实验名称：单气泡声致发光实验

　　实验目的：验证声致发光，为后续实验做论证和铺垫。

　　测试设备：射频功率放大器、信号发生器、示波器、压电陶瓷、圆底烧瓶、高速摄像机等。

　　实验过程：100mL左右的球形烧瓶装满水，水是经过特殊处理的，就是把溶于水中的空气排除掉。烧瓶两侧用环胶粘上压电陶瓷。信号发生器产生激励信号，通过射频功率放大器放大从而驱动压电陶瓷，激发出超声波。调节信号频率使烧瓶产生共振，其中心成为超声驻波波腹。用针管注入一个气泡，气泡会在声压作用下静止在驻波波腹。小心调节声强，关上灯，黑暗中裸眼可以观察到蓝白色的光点，就像夜空中的星星。

图1-1单气泡声致发光实验框图

　　实验结果：实验室中可以测量单气泡声致发光光谱，光谱似乎与黑体辐射谱相像。计算表明，温度越高轫致辐射的贡献越大，光谱呈现连续谱特征；温度相对不太高时，原子或分子线谱成分增大。一般在声致发光温度区域，轫致辐射以短波为主，所以，亮气泡发光呈现蓝白色，而惰性气体原子线谱主要集中在低频波段，所以暗气泡通常带有红色。若液体是钠盐溶液，气泡内可能溅进钠原子，激发钠双线，因而有时气泡还会呈现黄色。通过观察声致发光光谱或观察气泡颜色，可以估计气泡温度大致高低。实验发现，在水中大量空化气泡一起发光时，光谱中线谱成分占优，

　　而单气泡声致发光光谱多数情况是连续谱，以此可以推断，单气泡情形，其达到的高温远高于多气泡发光时其中个体气泡能达到的高温。浓硫酸与水的情况有些区别，图2-2是浓硫酸中空化氙气泡发光照片，读者可以比较图2-1和图2-2，注意图2-1中只有一个氩气泡，而图2-2中却是由成千上万个氙气泡组成。近期的理论研究表明，多气泡情形，气泡之间的相互作用其实是抑制空化强度，所以，此时气泡压缩过程受到其他周围气泡的牵制，剧烈程度减弱，气泡内部达到的高温自然比单气泡情形较低。

图2-1浓硫酸（85%）中单个氩气泡声致发光

图2-2大量空化氙气泡声致发光形成火焰状图案

　　射频功率放大器推荐：ATA-8000系列

图：ATA-8000系列射频功率放大器指标参数

　　应用：无损检测、声动力治疗、聚焦超声、超声雾化、药物控释、超声医疗测试、细胞肿瘤消融

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