液体温度对声致发光强度的影响

论文摘要

超声波是一种机械波,具有振动和传递能量的性质,其最显著的特征之一就是传播的方向性好,穿透力强,在固体和液体中传播时能量的衰减小。目前,超声技术已经被广泛地应用于清洗、焊接、加工、提取、检测、医学等各个领域。超声空化是超声技术被应用的基础,其中由超声空化引起了一种将声能转化为光能的现象一声致发光。目前,这种现象倍受科学界的关注。声致发光是指在超声场中,液体中的空化气泡随着声场变化而膨胀和收缩,将声能高度集中,产生发光现象。声致发光中气泡的运动将低能量密度的声能转化为高能量密度的光能。声致发光现象按照气泡的数目分为多泡声致发光和单泡声致发光两种类型。由于声致发光特殊的物理、化学效应,其在物理、化学、生物、医学等领域中有着广泛的应用前景。大量的研究表明,空化气泡在崩溃的瞬间产生的高温、高压是声致发光产生的主要原因,气泡内产生的高温、高压与超声压强、频率、液体的温度、气泡内气体的含量及气体的性质等条件有关,当这些条件改变时,声致发光强度就会发生显著的变化。目前,关于声致发光方面的报道大多数是关于其应用方面。对于超声压强、频率、液体的温度等对声致发光强度的影响报道较少,尤其是温度对声致发光的影响,而且大部分是国外的报道。本文从理论和实验两个方面对声致发光的温度效应进行研究,主要包括以下几部分内容:1.对声致发光理论进行了探讨,研究表明,超声空化是声致发光的基础。2.研究了增强声致发光的两种化学试剂—光泽精和鲁米诺。实验表明,光泽精比鲁米诺在增强声致发光方面有更好的效果。3.研究了各个频率下超声功率密度与声致发光强度的关系,从而找到了各个频率下声致发光强度最大时所对应的功率密度。4.研究了在一定的频率和超声功率条件下,声致发光强度随温度的变化关系。研究表明温度对声致发光有很大的影响。对本实验的光泽精溶液而言,当温度低于30℃～35℃左右时,光强随着温度的升高而升高,但变化比较缓慢:当温度超过30℃～35℃左右时,光强随着温度的升高而降低,开始时变化也是比较缓慢,但当温度超过50℃时,随着温度的升高,液体的发光强度急剧下降,当温度达到60℃左右时发光已经变的非常困难,当温度达到65℃时,已经几乎看不见光了。多泡声致发光的这种明显的温度效应主要是由超声空化的温度效应引起的,液体的温度对空化有着重要的影响,液体的温度升高,一方面将使液体表面张力系数及粘滞系数下降,使空化容易发生:但是由于温度升高,蒸汽压将增大,从而会使空化强度减弱。另一方面,当溶液温度升高后,其中溶解的气体量下降,当超声波辐射溶液时,将导致空化核数目下降,造成声化学产率下降。对于具体的声致发光强度与温度之间的变化关系原因还需进一步的探讨。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题的背景及意义
• 1.2 本论文的研究工作
• 第2章 声致发光的相关理论
• 2.1 声致发光的研究历史
• 2.2 声致发光的类型
• 2.2.1 单泡声致发光相关理论
• 2.2.2 多泡声致发光的研究
• 2.3 声致发光的理论模型
• 第3章 超声空化理论
• 3.1 超声空化的发现及研究
• 3.2 超声空化的类型
• 3.3 影响超声空化的因素
• 3.3.1 液体若干物理参数的影响
• 3.3.2 声场参数的影响
• 3.4 超声空化的基本效应
• 第4章 声致化学发光理论
• 4.1 声致化学发光概况
• 4.2 两种试剂的声致化学发光的原理
• 4.2.1 鲁米诺的化学发光原理
• 4.2.2 丫啶脂的化学发光原理
• 第5章 多泡声致发光的温度相关性
• 5.1 引言
• 5.2 实验系统及其原理
• 5.3 实验过程
• 5.3.1 实验准备
• 5.3.2 实验步骤
• 5.4 实验结果与分析
• 总结
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间的研究成果