新世纪内声空化声致发光的研究进展

介绍了21世纪创始6年来在声致发光方面理论研究和实验研究的国内外进展. 为了对比, 简要介绍了上世纪末的相应研究情况. 声致热核聚变、声(致)化学和声致发光共同以空化气泡内的高温、高压和高密度作为基础, 因此一并简单介绍了本世纪内对前两种声致效应的探讨.     

鲁米诺增强的声致发光

本文提出了一个新名称“空化氧化”，和鲁米诺增强声致发光的主要原理，同时给出了鲁米诺-Na2CO3[NaOH，KOH和Ca（OH）2]水溶液的声致发光增强光谱和用于比对的光致发光光谱．我们的分析和实验表明，所谓增强的声致发光实际上是碱性的鲁米诺水溶液的声致化学发光，这种光波的波长相近于鲁米诺水溶液先致发光时的发射波长．在370～750um以内，属于可见光和近紫外光．利用这种增强的声致发光，作者还实现了在一般的暗室中用普通胶卷的照相和用放大纸的印相．     

鲁米诺增强的声致发光

本文提出了一个新名称“空化氧化”，和鲁米诺增强声致发光的主要原理，同时给出了鲁米诺－Ｎａ２ＣＯ３［ＮａＯＨ，ＫＯＨ和Ｃａ（ＯＨ）２］水溶液的声致发光增强光谱和用于比对的光致发光光谱。     

声致发光研究述评

单泡声致发光的突破,激波作用机制的复出,红外受激辐射放大的理论观点,基础研究广泛,应用研究融入高科技领域和频繁的国际学术交流,是近期声致发光研究的主要特点。     

声致发光法测量超声空化场的实验研究

依据鲁米诺增强声致发光原理,采用微光测量系统,对超声清洗槽内空化声场进行了测量,分析了声致发光强度与功率密度及驱动频率的关系.结果表明,当输入功率密度超过声致发光阈值时,液体中才出现声致发光现象;同一功率密度条件下,不同超声频率发光强度不同.     

单泡声致发光研究

介绍了作者在研究单泡声致发光SBSL动力学特性和发光特征方面的进展情况。用气泡振子模型，研究了在不可压缩、粘滞流体中气泡近球对称运动的动力学行为；运用Mie散射理论和Dave倒推算法，系统地计算了适用于单泡声致发光的Mie射测量参数；实验给出单泡发光强度的衰减特性、SBSL光强与频率的关系、SBSL与激励电压的关系等结果。     

硫酸溶液中与水中单泡声致发光的比较

在硫酸溶液中实现了稳定悬浮的单泡声致发光,分别用锁相积分频闪拍摄方法和光谱仪对不同浓度硫酸溶液中的声致发光气泡进行了气泡动力学和光谱学方面的研究,并且与水中的单泡声致发光气泡相比较,发现了一系列有价值的结果．硫酸中声致发光比水中的明亮,这其中很重要的一个原因是由于硫酸的黏度高,导致气泡的平衡半径较大,气泡内容纳的用来发光的工作物质较多．但是硫酸中声致发光气泡的膨胀塌缩程度并没有水中的剧烈,反映在光谱学测量方面就是其黑体辐射拟合温度较水中的低．     

时辨光子计数法测量单泡声致发光光谱

利用单泡声致发光光脉冲间期短以及与声场精确同步的特点,首次把高时辨的光子计数器用于单泡声致发光光谱的测量,极大程度地提高了信噪比,在较高的灵敏度下亦可达到较高的分辨率.利用该方法得到了稳态单泡声致发光的光谱曲线,并且对原始光谱曲线进行了校准.     

对声致发光单气泡半径计算

从Keller-Miksis方程出发,推导出声致发光气泡半径微分方程,通过数值计算,计算出不同驱动声压,不同驱动声压频率下的气泡半径,讨论了驱动声压,驱动声压频率与声致发光气泡半径的关系,得到理论计算结果与实验数据很好的吻合.     

乙二醇溶液中圆锥泡声致发光的发光光谱

利用一种改进后的U型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光谱.实验结果表明,光谱为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左侧测量得到了Na-Ar分子激发态跃迁形成的蓝卫星带,并首次在声致发光实验中测得了Na-Ar的红卫星带以及钠的3d-3p原子发射谱线.最后,讨论了钠的原子发射谱线以及卫星带的形成机理.     

