Сонолюминесценция кавитационной области воды в атмосфере инертных газов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.06, кандидат физико-математических наук Гордейчук, Татьяна Викторовна

• Гордейчук, Татьяна Викторовна
• кандидат физико-математических наук
• 2003

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Гордейчук, Татьяна Викторовна

Введение

Глава 1. Кавитация и сонолюминесценция. Обзор основных результатов и достижений в исследовании природы явлений

1.1. Ультразвуковая кавитация

1.1.1. Возникновение кавитации

1.1.2. Динамика кавитационного пузырька

1.1.3. Кавитационная область

1.1.4. Кавитационные эффекты

1.1.5. Влияние внешних факторов и свойств раствора на акустическую кавитацию и кавитационные эффекты

1.2. Сонолюминесценция

1.2.1. Теории происхождения сонолюминесценции

1.2.2. Спектральные исследования сонолюминесценции насыщенных газом растворов

1.2.3. Сонолюминесценция одиночного пузырька Экспериментальные результаты и гипотезы

Выводы и постановка задач работы

Глава 2. Методика и техника эксперимента

2.1. Описание экспериментальной установки

2.2. Регистрация и обработка спектров

2.3. Измерение общей интенсивности сонолюминесценции и выхода звукохимических реакций

2.4. Определение поглощенной акустической мощности

Глава 3. Исследование механизма сонолюминесценции воды в атмосфере инертных газов

3.1. Экспериментальные результаты

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Сонолюминесценция кавитационной области воды в атмосфере инертных газов»

Актуальность темы

Облучение жидкостей ультразвуком при определенных условиях сопровождается слабым световым излучением, получившим название сонолюминесценции [1, 2]. Впервые описанное в 1934 Френцелем и Шультесом [3], явление сонолюминесценции привлекает многих исследователей своей многогранностью, противоречивостью и постоянно возникающими открытиями. Обнаруженная в недавнее время стабильная сонолюминесценция одиночного пузырька [4] и наблюдение (возможное) акустического термоядерного синтеза (sonofusion) [5] вызвали особенно острый интерес к явлению сонолюминесценции со стороны исследователей. Сонолюминесценция связана с кавитацией - сложным комплексом разнообразных физико-химических явлений, сопровождающих нелинейные пульсации парогазовых пузырьков, которые возникают в жидкости при воздействии на нее переменного давления. Процесс сжатия кавитационных пузырьков может протекать крайне интенсивно и сопровождается поразительной концентрацией энергии - до 12 порядков величины [6]. Относительно низкая плотность энергии звуковой волны (при Р = 1 атм,

3 11 плотность энергии звукового поля составляет 17,3 эрг/см или 10" эВ на атом) приводит к формированию внутри пузырька атомов и молекулярных частиц, находящихся в возбужденных состояниях, с энергиями возбуждения до 10 эВ. В последние годы свойство кавитационных пузырьков эффективно концентрировать энергию широко используется в звукохимии, производстве материалов, ультразвуковой очистке, биологии, медицине [7]. В связи с этим изучение процессов, протекающих внутри кавитационного пузырька, природа которых, несмотря на огромное количество монографий, обзоров и работ [1 - 12], остается во многом открытым вопросом, является актуальной задачей, имеющей научный и практический интерес.

Спектральные исследования сонолюминесценции (CJ1) являются эффективным методом, дающим ценную информацию о физико-химических процессах, протекающих внутри кавитационного пузырька на атомном или молекулярном уровне, динамике их изменения и природе сонолюминесценции.

Спектры сонолюминесценции кавитационной области (CJIKO) воды в атмосфере инертных газов являются наиболее легко интерпретируемыми из-за относительно простого состава парогазовой смеси внутри пузырька (пары воды - инертный газ). Тем не менее, вплоть до настоящего времени, спектры CJ1KO воды, насыщенной инертными газами, были исследованы недостаточно, а их интерпретация практически отсутствовала.

Цель работы

Основной задачей работы являлось систематическое исследование влияния физических факторов на спектральное распределение сонолюминесценции с целью изучения процессов, приводящих к излучению света при схлопывании кавитационного пузырька.

Научная новизна работы

В диссертационной работе получены следующие существенные научные результаты, выносимые на защиту.

1. Впервые получены скорректированные с учетом спектральной чувствительности аппаратуры спектры сонолюминесцении воды.

2. В спектрах обнаружена интенсивная полоса излучения в ультрафиолетовом диапазоне в районе между 200 и 300 нм. Открытие высокоэнергетической компоненты спектра сонолюминесценции свидетельствует о том, что энергия, накапливаемая внутри пузырька, существенно выше, чем предполагалось ранее.

3. Проведено систематическое исследование влияния природы газа, частоты и интенсивности ультразвука, гидростатического давления на спектры CJ1K0 воды. Обнаружено увеличение интенсивности континуума излучения (особенно ультрафиолетовой части) по отношению к интенсивности полосы излучения возбужденного гидроксил-радикала (при 310 нм): (а) в ряду инертных газов от гелия к ксенону; (б) при увеличении мощности УЗ на всех частотах (337, 683, 863, 1100 кГц), кроме низкой частоты (22 кГц); (в) при увеличении гидростатического давления.

4. Предложена схема физико-химических процессов внутри пузырька, объясняющая наличие континуума и полос излучения в спектрах сонолюминесценции и изменений, наблюдаемых в спектрах, под воздействием физических и акустических параметров.

5. Показано, что причиной отличий между спектрами сонолюминесценции одиночного пузырька (СЛОП) и спектрами CJ1KO может быть не существенно различная природа излучения для этих двух режимов (как было принято считать), а более высокая температура в СЛОП пузырьке, что приводит к преобладанию излучения континуума. Определены экспериментальные условия, при которых спектры СЛКО выглядят подобно спектрам СЛОП, т.е. без видимой полосы излучения возбужденного радикала ОН. Обнаруженные тенденции в изменениях спектров позволили сделать предположение, что источником континуума и в СЛОП, и в СЛКО спектрах является излучение малых молекул.

Научная и практическая значимость работы

В данной работе впервые обнаружено и систематически исследовано появление высокоэнергетической компоненты сонолюминесценции в ультрафиолетовом диапазоне в районе между 200 и 300 нм. Экспериментальные результаты работы согласуются с тепловой гипотезой возникновения сонолюминесценции и звукохимических реакций.

Полученные результаты могут быть использованы в ультразвуковых технологиях с целью повышения эффективности кавитации, для разработки новых звукохимических процессов и в научных исследованиях. Научная значимость результатов диссертационной работы подтверждена публикациями в отечественных и зарубежных изданиях, а также неоднократным цитированием опубликованных результатов в наиболее престижных научных журналах (УФЫ, Phys. Rev. Let., Phys. Rev. и др.). Результаты данных исследований подтверждены другими авторами. В недавних работах группы исследователей из Университета Калифорнии (Лос-Анжелес) представлены спектры CJIKO, интенсивность и форма которых очень близки к полученным в данной работе.

Содержание диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы, содержит 128 страниц текста, 24 рисунка и 138 наименований цитируемой литературы.

Заключение диссертации по теме «Акустика», Гордейчук, Татьяна Викторовна

Результаты исследования спектров СЛКО, представленные в главах 3 и 4, были получены от кавитационной области, которую мы назвали "дальним полем" излучателя. Мы используем термины "ближнее поле" и "дальнее поле" излучателя для установления различия между интенсивной и плотной кавитационной областью близко к поверхности излучателя и кавитационной областью низкой плотности, удаленной от наконечника излучателя. Это описание произвольно, потому что форма и размер кавитационной области около источника ультразвука может измениться в зависимости от условий. В любом случае, можно предположить, что кавитационные пузырьки будут претерпевать более интенсивный коллапс в ближнем поле излучателя по сравнению с дальним полем.

