数字全息术作为一种全新的获取光学信息的方法,是传统的光学全息术和数字技术相结合的产物。它是基于光学全息理论,以CCD成像器件作记录介质获取全息图,然后通过计算机用数字方法对数字化的全息图进行再现,它具有非接触性、非破坏性和高分辨率的特点。随着计算机技术和高分辨率图像传感器的飞速发展,数字全息术的优势正越来越明显的显示出来。目前它已被成功的应用在诸如离子场测试、三维形貌测量、生物、化学以及其它的领域。本文将数字全息术应用到电化学反应过程中电极/溶液界面浓度动态变化的记录。其原理是基于物光的相位、溶液的折射率和溶液的浓度三者之间的关系。因为在电化学反应的过程中,电极/溶液界面会发生浓度的变化,而浓度的变化会导致溶液的折射率发生变化,折射率的变化会导致通过溶液的光波的相位发生变化。在一定的溶液浓度变化的范围内,这三者成线性关系,我们可以通过测量物光相位的变化来测量溶液浓度的变化。在我们的试验中,相位的变化是以干涉条纹的形式记录并存储在电脑中的。这种干涉图经过傅立叶分析法进行数字重构就能得到电极界面三维的浓度变化分布图,与以前的二维干涉图相比,三维浓度变化分布图看上去更直观并且能够实现浓度变化的定量测量。主要研究内容和研究成果如下:1.利用数字全启、重构技术研究碳钢在氯化钠溶液中的缝隙腐蚀过程采用数字全息重构技术研究了碳钢在氯化钠溶液中发生缝隙腐蚀过程中的电极/溶液界面浓度的动态变化。通过对比缝隙样品与无缝隙样品发生电化学反应过程中呈现的电极/溶液界面处的浓度变化,来研究缝隙腐蚀的发生以及发展的机理。结果表明,无缝隙电极在发生腐蚀的过程中,电极/溶液界面浓度变化比较均匀,即发生的是一般的均匀腐蚀;而有缝隙电极在氯化钠溶液中发生腐蚀的过程中,电极/溶液界面处的浓度变化是不一致的。根据重构后的俯视图可以很清楚的看出,在有缝样品发生腐蚀的过程中,缝隙口处先发生腐蚀,并且随着时间的增加,腐蚀进一步加剧。根据我们查阅到的资料,尚未见利用数字全息术研究金属缝隙腐蚀的报道。2.利用数字全息重构技术研究了铁在硫酸溶液中的电化学振荡过程结合数字全息重构技术研究了在硫酸溶液中铁发生电化学振荡整个过程中电极/溶液界面处的浓度的变化,对铁在硫酸溶液中的电化学振荡过程的机理进行了较为深入的探讨。结果表明,物质传输在该体系中起到了很大的作用,电化学振荡的周期、振幅和形貌都和物质传输的速度有关。电化学过程中产生的亚铁离子会导致pH的变化,pH的变化在电极表面形成预钝化膜,它可能是氢氧化亚铁膜。从重构的图像上看到电极外部清晰的浓度扩散层是电化学振荡现象的一个重要特征。重构图像为更好的分析和理解电化学振荡的整个过程提供了很多直观的数据,它为研究电化学振荡的机理提供了新的途径。