激光协同聚焦超声辐照生物样品增强热效应的实验和理论研究

对中等强度聚焦超声在生物样品中产生的热效应以及激光协同超声增强热效应进行了实验和理论研究。实验上,对生物和仿生样品在超声作用和激光协同超声作用下加热情况进行测量,通过对比表明,激光协同超声作用于生物样品,引起空化效应以及温度升高更为明显。同时,理论上对聚焦超声在生物样品中衰减产生的热效应、超声空化以及激光协同超声增强空化及其产生热效应进行机理分析。通过对机理的分析表明,激光引起的光致核化使超声空化更易于产生,有效的增强空化效应,进而增强热效应。为对具体实验给出量化分析和估算,通过理论与实验结果相拟合,对超声传播引起的温度升高进行计算,并估算超声和激光协同超声产生空化微泡对加热效应的不同贡献,为空化效应在超声治疗中的贡献提供参考数据。      

声表面波驱动的非接触式转动马达

在研究摩擦力驱动的接触式转动马达的基础上,本文研制了一种由声表面波驱动的非接触式转动马达.这种马达的定子选用128°YX-LiNbO3晶体,在晶体表面光刻两对叉指换能器,由叉指换能器在定子表面激发两列平行而反向传播的声表面波.定子表面铺一层流体,转子就浮在流体表面.当定子表面有两列平行而反向的声表面波传播时,流体层中就会产生平行而反向的声流,这种黏性流体的声流运动就会驱动转子运动.实验上测定了马达的角速度随驱动电压,流体层厚度以及流体运动黏性系数变化的结果.同时,我们也发现,在相同工作频率下,非接触式转动马达的阈值电压远小于接触式.     

时间分辨光声量热法研究碳氧血红蛋白的光解反应

为了解血红蛋白与其配合物的结合与解离过程中,各反应分子的结构变化和能量变化的动力学过程以及作用机理,本文利用光声量热法测量了碳氧血红蛋白的光解反应的焓变和结构体积变化.脉冲激光引起碳氧血红蛋白的光解反应,由此激发的声信号即反映光解反应的过程.因此,利用超声换能器测得光解反应产生的声信号,可测定反应过程中的瞬态焓变和结构体积变化等动力学参量.实验中的激发光源为宽度8 ns的脉冲激光,光声信号由共振频率为1.5 MHz的PZT压电换能器接收.对人、猪、牛、马和兔等哺乳动物的碳氧血红蛋白的光解反应进行了研究,考虑实验系统的时间窗口和碳氧血红蛋白的光解反应中各个过程的弛豫时间,确定实验中检测到的结果对应于寿命为800 ns的三级弛豫过程.结果表明,不同物种的血红蛋白在三级弛豫过程中的动力学参量(焓变和结构体积变化)存在明显差异,最后对这种差异的原因进行了分析和讨论.     

声表面波驱动的转动马达研究

在128°旋转Y切割x方向传播的LiNbO3基片表面平行地光刻两对工作频率为30MHz的叉指换能器(IDT)作为定子,当高频电压加在IDT1和IDT3(或IDT2和IDT4)时,基片上将产生两列平行但方向相反的瑞利波束,从而使得基片与其上部的转子间存在局部地相对运动,在滑动摩擦力偶的作用下转子经过加速后运动趋于稳定。本文给出了工作频率为30MHz的声表面波转动马达的一些实验测量结果:在120Vp-p的电压驱动下,马达经过400ms的加速后,转动速度达到稳定,约为270rpm,并对其工作机理进行了理论分析及计算。     

运用光声压电技术测定固体热扩散率

根据简化的热弹理论模型,运用光声压电技术测定团体材料的热扩散率。在优化的实验条件下,实现了对Al_2O_3短纤维增强铝合金基SAE321的复合材料Al_2O_3x/SAE321热扩散率的测量。结果表明,该方法简单快捷,不但能准确地测量均匀固体的热扩散率,而且能有效检测微观不均匀材料的等效热扩散率。     

用激光引发热反射栅方法测量固体热扩散率

阐述了用脉冲激光引发瞬态热反射栅的方法来测量固体材料热扩散率的理论、实验装置和实验技术．给出用该实验方法测得的纯硅和纯铜的热扩散率，并与文献数据进行了比较，结果表明该方法是一种适用于不透明固体材料热扩散率测量的无损、快速和准确的方法．     

Performance of Non-Contact Linear Actuators Driven by Surface Acoustic Waves*

A new kind of non-contact linear actuator （motor） driven by surface acoustic waves （SAWs） is presented, in which the stators are made from SAW delay lines using 128° YX-LiNbO3 substrates. A fluid layer is introduced between the slider and the stator of the actuator, and the slider is a circular aluminum disk suspended on the surface of the liquid （water） layer. As the SAW is excited on the stator, the SAW is converted to a leaky wave in the interface of the stator and the liquid, and then propagates into the liquid. Owing to the nonlinear effect of wave propagation, acoustic streaming is generated, which pushes the slider to move. By the experiments, the relations between the slider velocity and the experimental parameters, such as the exciting voltage of the SAWs, the thickness and the kinematic viscosity of the liquid layer, are obtained.