SonoLminescence.

2021-06-29 23:06:41

跳转到导航跳转以搜索声辐发光是通过声音激发时从液体中爆发气泡的短爆发的发射。

由于索纳尔的工作,在1934年在科隆大学发现了​​宣誓发作的效果。 [1] Hermann Frenzel和H.Chultes将超声换能器放在摄影显影剂流体的罐中。他们希望加快开发过程。相反,它们在开发后注意到膜上的微小点,并意识到流体中的气泡通过超声开启而发光。 [2]由于大量短寿命的泡沫的复杂环境,在早期实验中分析效果太难以。这种现象现在被称为多气体辐射发光(MBSL)。

1960年,伦敦帝国帝国学院的彼得·杰玛提出了最可靠的颂扬子发作现象理论。他得出结论,声辐发光在原产地是热的,并且可能从微柱带有坍塌腔的微柱出现。 [3]

1989年,介绍了一种实验的提前,它产生了稳定的单泡峰发光(SBSL)。 [引用所需]在单泡旋转发光中,捕获在声波的单个气泡中,在驻波内的每个压缩时发出光的脉冲。该技术允许对这种现象进行更系统的研究,因为它将复杂的效果分离成一个稳定的可预测的气泡。它意识到气泡内的温度足以熔化钢,如2012年的实验中所见;泡沫内的温度折叠达到约12,000个开尔尔林。当假设如此高于100万kelvins的泡沫的内部温度时,在索诺宁的兴趣更新。 [5]因此,该温度远未得知;相反,最近的实验表明温度约为20,000 k(19,700°C; 35,500°F)。 [6]

当充分强度的声波引起液体内的声波时,可以发生索诺灵,以快速崩溃。该腔可以采用预先存在的气泡的形式,或者可以通过称为空化的过程产生。在实验室中的颂扬子可以稳定,使单个泡沫将以周期性的方式在又一次地膨胀和崩溃,每次折叠时都会发出一阵光。为此,在液体内设置驻地声波,并且气泡将位于驻波的压力反节点。共振频率取决于包含气泡的容器的形状和尺寸。

从气泡闪过的光线持续35到几百微秒长,峰值强度为1-10 mW。

当它们发射直径的光 - 约1微米的光气相取决于气泡(例如,大气压)的环境流体(例如,水)和气体含量时,气泡非常小。

单泡声发辐射脉冲可以具有非常稳定的时期和位置。实际上,光闪光的频率比振荡器的额定频率稳定性更稳定,使得声波驱动它们。然而,气泡的稳定性分析表明,由于例如Bjerknes力和瑞利泰勒稳定性,气泡本身经历了显着的几何不稳定性。

在气泡中加入少量的惰性气体(例如氦气,氩气或氙)增加了发射光的强度。

光谱测量的给定泡沫温度在2300k至5100k的范围内,这是根据包括液体和气体组成的实验条件的精确温度。通过光谱方法检测非常高的气温温度由于液体的不透明度与非常高的温度的短波长度的透明度的不透明度。

研究描述了一种基于等离子体形成确定温度的方法。在硫酸中使用氩气泡,数据显示了离子化的分子氧O 2 +,硫氧化硫和原子氩填充的高能量激发状态,这证实了气泡具有热等离子体芯的假设。 [8]他们观察到的二恶氧基阳离子的电离和激发能量为18个电子玻璃。从它们结束,核心温度达到至少20,000个keelvins [6] - 高于太阳的表面。

气泡运动的动态特征在于瑞利 - Plesset方程的第一近似(以Rayleigh和Milton Plesset主)命名:

rr¨+ 3 2r˙2=1ρ(pg - p 0 - p(t) - 4μr˙r-2γr){\ displaystyle r {\ ddot {r}} + {\ frac {3} {2}} {\ dot {r}} ^ {2} = {\ frac {1} {\ rho}}左(p_ {g} -p_ {0} -p(t)-4 \ mu {\ FRAC {\ dot {r}} {r}} - {\ frac {2 \ gamma} {r}} \ reved)}

这是从Navier-Stokes方程(写入球面坐标系)的近似方程,并描述了气泡R的半径作为时间t的函数的运动。这里,μ是粘度,p压力和表面张力。过点表示时间衍生物。除了近似的近似的情况下,这种等式虽然是近似的,但除了在崩溃的最后阶段之外,除了在声学驱动的领域下的气泡运动的良好估计。仿真和实验测量都表明,在临界最终倒塌的折叠期间,气泡壁速度超过气泡内部气体的声速。因此,在Rayleigh-Plesset之外需要更详细地进行泡沫和#39;瑞利 - Plesset以探索额外的能量,该额外的能量聚焦在内部形成的冲击波可能产生。

声发炎的现象的机制是未知的。假设包括:热点,Bremsstrahlung辐射,碰撞诱导的辐射和电晕放电,非生物光,质子隧道,电动喷射器和脱摩洛阳光喷射(现在由于实验证据而在很大程度上不信样)。 [所需的引用]