Исследования спектров CJI в дальнем поле излучателя были необходимы при работе с ультразвуком высокой частоты, когда интенсивность схлопывания отдельных пузырьков невелика. Для того, чтобы получить сигнал СЛ, достаточный для измерения спектра, особенно при облучении жидкости ультразвуком малой интенсивности, необходимо было собрать свечение от как можно большего количества кавитационных пузырьков. Однако в результате мы наблюдали свечение от пузырьков, подверженных в среднем гораздо менее интенсивному коллапсу по сравнению с пузырьками, расположенными вблизи поверхности излучателя.

В данной главе представлены результаты исследования CJIKO воды, насыщенной различными инертными газами, в ближнем поле излучателя (расстояние между поверхностью излучателя и кварцевым окошком составляло 1 см). Спектры СЛКО получены для различных значений мощности ультразвука и гидростатического давления. Частота ультразвука составляла 22 кГц. Результаты исследований опубликованы в работах [114, 115]

5.1.1. Влияние интенсивности ультразвука

Ниже представлены результаты исследования влияния мощности ультразвука на спектры СЛКО ближнего поля излучателя от воды, насыщенной различными инертными газами. Для сравнения мы измерили спектры воды, насыщенной аргоном, в дальнем поле излучателя при том же значении общей поглощенной ультразвуковой мощности.

На рис. 15 показаны спектры CJI воды, насыщенной аргоном, полученные в ближнем и дальнем поле излучателя при ультразвуковой мощности 57,7 Вт. Отношение интенсивности полосы излучения радикала ОН* относительно интенсивности континуума в спектрах СЛКО, полученных в ближнем поле, значительно ниже по сравнению с дальним полем (рис. 15). Общая интенсивность СЛ в ближнем поле была также значительно выше.

Напомним, что в работе [58] при исследовании спектров СЛ в дальнем поле излучателя изменений в спектрах С Л при увеличении интенсивности ультразвука на частоте 22 кГц не наблюдалось. Общая интенсивность СЛ при этом возрастала. Для объяснения этого эффекта в главе 4 было сделано предположение, что на общую интенсивность СЛ при увеличении интенсивности ультразвука в дальней зоне излучателя в большей степени влияет рост числа кавитационных пузырьков, нежели увеличение интенсивности схлопывания отдельного пузырька.

На рис. 16 представлены спектры С Л воды в атмосфере аргона, полученные в ближнем поле излучателя для различных значений мощности УЗ. При увеличении мощности ультразвука интенсивность полосы излучения радикала ОН* в спектре СЛ уменьшается относительно континуума, причем общая интенсивность СЛ проходит через максимум при Руз = 40 Вт. Зависимость общей интенсивности СЛ от ультразвуковой мощности представлена на врезке рис. 16. Данные относительно общей интенсивности СЛ соответствуют ранее опубликованным результатам (см. главу 4).

Поскольку максимальный размер пузырька и температура внутри него должны увеличиваться с ростом интенсивности ультразвука, мы предположили, что отношение ОН*/континуум в спектрах СЛ уменьшается как результат высокой температуры внутри пузырька. т

220 270 320 370 Длина волны, нм

420

470

Рис. 15. Спектры сонолюминесценции кавитационной области воды ближнего (1) и дальнего (2) поля излучателя. Частота ультразвука 22 кГц, мощность ультразвука 57,7 Вт

Т-1-г

270 320 370 Длина волны, нм

470

Рис. 16. Спектры сонолюминесценции кавитационной области воды ближнего поля излучателя для различных значений мощности ультразвука: 57,7; 43,6; 12,9; 3,5 Вт. Кривые расположены в порядке возрастания мощности сверху-вниз

Экспериментально установлено, что интенсивность CJ1 возрастает в ряду инертных газов от гелия к ксенону (см. главу 3). Принято считать, что этот эффект является результатом уменьшения коэффициента теплопроводности газов в том же ряду. Напомним, что газ ксенон, обладающий наименьшей в ряду инертных газов теплопроводностью, обеспечивает наибольшую "адиабатичность" процесса схлопывания пузырька. Это приводит к более высокой температуре, достигаемой при схлопывании.

На рис. 17 представлены спектры CJI воды, насыщенной различными инертными газами: аргоном, криптоном и ксеноном (мощность ультразвука 57,7 Вт). Для сравнения показан спектр CJ1 в атмосфере аргона, полученный в дальней зоне излучателя при той же ультразвуковой мощности. Представленные результаты показывают, что интенсивность полосы излучения радикала ОН* уменьшается относительно интенсивности континуума в ряду от Аг к Хе, и в случае Хе полоса излучения ОН* становится неразличимой от континуума. Таким образом, спектр СЛ кавитационной области воды в атмосфере ксенона выглядит подобным спектрам СЛ одиночного пузырька .

На рис. 18 для сравнения вместе со спектрами СЛКО показаны спектры СЛОП воды, насыщенной смесью воздуха и ксенона, полученные Паттерманом с сотр. [97, 134]. Спектры нормированы на величину интенсивности С Л при 310 нм. Сравнение спектров не только наглядно показывает уменьшение полосы излучения радикала ОН* в ряду инертных газов от Аг к Хе, но и увеличение УФ части континуума излучения в том же ряду и при увеличении концентрации Хе в растворе. Последний эффект объясняется увеличением показателя политропы парогазовой смеси внутри кавитационного пузырька, а следовательно увеличением температуры, достигаемой в пузырьке при схлопывании.

Таким образом, полученные нами результаты свидетельствуют о том, что увеличение температуры содержимого пузырька, вызванное повышением эффективности схлопывания, сопровождается ростом интенсивности континуума излучения относительно интенсивности полосы излучения радикала ОН* в спектрах СЛКО воды.

5.1.2. Влияние гидростатического давления

Еще одним фактором, влияющим на интенсивность схлопывания кавитационного пузырька, является статическое давление окружающей пузырек жидкости.

Существует лишь небольшое количество работ, посвященных влиянию статического давления на СЛКО. Напомним, что интенсивность СЛ при повышении статического давления проходит через максимум (см. раздел 1.1.5). Влияние статического давления на спектры СЛКО остается вопросом практически неисследованным.

Нами были получены спектры СЛКО воды, насыщенной различными инертными газами (аргоном, криптоном, ксеноном) при изменении гидростатического давления в растворе от 1 до 2 атм. Спектры измерены в ближнем поле излучателя при частоте ультразвука 22 кГц и общей поглощенной акустической мощности 57,7 Вт. Экспериментальные результаты представлены на рис. 19-22.

Увеличение статического давления в растворе приводило к уменьшению интенсивности полосы излучения радикала ОН* относительно интенсивности континуума. Это видно рис 19, на котором показаны спектры СЛ воды в атмосфере аргона для статического давления 1 и 2 Атм.

Общий рост континуума в спектрах сонолюминесценции, при увеличении статического давления, сопровождался усилением интенсивности его коротковолновой части (при X < 300 нм), особенно существенным в случае воды, насыщенной ксеноном (рис. 20, 21, 22).

