单泡声致发光中气泡运动特性的Mie散射测量

运用光学Mie散射测量,实验研究了声致发光单泡的运动状态和发光光强受激励声场频率f及声压P_a变化的影响,结合动力学R-P方程拟合得到不同声压P_a下气泡半径随时间变化的动力学特征曲线——R(t)曲线,定量确定了气泡平衡半径R₀和压缩比R_max/R₀,并通过气泡振子模型给出的势能方程估算了气泡塌缩阶段的能量损耗。结果表明:适当控制谐振频率(△f/f₀~10^-4,f₀=21 kHz)和声压(1.2 atm~1.5 atm)可实现稳定的单泡声致发光;并且随着P_a的增大,气泡压缩比增大,回弹势能占总能量的比值逐渐减小(10^-1~10^-3),气泡在膨胀相聚集的大部分声能很可能以激波和热能形式释放。     

硫酸中多气泡声致发光光谱

非线性声波方程与气泡脉动方程联立, 可以描述声空化云中的声场以及任何一个气泡的脉动过程,为数值计算空化场问题提供了理论框架.计算的声压分布变化可以用来计算单气泡动力学,了解任何位置处气泡发光过程以及气泡内气体温度和压强变化等. 对浓硫酸中氙气泡空化云的计算定性符合实验观测, 只有钠原子线谱的计算结果相比实验观测有些出入.     

有机溶液中圆锥泡声致发光

在U形管声致发光装置的基础上建立了一套新型的声致发光装置——直管圆锥泡声致发光装置. 利用此装置以有机溶液为液体介质得到了超强的发光脉冲并测量得到了其发光光谱. 结果表明发光光谱为一从紫外光至可见光波长范围的连续谱,上面叠加有C₂的d³Π_g→d³Π_u跃迁形成的五个序列谱带,分别对应于Δv=-2,Δv=-1,Δv=0,Δv<关键词：声致发光光谱斯旺带振动温度     

单泡声致发光过程的等离子体描述

对单泡声致发光过程采用等离子体描述,考虑了各种等离子体输运过程,假设了声致发光的轫致辐射机制,数值模拟的结果与实验很好地吻合,有力地支持了声致发光的热转向的解释,预言了声致发光中可能出现的极端电现象,对各物理量时空剖面的分析表明,强电场的出现中能产生的Ｒａｙｌｅｉｇｈ－Ｔａｙｌｏｒ不稳定性有制约作用,这可能是声致发光约１０＾１２能量汇集的原因之一。     

气泡的大振幅振动及其在声致发光和空化核聚变中的应用

评述了气泡大振幅振动方程，特别是R—P方程的来龙去脉，指出了该方程所存在的缺陷并对它进行了修正，将修正方程的数值解和R—P方程的数值解作了比较，在此基础上，对与气泡振动方程有关的应用(如声致发光和空化核聚变)情况作了分析。     

乙二醇溶液中圆锥泡声致发光的发光特性

利用一种改进后的U形管圆锥泡声致发光装置,研究了乙二醇溶液中圆锥泡声致发光的发光特性.实验结果表明,利用乙二醇溶液可以得到超强的单个发光脉冲,其脉冲宽度可以达到150 μs,其值远远高于其他方式产生的声致发光的脉冲宽度.测量得到的光谱为一从紫外到可见光波长范围的连续谱,在589 nm附近叠加有钠的3P-3S原子发射谱线.在钠的原子发射谱线两侧测量得到了Na-Ar分子激发态跃迁形成的蓝卫星带,并在声致发光实验中测得了Na-Ar的红卫星带以及钠的3S-4S原子发射谱线.关键词：圆锥泡声致发光光脉冲光谱卫星带     

测量单泡声致发光中气泡R(t)曲线的前向Mie散射技术

光干涉原理和Mie理论计算结果表明,单泡声致发光中气泡前向Mie散射的振荡信号,主要是由于气泡的透射光束和表面反射光束之间光干涉产生的.这些干涉波峰形成了测量气泡半径的空间标尺,标尺的单位长度δR由散射角θ,检测光波波长和流体光折射率确定,而每个波峰就是标尺的刻线,它们与该时刻的气泡半径大小一一对应.在30°-50°散射角范围内,利用前向Mie散射实验测定了单泡声致发光中气泡的最大半径,R(t)曲线及平衡半径,表明前向Mie散射是一种便捷的测定气泡运动特性的有效方法.     

