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.     

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．     

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.     

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．     

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.     

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.     

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．     

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.     

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.     

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.     

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。     

硫化锌晶格振动对稀土发光中心激发态的影响

观察掺铒硫化锌膜在直流场致发光中,温度变化对发射谱线线宽、强度、峰值位置及激发态寿命的影响。进而探讨基质晶格振动诱发稀土发光中心多声子过程在场致发光中的重要性。     

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。     

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．     

清华大学物理系声学研究室简介

简单介绍了清华大学物理系声学研究室的基本情况和近期在超声电机、声束在液固界面上反射、声致发光和热声方面的研究进展.     

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.     

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.     

温度对超声空化声场的影响

根据鲁米诺增强声致发光的原理,应用微光测量系统,对超声清洗槽内的空化声场进行了测量,分析了声致发光的强度与温度之间的关系.结果表明,在输入功率和超声波频率不变条件下,液体温度从6～85℃上升过程中,声致发光强度开始时逐渐增大,后来逐渐减小,55℃左右时光强达到最大值.     

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．