Szonolumineszcencia
Tartalom Történeti áttekintés A jelenség és mérése Modellek
Történeti áttekintés 1917 Lord Rayleigh - kavitáció
Történeti áttekintés 1917 Lord Rayleigh - kavitáció 1934-es ultrahang kísérletek (Frenzel & Schultes @ Uni Cologne) Fényképek előhívását próbálták felsgyorsítani Apró pöttyök a negatívon Sok, rövifd életű buborék nehéz vizsgálni (MBSL - multi bubble sonoluminescence)
Történeti áttekintés 1917 Lord Rayleigh - kavitáció 1934-es ultrahang kísérletek (Frenzel & Schultes @ Uni Cologne) Fényképek előhívását próbálták felsgyorsítani Apró pöttyök a negatívon Sok, rövifd életű buborék nehéz vizsgálni (MBSL - multi bubble sonoluminescence) 1960-ban megszületett az első reális elméleti leírás (Dr. Peter Jarman, Imperial College of London) Az összeomló buborék nyomáshulláma felhevíti a bent lévő gázt!
Történeti áttekintés 1917 Lord Rayleigh - kavitáció 1934-es ultrahang kísérletek (Frenzel & Schultes @ Uni Cologne) Fényképek előhívását próbálták felsgyorsítani Apró pöttyök a negatívon Sok, rövifd életű buborék nehéz vizsgálni (MBSL - multi bubble sonoluminescence) 1960-ban megszületett az első reális elméleti leírás (Dr. Peter Jarman, Imperial College of London) 1989-ben egy buborékos (SBSL) kísérletű Az összeomló buborék nyomáshulláma felhevíti a bent lévő gázt! Állóhullám csapdájába ejtett buborék Minden periódusban produkál fényjelenséget Az SBSL keretein belül egyszerűbb a jelenség vizsgálata Modern kísérletek a buborék hőmérsékletét 10.000K nagyságrendűre teszik
Hogyan keltsünk buborékot? Akusztikus kavitáció Elektrolízis Lézer (optikai kavitáció) Bejuttatás kívülről Diffúziós egyensúly Gáztalanítás!!
A jelenség, mérések MBSL A képen: xenon MBSL
A jelenség, mérések MBSL SBSL A képen: ELTE setup
A jelenség, mérések MBSL SBSL Jobbra: kísérleti összeállítás Lent: mérési összeállítás
Bjerknes-erő
Mi történik? Erősen nem lineáris oszcillációk! 40us-os gerjesztés, ~100ps kibocsájtás R(t=0)~4um, maximális méret akár 50um Minimális méret rosszul ismert Visszapattanáskor 10^11g gyorsulás!
Mi történik? ~100 periódus alatt az oldott légköri gázok gyökök formájában távoznak Argon és Xenon + vízpára marad Ennek kis hányada ionizálódik átlátszó marad Bremsstrahlung! Magas ionizációs hőmérséklet kis hőmérséklet esés is rekombinációhoz vezet (Shockwave model)
Mi történik? ~100 periódus alatt az oldott légköri gázok gyökök formájában távoznak Argon és Xenon + vízpára marad Ennek kis hányada ionizálódik átlátszó marad Bremsstrahlung! Magas ionizációs hőmérséklet kis hőmérséklet esés is rekombinációhoz vezet (Shockwave model)
Mi történik? Van más is! Töltésmegosztás nem szimmetrikus kollapszus! Molekula gerjesztések Atomi gerjesztések Kvantum vákuum sugárzás ~vituális valódi fotonok (Casimir effektus) Nukleáris reakciók szonofúzió?
Mi történik? Van más is! Fekete test sugárzás Kondenzált anyagok látens hője? Kísérletek szerint a kibocsájtás nem pont a minimumban történik 4K minimális hőmérséklet! Kondenzálódó anyagok látens hő mint gerjesztés A jósolt energiatartomány jó!
A kísérletekben mért paraméterek A buborék sugara az idő függvényében Villanás intenzitása, hossza (streak camera) és spektruma ( hőmérséklet) A buborékban lévő gázok hatása a jelenségre A folyadék hatása a jelenségre ( egyensúlyi gőznyomás)
A kísérletekben mért paraméterek A buborék sugara az idő függvényében Villanás intenzitása, hossza (streak camera) és spektruma ( hőmérséklet) A buborékban lévő gázok hatása a jelenségre A folyadék hatása a jelenségre ( egyensúlyi gőznyomás) Igen ám, de mi a reflexivitása a kollapszusnál!! (a lökéshullámokat már nem is említve)
A kísérletekben mért paraméterek A buborék sugara az idő függvényében Villanás intenzitása, hossza (streak camera) és spektruma ( hőmérséklet) Folytonos spektrum!! A buborékban lévő gázok hatása a jelenségre A folyadék hatása a jelenségre ( egyensúlyi gőznyomás)
A kísérletekben mért paraméterek A buborék sugara az idő függvényében Villanás intenzitása, hossza (streak camera) és spektruma ( hőmérséklet) A buborékban lévő gázok hatása a jelenségre A folyadék hatása a jelenségre ( egyensúlyi gőznyomás)
A kísérletekben mért paraméterek A buborék sugara az idő függvényében Villanás intenzitása, hossza (streak camera) és spektruma ( hőmérséklet) A buborékban lévő gázok hatása a jelenségre A folyadék hatása a jelenségre ( egyensúlyi gőznyomás) Persze lehet víz helyett kénsavat is használni! ~20,000K Kemény viták...
Elméleti feltételezések a hidrodinamikai leíráshoz Gömb alakú buborék Ideális gáz állapot Egyenletes nyomás Nem történik kondenzáció
Hidrodinamikai leírás Rayleigh-Plesset egyenlet A belső nyomást a gáz állapotegyenlete adja Numerikus megoldások
Köszönöm a figyelmet!