声致发光研究述评

单泡声致发光的突破,激波作用机制的复出,红外受激辐射放大的理论观点,基础研究广泛,应用研究融入高科技领域和频繁的国际学术交况是近期声致发光研究的主要特点．     

气体性质对单泡声致发光平衡参数空间的影响

构造了一个描述气泡宏观运动的均匀非绝热模型,结合气泡的平衡机制,分析了空气和惰性气体的各种特性对单泡声致发光的平衡参数空间的影响．发现气体性质通过对平衡参数空间的影响对单泡声致发光起着重要作用．其中热传导系数起着主要作用,它的减小将导致气泡的平衡半径与压缩比增大,并导致发光亮度的增强．     

声致荧光法及其应用研究

提出了声致荧光法及其光谱检测系统,并由此到出了鲁米诺-氢氧化钠水溶液的声致荧光发射光谱,实现了产化学反应器内超声空化场的声致荧光成像．     

基于数字信号处理的声致发光层析成像扫描成像系统设计

基于数字信号处理（DSP）方案设计了一声电路板用于声致发光层析成像（SLT）的扫描成像系统。电路板设计上兼具高性能与灵活性，可独立实时地运行扫描成像的所有相关功能，包括超声信号的发射、光学信号的接收、机械驱动与定位、扫描策略的控制与图像的处理等。电路板也可通过串行协议将所得数据输给PC机进行成像算法的后处理研究。测试结果令人满意。     

声致荧光法及其应用研究

提出了声致荧光法及其光谱检测系统，并由此测出了鲁米诺－氢氧化钠水溶液的声致荧光发射光谱，实现了声化化学反应器内超声空化场的声致荧光成像。     

对声致发光稳定性及声压极限的探讨

单泡声致发光现象中,气泡动力学特性的研究是十分重要的.结合Keller-Miksis方程和气泡稳定性方程,并引入绝热过程,利用龙格库塔法计算了不同驱动声压、不同环境半径下的稳定性曲线,并对驱动声压扰动下的稳定性相图做了讨论,得出引入绝热过程后稳定性区域及驱动声压上限一定程度增加的结论.     

利用声致发光照相和印相

实验证明，在暗室条件下，利用Luminol增强的氢氧化物水溶液的声致发光，可以使普通胶卷感光照相，使放大纸直接感光印相，方法简单，相片清晰，但与一份照相、印相比较，曝光时间较长．分析指出，发光溶液采用某些惰性气体保护和（或）降温等办法，可以缩短这种曝光时间．     

声致发光：红外受激辐射放大（IRaser）？

声致发光以Ｐｌａｎｃｋ理论来处理是将空泡看作为微型可变调谐红外受激辐射放大,当空崩裂时将红外辐射转变为可见光子。在ＩＲａｓｅｒ腔内,红外辐射被吸收并再发射回到腔内,其时间间隔满足ＩＲａｓｅｒ壁间的半波边界条件,约为１飞秒量级。此时,空泡壁的Ｐｌａｎｃｋ能量的增量约为２０－１０μｅＶ量级,由于红外吸收相继累积达到可见光子能级,然后在约－１００ｐｓ量级时间内再发射,由此解释观察到皮秒脉冲间隔的声致发光     

利用声致发光照相和印相

实验证明，在暗室条件下，利用Ｌｕｍｉｎｏｌ增强的氢氧化物水溶液的声致发光，可以使普通胶卷感光照相，使放大纸直接感光印相，方法简单，相片清晰，但与一般照相，印相比较，曝光时间较长。     

利用声致发光原理检测水质装置的设计

设计了一种利用声致发光原理检测水质的装置,该装置由反应室、超声驱动电源、换能器及光电转换装置等组成。检测时,将水样放在样品容器中,用管路与水泵连接,抽取水样并经进样口进入反应室,超声功率放大器驱动换能器,带动变幅杆与水样作用产生超声空化区域并伴随发光。通过探测窗口由光电倍增管接收并转换,输出给电脑进行处理。该装置可以快速获取水体样品中声致发光强度的大小,以及随着声功率的不同产生的发光强度的变化规律,并根据发光规律判断水体中不同物质的组成。