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声致激光的发光原理

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液体中的气泡在一定声场的驱动下可以稳定悬浮并周-期脉动。在坍缩相,气泡在皮秒的量级上产生百万的体积压缩比和高温高压。当驱动声压足够大,能量积聚导致气泡发光,称为声致发光[1]。在适当的驱动情形下,声致发光气泡可以保持球状,非线性振动可以精确重复百万或上亿周期。这样的动力学稳定性使气泡周期性发光,将声能转化成光能。声致发光及其空化效应在化学反应[2~4],超声清洗[5~6],生物管道传送[7~8],医学治疗[9]等方面都有非常重要的应用前景。但是,声致发光中的“光”到底从何而来呢?要发出可见光,必然有原子,离子或分子被从基态激发出几个 eV 的能量,而对应于 1atm 的声压仅仅带有每个粒子 10−11eV 的能量密度, 与粒子激发所需的能量之间的量级差高达 1012。因此,当声致发光发生时,所需的能量是仅仅通过气泡急剧坍缩过程中对泡内气体的加热就足以达到的吗?还是另有其他机制?自从多泡声致发光以来,出现了很多描述发光机制的理论。基本可以将它们划分成两部分:(1) 电荷发光认为是分离的电荷之间放电产生光。(2) 热发光是根据 Rayleigh-Plesset 气泡动力学用体积压缩比计算出泡内温度(10000K)。很多实验更偏向于热发光的理论。之后,人们通过对光脉冲宽度的实验测量进一步将发光机制缩小范围,实验发现光脉冲的宽度比气泡动力学计算出来的结果要窄,因此提出了冲击波理论。其中提到的不同波段的光脉冲宽度并无可测的差异,这一试验结果与基于热发光理论所提出的黑体辐射理论[20]相抵触。黑体辐射的存在必然要求做如下假设:① 热平衡必须在气泡坍缩的瞬间完成;② 气泡为黑体,能很好地吸收各个波长的电磁辐射。实际上,泡内温度的计算有几个不确定因素,包括水-蒸汽在极端高温下的化学反应速率未知;如何分离泡内不同种类的物质等。这些问题都关系着我们对于声致发光机制的探索。此外,在实验中观察到声致发光光谱中有金属离子的谱线,它们到底来自何处?是金属离子在坍缩瞬间进入泡内,还是泡外的液体也参与到了发光过程中?这些问题迄今为止仍然没有定论。


IP属地:北京1楼2024-07-25 16:28回复
    微波葡萄原理???


    IP属地:河北2楼2024-07-26 09:08
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