرتشیب دشاب

تارییغت بیرض ربارب تسکش :اب تسا

4

10-

⨉ 2/8 -

= nf

- n = n2

Δ و نیاربانب

4

10-

⨉ 1/983 -

= n2

یم

،دشاب سپس اب هدافتسا زا هلداعم 4 ( ) یم بذج بیرض ناوت ار

یسررب .درک

بیرض ریغ یطخ تارذونان دیسکا یور یارب نیا هیشاح

β = 28/2 یتناس

رتم تسا .

(لکش رد هرام یاهزیرف تافارحنا هب هجوت اب ( و )5

یم اه نآ ریوصت شزادرپ و )6 ار تسکش بیرض و بذج بیرض ناوت

هتکن .درک یسررب یا

هک

دیاب رد رظن هتفرگ دوش نیا تسا هک هدافتسا زا کی تیبثت هدننک بسانم یارب تخاس لولحم دیسکا یارب یور ظفح

تابث رد هدام یط شیامزآ

دوشن نیشن هت تعرس هب هدام اتدوش هدافتسا .

روطنامه هک لابق رکذ

،دش هدننک تیبثت یباختنا

،ام نیمآ لوناتاونوم تسا

هک هزادنا یریگ قیقد

7

هدمآ لکش زا 7( ) تارثا رب یفنم صاوخ یرون هرذونان دیسکا

، تشاد یور هب

یروط هک اب رارق نداد نآ رد

،هرام متسیس چیه

یرییغت رد اهزیرف

.دماین دوجو هب

7(لکش ید هدننک تیبثت ریثات ) :نیمآ لوناتا

لولحم یواح لس)ج یلاخ لس تلاح)ب عجرم تلاح )فلا

،نیاربانب اب هجوت هب نیا تاعلاطم و هزادنا یریگ اه و هسیاقم جیاتن اب شیامزآ یاه رگید ماجنا هدش رب یور نیا هرذونان و اب هجوت هب ریواصت لکش

4( ) یم ناوت هجیتن تفرگ هک نیرتهب عون تیبثت هدننک یا هک صاوخ هدام نیا یکیتپا ار

ظفح

،دنک لوناتاونوم نیمآ

.تسا

- 4 هجیتن یریگ

رد نیا قیقحت عیزوت بیرض دیسکا تسکش یور

اب هدافتسا زا هرام یجنس فارحنا و

شزادرپ دروم ریوصت یسررب

رارق هتفرگ تسا . اب هجوت هب

تیساسح و

تقد نیا شور تارییغت ،یرون کچوک

رد عیزوت تسکش بیرض هنومن

هزادنا یریگ دش . نیا رایسب تارییغت کچوک

،دنتسه نیاربانب

اب شور یاه رگید لباق هزادنا یریگ دنتسین .

شور یداهنشیپ هرام یجنس فارحنا

یشور ریغ یشبور تسا نآ کمک هب و تملاع

تسکش بیرض ار

زین یم ناوت هب تسد نینچمه .دروآ اب

هدافتسا زا شزادرپ

،ریوصت یسررب نیرتکچوک تارییغت

و فارحنا هرام یاهزیرف رد ماجنا

یم دوش . نیا شور هداس و عیرس تسا و هب رس و یادص

یطیحم و تاشاعترا ساسح تسین . نینچمه یزاین هب نویساربیلاک ای

هیزجت و لیلحت یوگلا هیشاح یا درادن . نیب راهچ زیرف (لکش هرام ،)4

نیلوا تبسن ار فارحنا نیرتشیب زیرف هب

و تساراد اهزیرف رگید یم ناشن جیاتن

زین تسکش بیرض تارییغت ،اهزیرف فارحنا شهاک اب هک دهد

یم شهاک یم شیازفا یطخریغ بذج ،تسکش بیرض تارییغت شهاک اب رگید ترابع هب ای دبای

.دبای

عبانم

[1] R. W. Boyd,” Nonlinear optics, Handbook of Laser Technology and Applications”.

(2003). 161-183.

[2] Lin, Su-Shia. "Optical properties of TiO2 nanoceramic films as a function of N– Al co-doping." Ceramics International 35.7 (2009): 2693-2698.

[3] Kafri, O., & Livnat, A. (1981). Reflective surface analysis using moiré deflectometry. Applied Optics, 20(18), 3098-3100.

[4] Glatt, I., & Kafri, O. (1988). Moiré deflectometry—ray tracing interferometry. Optics and lasers in engineering, 8(3-4), 277-320.

[5] M, Khanzadeh, F, Jamal, M, Shariat. "Experimental investigation of gas flow rate and electric field effect on refractive index and electron density distribution of cold

8

atmospheric pressure-plasma by optical method, Moirédeflectometry." Physics of Plasmas 25, no. 4

,2018, 043516.

[6] Farahani, S. S., & Madanipour, K. (2017, June). Nonlinear absorption coefficient measurement of nanofluids using Moire deflectometry technique. In Optical Methods for Inspection, Characterization, and Imaging of Biomaterials III (Vol. 10333, p.

103331I). International Society for Optics and Photonics.

7[

،یلع ،یدرک هرد .دمحم ،هداز ناخ .دوعسم ،روپ یناقهد ،همطاف ،لامج ]

"

هدافتسا اب نیزآ یرتودریپ هدام یطخریغ یرون تسکش بیرض نییعت

بوراج و هرام یجنس فارحنا یاه شور زا

"z- 12 ، نابآ و رزیل سنارفنک نیمراهچ ،1395

.فیرش یتعنص هاگشناد ،نآ یاهدربراک