220

270 320 370

Длина волны, нм

420

470

Рис. 19. Спектры сонолюминесценции кавитационной области воды ближнего поля излучателя в атмосфере аргона для статического давления (1) 1 атм и (2) 2 атм. Мощность ультразвука 57,7 Вт, частота 22 кГц

Длина волны, нм

Рис. 20. Спектры сонолюминесценции кавитационной области воды ближнего поля излучателя в атмосфере ксенона для статического давления (1) 1 атм и (2) 2 атм. Мощность ультразвука 57,7 Вт, частота 22 кГц Т

270 320 370

Длина волны, нм

470

Рис. 21. Спектры сонолюминесценции кавитационной области воды ближнего поля излучателя в атмосфере (1) аргона, (2) криптона, (3) ксенона для статического давления 1 атм. Мощность ультразвука 57,7 Вт

Длина волны, нм

Рис. 22. Спектры сонолюминесценции кавитационной области воды ближнего поля излучателя в атмосфере (1) аргона, (2) криптона, (3) ксенона для статического давления 2 атм. Мощность ультразвука 57,7 Вт

Рис. 20 демонстрирует интенсивный рост коротковолновой части континуума в спектрах СЛ воды в атмосфере ксенона при увеличении гидростатического давления на 1 атм.

Сравнение рис. 21 и 22 дает представление о том, насколько более существенные изменения претерпевают спектры СЛ воды, насыщенной ксеноном, по сравнению с другими инертными газами при увеличении гидростатического давления.

Таким образом, наблюдаемые при повышении гидростатического давления изменения в спектрах СЛКО (уменьшение полосы излучения радикала ОН* относительно континуума и усиление интенсивности части спектра при X < 300 нм) аналогичны изменениям в спектрах, наблюдаемых при увеличении интенсивности ультразвука (см. раздел 5.1.1) и при уменьшении теплопроводности насыщающих воду газов (см. главу 3).

В нашем исследовании общая интенсивность СЛ при увеличении статического давления в растворе уменьшалась (рис. 23). Объяснение этому эффекту может быть следующим.

Увеличение статического давления в растворе приводит к повышению порога кавитации, что в свою очередь сопровождается уменьшением количества кавитационных пузырьков (см. раздел 1.1.5). Кроме того, при увеличении давления гидродинамическим способом первоначально насыщенная газом жидкость становится недонасыщенной для данного повышенного давления, что также приводит к уменьшению количества кавитационных пузырьков.

С другой стороны, при повышении статического давления возрастает эффективность схлопывания пузырька, а, следовательно, температура и давление внутри него. Таким образом, энергия схлопывания и интенсивность излучения от отдельных пузырьков будут выше, что должно отразиться на спектрах СЛКО. Оба этих процесса, уменьшение концентрации пузырьков и

Статическое давление, атм

Рис. 23. Влияние статического давления на общую интенсивность сонолюминесценции воды дальнего поля излучателя в атмосфере (1) аргона и (2) криптона

3.5 О

220 270 320 370 420 470 Длина волны, нм

Рис. 24. Спектры сонолюминесценции кавитационной области воды дальнего поля излучателя в атмосфере аргона. Частота ультразвука (1)22 кГц и (2) 863 кГц усиление коллапса отдельных пузырьков, которые сопровождают увеличение статического давления в ячейке, определяют как общую интенсивность, так и спектральное распределение СЛКО.

Уменьшение количества кавитационных пузырьков в нашем случае является, очевидно, доминирующим процессом, который определяет зависимость общей интенсивности СЛ от статического давления в ячейке (рис. 23).

Этот эффект, вероятно, связан с особенностями конструкции ультразвуковой ячейки. Для частоты 22 кГц длина волны ультразвука составляет приблизительно 7,5 см, и жидкость вблизи поверхности излучателя (диаметр 1 см) можно считать несжимаемой. В соответствии с законом Бернулли, быстрые изменения микропотоков жидкости, огибающих кромку излучателя при его периодическом движении в несжимаемой жидкости, приведут к образованию области пониженного давления -интенсивному источнику образования кавитационных пузырьков. Таким образом, в нашем случае существует дополнительный источник формирования кавитационных пузырьков ("гидродинамическая" кавитация), который приводит к образованию интенсивной кавитационной области вблизи кромки излучателя. Увеличение гидростатического давления приводит к возрастанию порога кавитации как для акустической, так и для "гидродинамической" кавитации, и к уменьшению общей интенсивности СЛ (рис. 23).

Отметим в заключении, что основным экспериментальным результатом, полученным в данном исследовании, было обнаружение условий, при которых спектр сонолюминесценции кавитационной области воды становится подобным спектру сонолюминесценции одиночного пузырька, т. е. без видимой эмиссии гидроксил-радикала ОН*. Очевидно, что высокая температура внутри кавитационного пузырька приводит к неразличимости полосы излучения гидроксил-радикала ОН* от континуума.

5.2. Природа континуума в спектрах сонолюминесценции воды

Позвольте в заключении, на основании представленных в работе результатов и новейших достижений в области исследования сонолюминесценции, попытаться провести анализ современного состояния вопроса о природе континуума излучения в спектрах СЛ.

Как уже отмечалось выше, в основе утверждений о существенно различной природе излучения для режимов сонолюминесценции кавитационной области и одиночного пузырька лежит различие в спектрах С Л для этих двух режимов. Спектры СЛОП не имеют каких-либо полос или линий и представляют собой простирающийся от 200 нм до 800 нм континуум, непрерывно возрастающий в область ультрафиолета [94]. Такая форма спектра предполагает разогрев содержимого пузырька до экстраординарных температур, сопоставимых с эффективными температурами излучения черного тела примерно в 20000 К. В таких условиях становятся вполне вероятными процессы ионизации содержимого пузырька. Таким образом, было принято считать, что СЛОП является результатом, по крайней мере частично, либо излучения черного тела с диапазоном температур от 25000 до 50000 К [94], либо излучения плотной плазмы [63], либо тормозного излучения и электронно-ионных рекомбинационных процессов [64].С другой стороны, оптические спектры СЛ кавитационной области имеют хорошо выраженные линии и полосы, возвышающиеся над континуумом. В частности, спектры СЛКО воды содержат сильную полосу излучения возбужденного гидроксил-радикала ОН при 310 нм [58, 118]. Природа СЛКО считается люминесцентной [39, 118].

В данной главе мы представили экспериментальные условия, при которых спектры СЛКО воды выглядят подобно спектрам СЛОП, то есть без видимой полосы излучения возбужденного гидроксил-радикала. Такими условиями являются: высокая акустическая интенсивность, использование ксенона в качестве насыщающего газа, увеличение гидростатического давления раствора. Все эти факторы приводят к повышению эффективности схлопывания отдельных пузырьков, а, следовательно, к достижению более высоких температур при схлопывании. Высокая температура внутри кавитационного пузырька (для случая СЛОП или для случая СЛКО в мощном ультразвуковом поле, в атмосфере ксенона и при повышении гидростатического давления) приводит к более интенсивному излучению континуума и делает полосу излучения радикала ОН* практически неразличимой от континуума.

Изменения в отношении ОН*/континуум, наблюдаемые в полученных нами спектрах и представленные выше, можно объяснить, если рассматривать молекулярное излучение как механизм СЛ. В главе 3 рассмотрена преложенная нами схема физико-химических процессов, приводящая к излучению СЛ. Напомним кратко процессы, которые приводят к обнаруженным нами изменениям в спектрах СЛ.