单泡声致发光过程的等离子体描述

对单泡声致发光过程采用等离子体描述,考虑了各种等离子体输运过程,假设了声致发光的轫致辐射机制,数值模拟的结果与实验很好地吻合,有力地支持了声致发光的热轫致辐射的解释.预言了声致发光中可能出现的极端电现象,对各物理量时空剖面的分析表明,强电场的出现对可能产生的RayleighTaylor不稳定性有制约作用,这可能是声致发光约1012能量汇集的原因之一.     

声致发光气泡内水蒸气的影响

提出了一个单气泡声致发光的简单计算模型.这个模型是在均匀压强近似下,考虑质量和温度在气泡内的非均匀分布,同时考虑了水蒸气在气泡壁上的凝结与蒸发以及水蒸气在气泡内相对惰性气体的质量扩散.通过Saha方程估算气体电离密度,利用电子与离子、电子与中性粒子的轫致辐射,电子与离子的复合辐射公式估算气泡的辐射强度.不考虑化学反应,计算了不同水温时的气泡发光强度,发现当水温在0 ℃时轫致辐射发光模型比较符合实验结果,水温升高时,如水温为20 ℃或以上,轫致辐射发光模型的计算与实验结果出现数量级差别.考虑化学反应,轫致辐射发光模型的计算则总是比实验结果低2个数量级.     

水蒸气对声致发光单气泡稳定性的影响

在考虑水蒸气凝结与水的蒸发过程的基础上,推导了球形气泡形状稳定性方程-利用这个方程以及气泡运动时的气体扩散平衡条件,分别研究了环境水温217℃时声驱动频率为206kHz（溶于水中的氩气含量是其饱和度的14％）、环境水温0℃时声驱动频率为319kHz（溶于水中的氮气分压为20kPa,其中含1％氩气）,以及环境水温20℃时声驱动频率为338kHz（溶于水中的氮气分压为20kPa,其中含1％氩气）可控制条件下气泡稳定性问题-理论计算结果与前人的实验数据比较,发现考虑水蒸气以后比忽略水蒸气对单气泡稳定区域关键词：声致发光水蒸气形状不稳定性扩散平衡     

声致发光微气泡内稠密等离子体的暗示

尽管声致发光气泡的表观温度1）达到太阳的2倍,但气泡内接近20%的电离度仍然令人感到很大的疑惑.自从1933年发现声致发光现象（即通过空化气泡把声能转化成光能）以来,在大约60年的时间里,它一直被认为是多气泡特有的现象.     

稀土盐水溶液单泡声致发光中的特征光谱

在溶有稀有气体的稀土盐氯化铽水溶液中进行了单泡声致发光光谱的研究. 在固定驱动超声频率、不同驱动声压下, 观察到了一系列OH自由基从第一激发态A²∑⁺到基态X²Π 各振动能级跃迁所产生的谱线, 包括波长307 nm处的(0, 0)跃迁谱线, 335 nm处的(0, 1)跃迁谱线以及276 nm处的(1, 0) 跃迁谱线等. 实验结果表明较高的驱动声压有利于 276 nm处谱线的产生, 而较低的驱动声压则有利于 307 与 335 nm 处谱线的产生. 通过定义线状光谱与连续谱的光强比, 定量地表征了线状光谱在总光谱中的相对强度, 并给出了驱动声压对各跃迁谱线光强比的影响.关键词：单泡声致发光驱动声压线状光谱光强比     

惰性气体对声致发光的影响

 当一个强声束穿过水时,水中的微小气泡能够发射出一连串的闪光--一种与声波的频率和强度有关的闪烁。研究者们从本世纪三十年代就知道了这种称之为声致发光的现象,但是对于气泡怎么能够把声波能量集中到亿万倍并激发原子和分子产生闪光,至今还没有一套完整的、令人信服的解释。     