2002年,M.Brenner,S. Hilgenfeldt,以及D. Lohse发布了一个60页的审查,其中包含对该机制的详细说明。 [10]重要因素是气泡主要含有惰性惰性气体,例如氩气或氙(空气含有约1%氩气,溶解在水中的量太大;对于索诺宁,浓度必须减少到20 -40%的平衡值)和不同的水蒸气量。化学反应在约一百个膨胀塌陷循环后从泡沫中取出氮气和氧气。然后泡沫将开始发光。 [11]在氩闪光装置中技术在技术上进行高压惰性气体的发光。

在泡沫塌陷期间,周围水的惯性导致高压和高温,在气泡内部达到约10,000个开尔尔林,导致贵族气体的小部分的电离。电离量足够小,使气泡保持透明,允许发射量;表面发射会产生更强烈的持续时间光,取决于波长,与实验结果相矛盾。离子化原子的电子主要与中性原子相互作用,导致热Bremsstrahlung辐射。随着波的撞击低能量槽,压力下降,允许电子由于这种缺乏自由电子而与原子重新结合以停止。这使得用于氩气的160微秒光脉冲(即使在电离导致电离导致电离中的小滴加也会导致电离能量相对于光子能量)。从上面的文献中简化了该描述,其将不同持续时间的各个步骤详述从15微秒(扩展)到100pic秒(发射)。

基于审查中呈现的理论的计算产生辐射参数(强度和持续时间与波长)匹配实验结果[所需的引用]由于一些简化(例如,假设整个气泡中的均匀温度),误差不大于预期的误差,所以似乎至少粗略地解释了声明的现象,尽管该过程的一些细节仍然模糊不清。

对SonoL发明细的任何讨论必须包括对亚稳定性的详细分析。在这方面的颂扬子是物理上称为有界现象的意思,这意味着声辐发发光存在于泡沫的参数空间的有界区域中;耦合磁场是一个这样的参数。声明的磁性方面有很好的记录。 [12]

一个异常异乎寻常的声明的假设,它受到了很多人流行的关注,是Casimir能量假设,由注意物理学家朱利安Schwinger [13]和苏贝拉大学的汉伯利汉族[14]中的一篇文章中更彻底地考虑。 Eberlein' S纸表明,在类似于霍克辐射的过程中,在泡沫中的气泡内的真空产生了声辐射的光,在黑洞的事件范围内产生的辐射。根据这种真空能量解释,由于量子理论保持真空含有虚拟颗粒,因此水和气体之间的快速移动界面将虚拟光子转换成真实光子。这与近距离效应或卡西米尔效应有关。已经提出了宣传发光释放的能量太大并释放出太短的时间尺度的能量,以与真空能量解释一致,[15]尽管其他可靠的来源争论真空能量解释可能是证明正确的。 [16]

有些人认为上述瑞利 - Plesset方程对于预测气泡温度并且SonoLuminings系统的实际温度远远高于20,000个厄尔韦斯。一些研究要求测量的温度高达100,000个开尔林,并且揭示了温度可以达到数百万的开尔林。 [17]温度这一高可能导致热核融合。这种可能性有时被称为泡泡融合,并被比作用于热核武器的融合组分中使用的爆炸设计。

2006年1月27日,Rensselaer职业技术研究所的研究人员声称在SonoLminescence实验中产生了融合。 [18] [19]

R.P.Taleyarkhan使用氘代丙酮的2002年和2005年的实验表明,氚与融合一致的氚和中子输出的测量。然而,论文被认为是低质量,并通过关于作者的报告来赋予疑虑。'科学不当行为。这使得报告失去了科学界的信誉。 [21] [22]

手枪虾(也称为抓虾)从迅速捕捉爪子引起的坍塌泡沫产生一种空化发光。动物捕捉专门的爪子关闭以产生空化泡沫,其在距爪4厘米处产生高达80kPa的声压。当它从爪子延伸出来时,气泡达到每小时60英里(97公里/小时)的速度,并释放出达218分贝的声音。压力足以杀死小鱼。产生的光的强度低于典型的声明产生的光,并且肉眼不可见。产生的光和热量可能没有直接意义,因为它是通过这些虾用于眩晕或杀死猎物的快速倒塌的泡沫产生的冲击波。然而,它是通过这种效果产生光明的第一个已知的动物实例,并且异端称为"虾致发光"在2001年发现的发现。[23]随后发现,另一组甲壳类动物是螳螂虾含有俱乐部的前肢可以如此迅速地袭来的物种,并且具有诱导辐射辐射的力量造成的力量。 [24]据报道,一种带3D印刷鲷鱼爪的机械装置,据报道,实际尺寸以类似的方式发光,[25]这种BioinSpired设计是基于捕获虾鲷鱼爪蜕皮脱落的甲蛋白酶条纹抓住虾。 [26]

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