Быстрое почти адиабатическое сжатие кавитационного пузырька сопровождается увеличением энергии отдельных частиц внутри пузырька. Молекулы воды, возбужденные на различные вращательные, колебательные и электронные уровни в результате неупругих столкновений (реакция (3.1)), могут диссоциировать на атомы водорода и гидроксил-радикалы в различных основном или возбужденных состояниях (реакции (3.2), (3.3)). Переход от основного до первого возбужденного состояния воды происходит быстро, и время жизни состояния НгО(А) короче, чем период колебания молекулы [124]. Это особенно важно для СЛ, поскольку время вспышки С Л очень коротко, меньше чем 1 не [96].

Возникшие в результате диссоциации воды гидроксил-радикалы и водородные атомы могут инициировать химические реакции как внутри пузырька, так и в окружающей жидкости после схлопывания пузырька. Радикал гидроксила ОН в основном состоянии, образовавшийся при диссоциации молекул воды, в результате столкновений с другими частицами может перейти в возбужденное состояние и дать полосу излучения с максимумом при 310 нм. С другой стороны, возможно прямое формирование возбужденного радикала ОН* из возбужденных молекул воды в В или С состояниях (реакция (3.3)).

Необходимо отметить, что природа континуума в спектрах СЛ остается вопросом до конца не исследованным. В случае СЛКО воды, насыщенной инертным газом, одним из возможных источников континуума может быть рекомбинация радикалов Н и ОН, которые дают молекулы воды, возбужденные на различные колебательные и вращательные уровни (реакция (3.6)). Потенциальная кривая энергии молекулы воды, образованной при этой рекомбинации может быть отталкивательной, и переход в основное состояние будет формировать континуум (реакция (3.7)). Ультрафиолетовый предел этого континуума может быть ограничен энергией диссоциации воды (-7.5 эВ), соответствующей Л,—165 нм. Форма континуума зависит от энергии сталкивающихся частиц: более высокая энергия партнеров столкновения, более короткая длина волны излучения.

Рекомбинация радикалов ОН и Н может быть не единственным источником излучения континуума. Увеличение температуры внутри пузырька также приводит к большему числу и разнообразию молекулярных и атомных частиц в пузырьке. Это, в свою очередь, приводит к образованию широкого ассортимента возбужденных частиц, многие из которых могут вносить свой вклад в континуум. Таким образом, континуум СЛ вырастает быстрее, чем полоса излучения радикала ОН* (рис. 17, 18) при увеличении температуры внутри пузырька.

Другой важный параметр СЛ - время схлопывания пузырька. Если время схлопывания мало (например, в высокочастотном акустическом поле для СЛКО или при высоких скоростях сжатия пузырька, СЛОП), тогда этого времени будет не достаточно для установления термодинамического равновесия всех частиц внутри пузырька. Таким образом спектр СЛ был бы спектром среды, находящейся в неравновесном состоянии.

Исследования спектров СЛКО воды показали, что увеличение частоты ультразвука приводит к усилению части спектра СЛКО для X < 300 нм по сравнению остальной частью спектра (рис. 24) (см. главу 4). Интенсивность схлопывания и, следовательно, температура внутри пузырька должна быть выше для частоты 22 кГц, потому что, во-первых, размер кавитационного пузырька больше для более низкой частоты ультразвука при том же значении акустического давления, и, во-вторых, интенсивность ультразвука выше для 22 кГц (по отношению к высоким частотам). Таким образом, если излучение радикала ОН является равновесным, тогда ультрафиолетовая часть спектра СЛ (А, < 300 нм) должна быть более интенсивной для частоты 22 кГц. Объясняется это тем, что энергии возбужденных состояний радикала ОН (1—>0, 2—>0 при 280 нм и 260 нм, соответственно, и других переходов ниже 300 нм) выше, чем энергия 0—»0 перехода (полоса излучения радикала ОН при 310 nm) [135]. Эти высокие энергетические состояния будут преимущественно заселены при более высоких температурах. Рис. 24 показывает, однако, что, несмотря на то, что акустическая интенсивность ниже для частоты 863 кГц, полоса излучения ОН* менее выражена в спектре СЛКО на этой частоте, а ультрафиолетовая часть спектра более интенсивная, чем для частоты 22 кГц. Возможное объяснение этому эффекту состоит в том, что для более высокой частоты ультразвука и, следовательно, более короткого времени сжатия пузырька, излучение ОН* не является полностью равновесным. Оно не имеет хорошо разрешенных колебательных полос, и излучение распределено между различным колебательными и вращательными переходами в области от -240 до 340 нм. Это наблюдение уместно для СЛОП, где скорость сжатия пузырька очень высока. Таким образом, другим возможным источником СЛОП могло бы быть неравновесное молекулярное излучение. Необходимо, однако, отметить, что атомное и молекулярное излучение в случае СЛКО органических растворов для частоты ультразвука 20 кГц, кажется, находится в равновесии [136].

Необходимо также отметить, что гипотезы тормозного излучения или излучения черного тела не могут объяснить наблюдаемый эффект влияния частоты ультразвука на форму континуума СЛКО. Действительно, если температура внутри пузырька выше для 22 кГц, тогда УФ часть спектра должна быть интенсивней для этой частоты ультразвука, чем для частоты 863 кГц.

Одна из популярных в настоящее время гипотез относительно формы континуума в спектрах СЛОП подразумевает, что СЛ представляет собой излучение низкотемпературной плазмы [63]. Предполагается, что в завершающей фазе сжатия внутри пузырька происходит формирование сходящихся ударных сферических волн. Это может ионизировать содержимое пузырька, что приведет к эмиссии континуума в диапазоне от вакуумного ультрафиолета до инфракрасного излучения.

Недавно было сделано предположение, что источником СЛОП являются одновременно и тормозное излучение, и излучение электронно-ионной рекомбинации в слабо ионизированном газе [64].

Эти гипотезы [63, 64] объяснили некоторые детали спектров СЛОП при различных условиях. При этом обе гипотезы предполагают разогрев содержимого пузырька до очень высоких температур (~15 ООО - 30 ООО К). Имеются, однако, экспериментальные результаты по исследованию СЛОП, которые трудно интерпретировать, исходя из предположения, что СЛ -излучение плазмы, но можно объяснить, предположив, что источником сонолюминесценции является молекулярное излучение.

Одним из таких экспериментальных результатов является то, что добавление малых количеств бутанола существенно подавляет интенсивность СЛОП. С другой стороны, добавки сероуглерода CS2 к воде не влияют на интенсивность СЛ [99]. Это существенно различное влияние растворенных веществ нельзя объяснить, используя плазменную гипотезу СЛ. При высоких температурах внутри пузырька и CS2, и бутанол будут полностью диссоциировать. Таким образом, нельзя ожидать какого-либо различия в их влиянии на СЛОП, если исходить из гипотез, предполагающих наличие очень высоких температур внутри пузырька.

Эти эффекты, однако, можно объяснить, если предположить, что источником С Л является молекулярное излучение. В работах [103, 104] описано подобное влияние спиртов, а в работе [105] сероуглерода на СЛКО воды. Уменьшение интенсивности СЛКО воды после добавления спиртов и других органических жидкостей объясняется процессами тушения излучения [103] или следствием химических реакций внутри пузырька [104, 105]. Это объяснение может быть применено также для объяснения механизма СЛОП.

Бутанол испаряется с водой внутрь пузырька в процессе его расширения. В процессе адиабатического сжатия температура внутри пузырька растет и на определенной стадии сжатия молекулы воды диссоциируют, давая атомы Н и радикалы ОН. Сонолюминесценция возникает в результате рекомбинации и/или прямого возбуждения радикалов ОН. Если пары внутри пузырька содержат некоторое количество спирта, он будет вступать в химическую реакцию с атомами Н и радикалами ОН, таким образом ослабляя интенсивность СЛ. Увеличение концентрации бутанола в растворе будет сопровождаться дальнейшим ослаблением СЛ, и, наконец, приведет, при достаточно высокой концентрации спирта, к полному тушению сонолюминесценции. Эта упрощенная схема позволяет понять механизм влияния бутанола на СЛ и поддерживает гипотезу о происхождении СЛ как молекулярного излучения.