铁电畴夹层结构中声致发光的探讨

由4mm铁电半导体构成的铁电180°畴夹层结构,在超声波的激发下有铁电畴层波产生。铁电畴层波的电势场使电子和空穴不断地分离与复合而辐射光脉冲,将超声波能量转化为光能。调节超声波,可改变光脉冲的强度和周期。     

声致发光单泡的Mie散射测量参数的理论计算

本文运用Mie散射理论系统地计算了适用于声致发光单泡的Mie散射测量参数，利用Dave倒推算法得出散射光强随半径及散射角的变化曲线I（R），I（θ），结果表明：适合于连续Mie散射测量，脉冲Mie散射测量及Mie散射定标的散射角及接收器张角是各不相同的。文中给出了合适的参数范围。     

测量单泡声致发光中气泡R(t)曲线的前向Mie散射技术

光干涉原理和Mie理论计算结果表明,单泡声致发光中气泡前向Mie散射的振荡信号,主要是由于气泡的透射光束和表面反射光束之间光干涉产生的. 这些干涉波峰形成了测量气泡半径的空间标尺,标尺的单位长度δR由散射角θ,检测光波波长和流体光折射率确定,而每个波峰就是标尺的刻线,它们与该时刻的气泡半径大小一一对应. 在30°—50°散射角范围内,利用前向Mie散射实验测定了单泡声致发光中气泡的最大半径,R(t)曲线及平衡半径,表明前向Mie散射是一种便捷的测定气泡运动特性的有效方法. 关键词：单泡声致发光前向Mie散射光干涉     

声致发光气泡内的气体热力学性质

利用统计物理处理化学反应的理论（质量作用定理）,半定量地分析了惰性气体（单原子分子气体）和双原子分子气体在小气泡内不同的热力学性质。尽管在气泡内单原子分子和双原子分子气体都将在被压缩时产生冲击波,引起压强的急剧增大和温度升高,但由于在过程中双原子分子气体除要激发振动外,还要化学分解成为单原子分子气体,因此消耗很多积聚的热能,影响温度的进一步上升,最终无法产生大量电离的带电粒子去发光。这可能就是双原子分子气体气泡不能引起声致发光,而惰性气体气泡则能发光的原因。     

自相似声压驱动下气泡的振动

单泡声致发光来自于气泡经过缓慢膨胀之后的急剧塌缩的过程,而这种急剧塌缩是高阶谐波振动的结果。基于线性叠加的思想,提出了自相似驱动的概念,即用与半径振动相似的声压来驱动气泡。数值模拟表明,自相似驱动声压能够有效地加剧气泡的塌缩过程。与正弦驱动比较,包含基波和二次谐波的自相似驱动显著地提高光辐射强度。这为多频最优化驱动提升发光强度提供了一个直观的物理图景,也给出了一种可用于实验的提升声致发光的方法。     

超声波声孔效应中气泡动力学的研究

在超声快速制取组织细胞病理切片的过程中,发现激励信号对切片制取效果有明显的影响.为了掌握超声激励信号对组织细胞的影响规律,达到快速制取病理切片的最佳状态,从气泡空化模型入手,通过改变激励信号频率、声压、气泡初始半径和液体黏滞系数等参量,研究了声孔效应中气泡动力学激励机制.数值计算表明：空化泡振动随激励声压增强而升高,随液体黏滞系数增强而减弱;一定频率范围内空化泡振动能保持在膨胀、收缩和振荡的稳定空化状态,存在空化泡稳态振动的最佳激励频率;一定初始半径能保证空化泡产生稳定的振动,存在空化泡稳态振动幅度最大的初始半径.实际操作中,在频率、声压、初始半径和黏滞系数综合作用的若干空化阈内,声孔效应使超声快速法制取细胞组织切片获得最佳效果.关键词：声孔效应超声空化气泡振动稳态空化域     

水体中溶解氧对声致发光的影响

采用声源频率为1.1 MHz的超声波, 在温度为283～313 K的范围内引发水中的声致发光, 发现声致发光强度的对数lnI和水中的溶解(DO)的浓度之间呈线性关系。同时模拟了水中含有5种阴离子: Cl-, SO-₄, F-, NO-₃, HCO-₃时阴离子的存在对声致发光的影响, 发现上述5种阴离子对声致发光强度没有影响。