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．     

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。     

若丹明6G圆锥泡光致发光的实验研究

利用一种改进后的U型管圆锥泡声致发光装置,研究了若丹明6G在1,2-丙二醇溶液中的光致发光现象.测量得到了若丹明6G在不同浓度时的圆锥泡声致发光光谱,结果表明利用圆锥泡声致发光可以激发若丹明6G使其发出荧光,从而证明了在溶液中加入荧光物质的声致发光实验中存在光致发光现象.在较高浓度时,由于若丹明6G存在强烈的自吸收,圆锥泡光致发光的荧光峰值与利用普通激光激发得到的荧光峰值相比向长波方向发生了红移.圆锥泡光致发光能否在光谱测量中被探测到在一定程度上取决于荧光与圆锥泡声致发光的光发射强度的比值.     

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.     

声致发光的计算

改进了单气泡声致发光均匀模型,新模型包含了热扩散、水蒸气扩散和化学反应用来描述气泡动力学,而电子-原子轫致辐射,电子-离子轫致辐射和复合辐射,电子对原子或分子的附着辐射以及OH基和Na原子的线谱辐射过程用来计算光发射．利用该模型计算光脉冲宽度、单次发光光子数、连续光谱和线状光谱以及化学反应气体产物,并且尝试与所有可利用的实验数据做比较．对于氩或氙气泡的许多情形,我们的计算与观察结果符合得很好,但气泡单次发光光子数与实验数据无法符合．我们还发现对于氦气泡,计算的光子数总是太少,无法解释观察到的结果．     

磷酸和丙二醇溶液中多泡声致发光的实验研究

以磷酸和丙二醇两种黏滞系数不同的液体为实验对象,利用磁力加热搅拌器,观测到比较集中和稳定的多泡声致发光现象.通过测量三维和二维结构谐振腔中磷酸和丙二醇液体的声致发光强度,验证了多泡声致发光的周期性.实验结果表明,液体的声致发光强度对谐振腔电压、驱动信号频率、电感等可控参数非常敏感,并且与液体黏滞性和谐振腔结构有关.黏滞性大的液体不利于气泡脉动,发光强度较弱;三维结构的谐振腔比二维结构更容易实现声致发光,并且发光强度较强;在二维结构谐振腔中,磷酸的发光强度与液体厚度有关,而丙二醇的声致发光现象不容易观测到.     

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．     

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.     

含有不同惰性气体的气泡的声致发光的阈值声压

气泡内的气体成分对声致发光阈值有很大影响. 通过对不同气体成分气泡的声致发光阈值的研究, 揭示了声致发光的机制. 实验结果表明, 随着惰性气体原子质量的依次降低, 声致发光的阈值声压逐渐增加, 结合实验所得的不同惰性气体对应的阈值声压, 对气泡内产生的温度进行数值模拟, 发现不同惰性气体的气泡对应的阈值温度相等, 而当声致发光很强情况下, 气泡的发光满足轫致辐射机制. 由实验和数值模拟的结果可以推测, 在超声空化过程中, 气泡内的水分子首先裂解并放出光子, 随着温度的升高, 惰性气体被电离, 产生轫致辐射. 气泡的发光是一个由分子辐射向轫致辐射的变化过程.     

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.     

不同温度下的频率失谐对单泡声致发光影响的实验观察

报道了驱动频率和谐振器本征频率不匹配对单泡声致发光强度的影响．实验结果表明：系统在一定的频率失谐范围内都可以实现单泡声致发光，但在不同的频率驱动下，有着不同的发光强度，并存在一个最佳频率，在该频率驱动下的发光强度达到最强．还对这种频率相关性在不同温度下的表现进行了研究，结果表明随着温度的上升，可发光的上限、下限和最佳频率升高，可发光频率宽度变宽．这些频率的随温度升高而升高，在理论上可以从声速与温度的关系上进行解释．同时，也测定了可发光的频率-声压参数域，以及它随温度的变化关系．     

空化气泡发光机理

介绍了单气泡声致发光现象的主要研究进展,总结了理论计算研究结果.通过求解流体力学方程组等比较完全的数值计算,发现空化气泡发光机理就是高温、高压和高密度的气体发光,因气泡达到的温度不同,有时原子或分子线谱贡献占优势,有时连续谱占主导.通过研究单气泡形状不稳定性,发现声压的非球对称微小偏离导致驱动声压上限.     

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.     

新世纪内声空化声致发光的研究进展——兼论声致热核聚变和声(致)化学

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.     

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。     

刹管法产生瞬态单一空气泡与氙气泡发光强度的实验测量研究

空化泡内气体对空化泡的产生、生长、崩溃及其发光机理研究有重要意义。基于刹管法,在去离子水与12,丙二醇中通过插不锈钢杆和插毛细管产生瞬态单一空气泡与氙气泡,测量了三种情况下气泡空化发光的强度,拍摄了1,2丙二醇中瞬态单氙气泡空化过程的高速照片。实验结果表明:插杆产生的空气泡的发光强度大于插毛细管产生的空气泡的发光强度,而插毛细管产生的空气泡与氙气泡的发光强度比较接近,瞬态单氙空化气泡接近于球形。分析了这些新现象产生的原因。     

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.     

超声作用下水中微气泡的运动特性

超声促晶过程中,水或溶液中气体微泡的运动特性对结晶过程具有重要影响。建立了水中单个气泡的运动方程,讨论了各种力学因子和气泡粒径对单气泡上浮的影响;重点研究了气泡在外加超声波作用下,气泡粒径的变化规律以及气泡的运动特性。研究结果表明:静水中气泡的上浮速度随时间增加而逐渐增大,上浮初始阶段必须考虑由于加速度所引起的虚拟质量力和Basset力对上浮速度的影响;气泡上浮过程中其粒径越大则上浮速度越大;超声作用下,声压梯度力对气泡运动速度的影响强于其他力学影响因子,其速度变化与超声波发生规律一致;当气泡的初始位置处于超声场的不同位置处,气泡运动的方向相异,气泡具有上下两个方向的位移变化。     

光声信号强度与溶液浓度关系的研究

研究了光声信号的强度与溶液浓度的关系．应用光谱学比尔定律和液体光声理论,得出了在溶液浓度不太大的条件下,光声信号强度与溶液浓度成线性关系的结论．实验结果与理论计算吻合．这对分析溶液中微量物质及通过物质浓度检测化学反应速度有一定意义     

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．