Малые добавки сероуглерода, с другой стороны, увеличивают интенсивность CJIKO. Этот результат объясняется непосредственно излучением CS2, или продуктов его реакций внутри пузырька [105]. В случае СЛОП интенсивность свечения почти не изменяется после добавления малых количеств CS2 к воде [99]. Это может быть результатом конкуренции двух процессов. С одной стороны, СЛОП должна возрастать, как объяснено выше. С другой стороны, увеличение концентрации CS2 в воде приводит к увеличению поглощения излучения раствором в УФ области и влияет на динамику пузырька. Таким образом, наблюдаемая общая интенсивность СЛОП почти не изменяется с ростом концентрации сероуглерода в растворе.

В работе [137] было высказано предположение, что и СЛКО, и СЛОП являются комбинацией как молекулярного излучения, так и более высокоэнергетических компонент (тормозного излучения, электронно-ионной рекомбинации). В случае СЛОП молекулярное излучение подвергается интенсивному тушению из-за высоких температур и давлений внутри пузырька. При больших акустических интенсивностях некоторые пузырьки в кавитационном поле могут давать излучение, подобное СЛОП, т. е. излучать только континуум [137]. Соответственно, спектр излучения СЛОП при низкой интенсивности ультразвука может содержать молекулярные полосы.

В течение последних двух лет появилось две работы [106, 107], в которых были найдены экспериментальные условия, когда в спектрах СЛОП наблюдались отдельные линии излучения возбужденных молекулярных состояний. Напомним, что отсутствие отдельных линий излучения в спектрах СЛОП являлось основным аргументом в пользу утверждения о существенно различной природе СЛОП и СЛКО.

Результаты этих работ подтверждают высказанную в работе идею о "затоплении" спектральных линий континуумом, который растет быстрее отдельных линий излучения.

Диденко с сотр. [107], исследуя СЛОП в органических жидкостях с очень низким давлением паров, что обеспечивает высокий показатель политропы и, одновременно, снижает роль процессов тушения СЛ, обнаружили молекулярные полосы излучения в в спектрах СЛОП органических жидкостей. Отдельные линии излучения были очень интенсивными при низком звуковом давлении, и становились неразличимыми от континуума при увеличении интенсивности ультразвука (и роста общей интенсивности СЛОП). Исключительное значение работы [ 107] заключается в доказательной демонстрации существования химических реакций и формирования возбужденных состояний молекул в течение СЛОП.

Независимо от результатов работы [115], Янг с сотр. [106], работая при низком звуковом давлении, максимально приближенном к порогу для СЛОП, обнаружили в спектре СЛ воды, насыщенной инертными газами, слабую линию возбужденного радикала гидроксила ОН* (310 нм). Несмотря на то, что абсолютная интенсивность линии ОН* увеличивалась при возрастании интенсивности ультразвука, ее интенсивность по отношении к континууму излучения (ОН*/континуум) уменьшалась, пока линия ОН* окончательно не исчезала под континуумом.

Недавние работы Стори и Шери [48] и Диденко с сотр. [138] показали, что вероятность достижения очень высоких температур, необходимых для того, чтобы такие высокоэнергетические процессы, как тормозное излучение и электронно-ионная рекомбинация, играли существенную роль в излучении СЛОП ограничена вследствие того, что большая часть энергии пузырька расходуется на химические реакции.

Проведя детальное теоретическое исследование влияния паров воды на СЛОП и звукохимические процессы в кавитационном пузырьке, авторы [48] предсказали, что наличие паров воды существенно снижает конечную температуру внутри пузырька за счет уменьшения показателя политропы парогазовой смеси и эндотермических реакций. Они рассчитали, что температура внутри пузырька СЛОП будет не столь высока, как предполагалось, и ограничена ~ 7000 К, т. е. является недостаточной для существенной ионизации молекул.

Авторы [138], измерив выход продуктов звукохимических реакций (ионов нитрита, радикалов гидроксила) и фотонов для СЛОП пузырька в воде, смогли оценить количественно энергию, расходуемую на процессы излучения и звукохимические реакции в течение коллапса. Расчеты [138] показали, что эндотермические реакции потребляют большую часть энергии, накапливаемой внутри пузырька, являясь главным ограничителем для роста температуры.

Таким образом, результаты [48] и [138] не поддерживают гипотезы тормозного излучения и электронно-ионной рекомбинации как источников континуума в спектрах СЛОП.

Подведем итог всему сказанному в главе 5.

Нами были получены спектры сонолюминесценции кавитационной области воды в присутствии различных благородных газов в "ближнем" и "дальнем" полях излучателя. Результаты показывают, что повышение эффективности схлопывания отдельных пузырьков (а значит, увеличение температуры внутри пузырька) приводит к росту интенсивности континуума излучения в спектрах СЛКО (особенно в области длин волн ниже 300 нм) относительно интенсивности полосы излучения возбужденного радикала гидроксила. При определенных экспериментальных условиях (высокая акустическая интенсивность, ксенон, как насыщающий газ, увеличение статического давления в растворе) полоса излучения гидроксил-радикала в спектре СЛКО воды почти исчезает. При этих условиях спектры СЛКО выглядят подобно спектрам СЛОП.

Очевидно, что высокая температура внутри пузырька (для режима СЛОП или для режима СЛКО в перечисленных условиях) делает эмиссию ОН* неразличимой от континуума. Тенденции в изменениях спектров

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

116 возможность объяснить наличие континуума и полос излучения в спектрах CJI, а также различия в спектрах сонолюминесценции воды, насыщенной различными инертными газами, и изменения, наблюдаемые в спектрах, при увеличении мощности ультразвука и гидростатического давления; б) существенную роль процессов тушения возбужденных состояний молекулярных и атомных частиц невозбужденными молекулами воды. Эффект тушения сонолюминесценции объясняет различие спектров сонолюминесценции кавитационной области воды на высокой и низкой частотах УЗ, а также различный характер зависимости соотношения интенсивностей полос излучения при Я < 300 нм и радикала ОН* (при 310 нм) от мощности ультразвука на разных частотах.

5. Впервые показано, что причиной отличий между спектрами сонолюминесценции одиночного пузырька и спектрами сонолюминесценции кавитационной области является не существенно различная природа излучения для этих двух режимов (как было принято считать), а более высокая температура в СЛОП пузырьке. Определены экспериментальные условия (высокая акустическая интенсивность, ксенон как насыщающий газ, повышенное статическое давление в растворе), при которых спектры СЛКО выглядят аналогично спектрам СЛОП, т. е. без видимой полосы излучения возбужденного гидроксил-радикала. Обнаруженные тенденции изменений в спектрах позволяют считать, что увеличение температуры внутри пузырька (для режима СЛОП или для режима СЛКО в перечисленных экспериментальных условиях) приводит к более быстрому росту континуума по сравнению с отдельными полосами излучения, и что источником континуума как в СЛОП, так и в СЖО спектрах является излучение малых молекул.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Гордейчук, Татьяна Викторовна, 2003 год

1. Walton A.J., Reynolds G.T. Sonoluminescense 1.I Adv.Phys. - 1984. - Vol. 33, No 6. - P. 595-660.

2. Suslisk K.S., Cram L.A. Sonochemistry and Sonoluminescence // Handbook of acoustics / Ed. M.J. Crocker. N.Y.: Wiley-Interscience, 1998. - P. 243-253.

