论文部分内容阅读
在超声的作用下,液体中会出现大量的气泡,这就是声空化。同时超声驻波场还可以使单个气泡在Bjerknes力的作用下,在液体中实现稳定的悬浮,并在声压达到一定的阈值后发出光来,这就是单泡声致发光。本文主要介绍了我们对于水中和硫酸中单泡声致发光的实验测量工作,并且通过对测量结果进行多方面的比较,得到了一系列重要的结论。
⑴对不同浓度硫酸溶液中的声致发光气泡和声致发光进行了动力学和光谱学两方面的实验测量。声致发光气泡的动力学测量表明,硫酸中声致发光气泡半径大,但体积压缩比小。声致发光光谱测量则表明,硫酸中的单泡声致发光比水中的单泡声致发光明亮,但是其黑体辐射拟合温度却比水中的低,也就是说,硫酸中的声致发光光子数多,但短波光子的比例低。因此,我们可以推论,硫酸中声致发光比较明亮主要是由于硫酸的黏度比较大,导致声致发光气泡的平衡半径较大,气泡内部所包含的用以发光的工作物质较多造成的。但是黏度大也导致了硫酸中的空化泡的体积压缩比显著低于水中的空化泡,也就是说硫酸中声致发光气泡的聚能能力不如水中声致发光的气泡。因此,就体积压缩比来说,硫酸不是一种好的提升空化泡聚能能力的声致发光工作液体。同时也为我们今后寻找新的声致发光液体以提升空化泡的聚能能力指出了一个可能的方向:工作液体的黏度应该尽可能的小。
⑵用条纹相机第一次精确地测量了硫酸中单泡声致发光光脉冲的宽度以及形状。将硫酸中的单泡声致发光光脉冲与水中的进行了多方面的比较,发现:硫酸中声致发光光脉冲的形状、光子分布的斜度以及光脉冲宽度、上升时间和下降时间随驱动声压的变化规律都是与水中单泡声致发光的一样;而硫酸中声致发光光脉冲的宽度明显比水中的宽,差距超过一个量级。这说明硫酸中声致发光的光脉冲与水中声致发光光脉冲并无本质的不同,由此它们的物理机制也应该是无本质区别的。但是,硫酸中声致发光气泡的半径较大,气泡内产生声致发光的工作物质较多,导致声致发光光脉冲宽度比水中的大。
⑶用条纹相机与光谱仪结合的方法,首次测量到了完整的单泡声致发光光脉冲的时间相关光谱。发现在硫酸中单泡声致发光的一个发光周期内,Kr的原子谱线伴随声致发光同时出现,并且随时间的推移,逐渐减弱至消失不见;光谱的中心波长从长波向短波方向随时间单方向移动。以上测量结果表明:在声致发光的发光周期内,声致发光气泡内的温度是逐渐上升的,在上升到最大时,声致发光突然熄灭,没有测量到泡内的降温过程。硫酸中声致发光气泡的瞬时最高黑体辐射拟合温度达到了整个发光周期平均黑体辐射拟合温度的8.5倍,并且最高温度与平均温度之间的差距是随着驱动声压的增大而增大的。