3. Frenzel H., Schultes H. Lumineszenze im ultraschell-beschickten wasser // Z. Phys. Chem. Abt. B. 1934. - Vol. 27B. - P. 421-424.

4. Gaitan D.F., Crum L.A., Churh C.C., Roy R.A. Sonoluminescence and bubble dynamics for a single, stable, cavitation bubble // J. Acoust. Soc. Am. 1992. -Vol. 91, N6.-P. 3166-3181.

5. Taleyarkhan R.P., West C.D., Cho J.S., Lahey R.T., Nigmatulin R.I., Block R.C. Evidence for nuclear emission during acoustic cavitation // Science. 2002. -Vol.295. - P. 1868-1873.

6. Barber B.P., Hiller R., Arisaka K., Fetterman H., Putterman S. Resolving the picosecond characteristics of synchronous sonoluminescence // J. Acous. Soc. Am. 1992.-Vol. 91, N5.-P. 3061-3063.

7. Lohse D., Brenner M., Hildenfeldt S. Single-bubble sonoluminescence // Rev. Mod. Phys. 2002. - Vol. 74. - P. 425-484.

8. Флинн Г. Физика акустической кавитации в жидкостях // Физическая акустика / Под ред. Б. Мэзона. М.: Мир, 1967. - Ч. 1Б. - С. 7-138.

9. Маргулис М.А. Сонолюминесценция // УФН. 2000. - Т. 170, N 3. - С. 263287.

10. Кнэпп Р., Дейли Дж., Хэммит Ф. Кавитация. М.: Мир, 1974. - 687 с.

11. Plesset M.S., Prosperetti A. Bubble dynamics and cavitation // Annu. Rev. Fluid Mech. 1977. - Vol. 9. - P. 145-185.

12. Verral R.E., Sehgal C.M. Sonoluminescence // Ultrasound: Its chemical, physical and biological effects / Ed. K. Suslick. VCH, Weinheim (Germany), 1988.-P. 227-286.

13. Rayleight L. On the pressure developed in a liquid during the collapse of a spherical cavity // Philos. Mag. 1917. - Vol. 34. - P. 94-98.

14. Harway E.N., Barnes D.K., McElroy W.D., Whiteley A.H., Pease D.C. Removal of gas nuclear from liquids and surface // J. Am. Chem. Soc. 1945. -Vol. 67-P. 156.

15. Перник А.Д. Проблемы кавитации. JI.: Судпромгиз, 1963. - 335 с.

16. Minnaert М. On musical air-bubbles and the sounds of running water // Phil. Mag. 1933. - Vol. 16, N 7. - P. 235-238.

17. Blake F.G.: Ph.D. thesis. Harvard University. 1949.

18. Noltingk B.E., Neppiras E.A. Cavitation produced by ultrasonics // Proc. Phys. Soc. London. 1950. - Sect. В 63. - P. 674-685.

19. Neppiras E.A., Noltingk, B.E. Cavitation produced by ultrasonics:Teoretical conditions for the outset of cavitation // Proc. Phys. Soc. London. 1951. -Sect. В 64.-P. 1032-1038.

20. Atchley A.A., Crum L.A. Acoustic cavitation and bubble dynamics: In Ultrasound: Its Chemical, Physical and Biological Effects / Ed. K. Suslick. VCH, Weinheim (Germany), 1988. - P. 1-63.

21. Suslick K.S., Doktycz S.J., Flint E.B. On the origin of sonoluminescence and sonochemistry // Ultrasonics. 1990. - Vol. 28, N 9. - P. 280-290.

22. Иличев В.И. О влиянии коагуляции зародышей на кавитационную прочность жидкости // Акуст. журн. 1967. - Vol. 13, N 2. - Р. 300-301.

23. Агрест Э.М., Кузнецов Г.Н. Дрейф газовых каверн в неоднородном звуковом поле // Акуст. журн. 1972. - Vol. 18, N 2. - Р. 168-172.

24. Mason T.J., Lorimer J.P. Sonochemistry: Theory, Applications and Uses of Ultrasound in Chemistry / Ed. T.J. Kemp. Ellis Horwood, Chichester, UK, 1988.

25. Сиротюк М.Г. Экспериментальные исследования ультразвуковой кавитации // Мощные ультразвуковые поля / Под ред. Л.Д. Розенберга. -М.: Наука, 1968. С. 167-220.

26. Акуличев В.А. Пульсации кавитационных полостей // Мощные ультразвуковые поля / Под ред. Л.Д. Розенберга. М.: Наука, 1968. - С. 129166.

27. Розенберг Л.Д. Кавитационная область // Мощные ультразвуковые поля / Под ред. Л.Д. Розенберга. М.: Наука, 1968. - С. 221-266.

28. Plesset М. The dynamics of cavitation bubbles // J. Appl. Mech. 1949. -Vol. 16. - P. 277.

29. Poritsky H.: Proceedings of the first U.S. national congress on applied mechenics / Ed. E. Sternberg. New York, 1952. - P. 813-821.

30. Акуличев B.A., Розенберг Л.Д. О некоторых соотношения в кавитационной области // Акуст. журн. 1965. - Т. 11, N 3. - С. 287-293.

31. Акуличев В. А. Экспериментальное исследование элементарной кавитационной области // Акуст. журн. 1968. - Т. 14, N 3. - С. 337-343.

32. Сиротюк М.Г. Об энергетике и динамике кавитационной области // Акуст. журн. 1967. - Т. 13, N 2. - С. 265-269.

33. Казанцев В.Ф. Движение газовых пузырьков в жидкости под действием сил Бьеркнеса, возникающих в акустическом поле // Докл. АН СССР. 1959. -Т. 129,N 1. - С. 64-67.

34. Розенберг Л.Д., Сиротюк М.Г. Об излучении звука в жидкость при наличии кавитации // Акуст. журн. 1960. - Т. 6, N 4. - С. 478-481.

35. Агрест Э.М., Кузнецов Г.Н. Динамика распределения пузырьков по размерам в акустических полях // Акуст. журн. 1974. - Т. 20, N 3. - С. 345351.

36. Suslick K.S. The chemical effects of ultrasound // Scient. Am. 1989. Vol. 260, N 2 - P. 80-86.

37. Suslick K.S. Sonochemistry // Science. 1990. - Vol. 247. - P. 1439-1445.

38. Маргулис M.A. Исследование электрических явлений, связанных с кавитацией. II. К теории возникновения сонолюминесценции и звукохимических реакций // ЖФХ. 1985. - Т. 59. - С. 1497-1503.

39. Suslick K.S., Doktycz S.J., Flint E.B. On the origin on sonoluminescence and sonochemistry // Ultrasonics. 1990. - Vol. 28. - P. 280-290.

40. Suslick K.S., Hammerton D.A., Cline R.E., Jr. The sonochemical hot spot // J. Am. Chem. Soc. 1986. - Vol. 108, N 18. - P. 5641-5642.

41. Doktycz S.J., Suslick K.S. Interpaticle collisions driven by ultrasound // Science. 1990. - Vol. 247. - P. 1066-1069.

42. Аграиат Б.А., Башкиров В.И., Китайгородская Ю.И. Ультразвуковая очистка: Физические основы ультразвуковой технологии. М.: Наука, 1970. -165 с.

43. Макаров Л.О., Розенберг Л.Д. О механизме ультразвуковой очистки // Акуст. журн. 1957. - Т. 3, N 4. - С. 37-41.

44. Lauterborn W. Cavitation and coherent optics // Cavitation and inhomogeneities in underwater acoustics / Ed. W. Lauterborn. Berlin, Heidelberg, New York, 1980. - P. 35-41.

45. Henglein A., Gutierres M. Sonochemistry and sonoluminescence: Effect of external pressure//J. Phys. Chem. 1993. - Vol. 97, N 1. - P. 158-162.

46. Chenke P.K., Fogler H.S. Effect of pressure on the intensity and spectral distribution on the sonoluminescence of water // J. Phys. Chem. 1983. - Vol. 87, N9.-P. 1644-1646.

47. McNamara III W.B., Didenko Y.T., Suslick K.S. Sonoluminescence temperatures during multi-bubble cavitation //Nature (London). 1999. - Vol. 401. - P. 772-775.

48. Storey B.D., Szeri A.J. Water vapour, sonoluminescence and sonochemistry // Proc. R. Soc. London. Ser. A. 2000. - Vol. 456. - P. 1685-1709.

49. Sehgal C., Sutherland R.G., Verrall R.E. Sonoluminescence intensity as a function of bulk solution temperature // J. Phys. Chem. 1980. - Vol. 84. - P. 525528.

50. Gabrielly I., Iernetti G., Lavenia A. Sonoluminescence and cavitation in some liquids// Acustica. 1967. - Vol. 18. - P. 173-179.

51. Диденко Ю.Т., Настич Д.Н., Пугач С.П., Половинка Ю.А., Квочка В.И. Спектры сонолюминесценции воды при различных температурах // ЖФХ. -1994. Т. 68, N 11. - С. 2080-2085.

52. Hickling R. Effects of thermal conduction in sonoluminescence // J. Acoust. Soc. Am. 1963. - Vol. 35, N 7. - P. 967-974.

53. Young F.R. Sonoluminescence from water containing dissolved gas // J. Acoust. Soc. Am. 1976. - Vol. 60, N 1. - P. 100-104.

54. Ciuti P., Iernetti G., Tomasini F. Pulsed ultrasonic cavitation. Part IV: Light emission in different gas-water systems //Acustica. 1991. - Vol. 73. - P. 277-282.

55. Didenko Y.T., Pugach S.P. Spectra of water sonoluminescence // J. Phys. Chem. 1994. - Vol. 98, N 39. - C. 9742-9749.

56. Taylor K.J, Jarman P.D. The spectra of sonoluminescence // Aust. J. Phys. -1970. Vol. 23, No 3. - P. 319-334.

57. Sehgal C., Sutherland R.G., Verrall R.E. Optical spectra of sonoluminescence from transient and stable cavitation in water saturated with various gases // J. Phys. Chem. 1980. - Vol. 84, N 4. - P. 388-395.

58. Didenko Y.T., Gordeychuk T.V., Koretz V.L. The effect of ultrasound power on water sonoluminescence // J. Sound and Vibration 1991. - Vol. 147, No 3. -P. 409-416.

59. Маргулис M.A. Звукохимические реакции и сонолюминесценция. -М.: Химия, 1986. -288 с.

60. Маргулис М.А., Акопян В.Б. Экспериментальное исследование зависимости скорости звукохимических реакций и сонолюминесценции от интенсивности ультразвуковых волн // ЖФХ. 1978. - Т. 52, N 3. - С. 601-604.

61. Marinesco N., Trillat J.J. Action des ultrasons sur les plaques photographiques // Proc. R. Acad. Sci. Amsterdam. 1933. - Vol. 196. - P. 858-860.

62. Harvey E.N. Sonoluminescence and sonic chemiluminescence П J. Am. Ceram. Soc. 1939. - Vol. 61. - P. 2392-2398.

63. Moss W.C., Clarke D.B., Young D.A. Calculated pulse widths and spectra of a single sonoluminescing bubble // Science. 1997. - Vol. 276. - P. 1398-1401.

64. Hilgenfeldt S., Grossmann S., Lohse D. A simple explanation of light emission in sonoluminescence // Nature (London). 1999. - Vol. 398. - P. 402-405.

65. Левшин В.Л., Ржевкин С.Н. К вопросу о механизме свечения жидкостей при воздействии ультразвука // ДАН СССР. 1937. - Т. 16. - С. 407-412.

66. Френкель Я.И. Об электрических явлениях, связанных с кавитацией, обусловленной ультразвуковыми колебаниями в жидкости // ЖФХ. 1940. -Т. 14. - С. 305-308.

67. Degrois М., Baldo P. A new electrical hypothesis explaning sonoluminescence, chemical actions and other aspects, produced in gaseous cavitation // Ultrasonics. -1974.-Vol. 12.-P. 25-28.

68. Маргулис M.A. Исследование электрических явлений, связанных с кавитацией. I.06 электрических теориях химического и физико-химического действия ультразвука // ЖФХ. 1981. - Т. 55, N 1. - С. 154-158.

69. Sehgal С., Verrall R.E. A review of the electrical hypothesis of sonoluminescence // Ultrasonics. 1982. - Vol. 20. - P. 37-37.

70. Sehgal C., Sutherland R.G., Verrall R.E. Sonoluminescence from aqueus solutions of Br2 and I2 // J. Phys. Chem. 1981. - Vol. 85, N 4. - P. 315-317.

71. Диденко Ю.Т., Корец В.Л., Пугач С.П. Спектры сонолюминесценции водного раствора хлорида натрия. Владивосток, 1989. - 11с. - Деп. в ВИНИТИ. №3178.

72. Диденко Ю.Т., Корец В.Л., Пугач С.П. Спектры сонолюминесценции водных растворов хлоридов кальция и магния в атмосфере аргона и ксенона. Владивосток, 1989. - 15 с. - Деп. в ВИНИТИ. № 3176.

73. Чмиленко Ф.А., Бакланов А.Н. Определение щелочных и щелочноземельных элементов в поваренной соли и хлориде натрия методом сонолюминесценции // ЖАХ. 2000. - Т. 55, N 12. - С. 1281-1284.

74. Маргулис М.А. Исследование электрических явлений, связанных с кавитацией. II. К теории возникновения сонолюминесценции и звукохимических реакций // ЖФХ. 1985. - Т. 59. - С. 1497-1503.

75. Flint Е.В., Suslick K.S. Sonoluminescence from nonaqueous liquids: emission from small molecules // J. Am. Chem. Soc. 1989. - Vol. Ill, No 18. - P. 69876992.

76. Диденко Ю.Т. О механизме возникновения сонолюминесценции воды // Оптика и спектроскопия. 1994. - Т. 76, N 6. - С. 959-964.

77. Антропов Л.И. Теоретическая электрохимия. М., 1984. - 519 с.

78. Suslick K.S., Kemper К.А. Abstr. Third Meeting of the Europ. Soc. Sonochem. Portugal. - 1993. - P. 106-107.

79. Barber B.P., Putterman S.J. Light scattering of the repetitive supersonic implosion of a sonoluminescecing bubble // Phys. Rev. Let. 1992. - Vol. 69, N26. - P. 3839-3842.

80. Flint E.B., Suslick K.S. The temperature of cavitation // Science. 1991. - Vol. 253. - P. 1397-1399.

81. Gunther P., Zeil W., Grisar U., Heim E.Z. Experiments on sonoluminescence of aqueous solutions //Electrochem. 1957. - Vol. 61. - P. 188-201.

82. Srinivasan D., Holroyd L.V. Optical spectrum of the sonoluminescence emitted by cavitated water // J. Appl. Phys. 1961. - Vol. 32, N 3. - P. 446-453.

83. Prudhomme R.O., Guilmart Th. Photogenese Ultraviolette par Irradiation de L'eau en Presence des Gas Rares II J. Chim. Phys. 1957. - Vol. 45. - P. 336.

84. Griffing V. The chemical effects of ultrasonics // J. Chem. Phys. 1952. -Vol. 20, N 6. - P. 939-942.

85. Jarman P. Sonoluminescence: a disscusion // J. Acoust. Soc. Am. 1960. -Vol. 32. - P. 1459.

86. Matula T.J., Crum L.A. Sonoluminescense: Shoking revelations // Science. -1997. Vol. 276. - P. 1348-1349.

87. Sehgal С., Sutherland R.G., Verrall R.E. Sonoluminescence of NO- and N02 -saturated water as a probe of acoustic cavitation // J. Phys. Chem. 1980. - Vol. 84, N4. - P. 396-401.

88. Sehgal C., Sutherland R.G., Verrall, R.E. Selective quenching of species that produced sonoluminescence // J. Phys. Chem. 1980. - Vol. 84, N 5. - P. 529-531.

89. Didenko Y.T., Gordeychuk T.V., Koretz V.L. The effect of ultrasound power on water sonoluminescence // J. Sound Vibr. 1991. - Vol. 147, No 3. - P. 409416.

90. Saksena Т.К., Nyborg W.L. Sonoluminescence from stable cavitation // J. Chem. Phys. 1970. - Vol. 53, N 5. - P. 1722-1734.

91. Suslick K.S., Flint E.B. Sonoluminescence from non-aqueous liquids //Nature (London). 1987. - Vol. 330. - P. 553-555.

92. Barber B.P., Hiller R.A., Lofstedt R., Putterman S.J., Weninger K.R. Defining the unknowns of sonoluminescence // Phys. Rep. 1997. - Vol. 281. - P. 65-143.

93. Barber B.P., Putterman S.J. Observation of synchronous picosecond sonoluminescence //Nature (London). 1991. - Vol. 352. - P. 318-320.

94. Hiller R., Putterman S.J., Barber B.P. Spectrum of synchronous picosecond sonoluminescence // Phys. Rev. Lett. 1992. - Vol. 69, N 8. - P. 1182-1184.

95. Смородов E.A., Курочкин A.K., Валитов Р.Б., Маргулис М.А. Исследование механизма сонолюминесценции. II. Изучение формы светового импульса сонолюминесценции // ЖФХ. 1986. - Т 60. - С. 1234.

96. Gompf В., Gunther R., Nick G., Pecha R., Eisenmenger W. Resolving sonoluminescence pulse width with time-correlated single photon counting // Phys. Rev. Lett. 1997. - Vol. 79, N 7. - P. 1405-1408.

97. Hiller R., Weninger K., Putterman S.J., Barber B.P. Effect of noble gas doping in single-bubble sonoluminescence // Science. 1994. - Vol. 266. - P. 248-250.

98. Matula T.J., Roy R.A., Mourad P.D., McNamara III W.B., Suslick K.S. Comparison of multibubble and single-bubble sonoluminescence spectra // Phys. Rev. Lett. 1995. - Vol. 75, N 13. - P. 2602-2605.

99. Weninger K.R., Hiller R.A., Barber B.P., Lacoste D., Putterman S.J. Sonoluminescence from single bubbles in nonaqueous liquids—new parameter space for sonochemistry // J. Phys. Chem. 1995. - Vol. 99. - P. 14195.

100. Lohse D., Brenner M.P., Dupont T.F., Hilgenfeldt S., Johnston B. Sonoluminescing air bubbles rectify argon // Phys. Rev. Lett. 1997. - Vol. 78, N7. - P. 1359-1362.

101. Crum L.A. Sonoluminescence // Phys. Today. 1994. - Vol. 47. - P. 22-29.

102. Bernstein L., Zakin M. Confined electron model for single bubble sonoluminescence // J. Phys. Chem. 1995. - Vol. 99. - P. 14619-14627.

103. Маргулис M.A., Дмитриева А.Ф. Тушение сонолюминесценции различными добавками // ЖФХ. 1992. - Т. 66, N 5. - С. 1409-1413.

104. Sehgal С., Steer R.P., Sutherland R.G., Verrall R.E. Sonoluminescence of aqueous solutions // J. Phys. Chem. 1977. - Vol. 81, N. 26. - P. 2618-2620.

105. Didenko Y.T., McNamara III W.B., Suslick K.S. Temperature of multibubble sonoluminescence in water // J. Phys. Chem. A 1999. - Vol. 103. - P. 1078310788.

106. Young J.B., Nelson J.A., Kang W. Line emission in single bubble sonoluminescence // Phys. Rev. Lett. - 2001. - Vol. 86, N 12. - P. 2673-2676.

107. Didenko Y.T., McNamara III W.M., Suslick K.S. Molecular emission from single bubble sonoluminescence // Nature (London). - 2000. - Vol. 407. -P. 877-879.

108. Гордейчук T.B., Диденко Ю.Т. Ячейка для исследования спектров сонолюминесценции: Удостоверение на рац. предложение № 97/3 от 17.10.1988 г.

109. Mead E.L., Sutherland R.G., Verrall R.E. The effect of ultrasound on water in the presence of dissolved gases // Can. J. Chem. 1976. - Vol. 54, No 7. -P. 1114-1120.

110. Маргулис М.А., Грундель JI.M. Исследование ультразвукового свечения вблизи порога кавитации. I. Возникновение предпорогового свечения жидкостей в ультразвуковом поле // ЖФХ. 1981. - Т. 55, N 3. - С. 687-691.

111. Didenko Y.T., Gordeychuk T.V., Koretz V.L. Effect of ultrasound power on spectral distribution and sonoluminescence intensity of water: Abstr. IUTAM Sympos. on Adiabatic Waves in Liquid vapor Systems. - Gottingen. - 1989. -P. 13-15.

112. Диденко Ю.Т., Гордейчук T.B., Корец B.JI. Влияние мощности ультразвукового облучения на спектральный состав и интенсивность сонолюминесценции воды. Владивосток, 1989. - 12 с. - Деп. в ВИНИТИ. №3177.

113. Didenko Y.T., Pugach S.P., Gordeychuk T.V. The spectra of cavitation light emission: Proc. Int. Sympos. "Cavitation-95". Deauville, France. - 1995. - P. 313319.

114. Didenko Y.T., Gordeychuk T.V. .Multibubble sonoluminescence spectra of water which resemble single bubble sonoluminescence // Phys. Rev. Lett. 2000. -Vol. 84, N24. - P. 5640-5643.

115. Гордейчук T.B. Влияние статического давления на спектры сонолюминесценции воды кавитационной области // Электронный журнал "Исследовано в России". 2002. - Т. 131. - С. 1472-1475.

116. Гордейчук Т.В., Диденко Ю.Т., Пугач С.П. Спектры сонолюминесценции воды на высокой и низкой частотах ультразвука // Акуст. журн. 1996. - Т. 42, N 2. - С. 274-275.

117. Didenko Y.T., Pugach S.P., Gordeychuk T.V. The spectra of water sonoluminescence: The effect of ultrasound frequency: Abstr. of the 4th Meeting of the EES. Blankenberg, Belgium. - 1994. - P. 23-24.

118. Диденко Ю.Т., Пугач С.П., Гордейчук Т.В. Спектры сонолюминесценции воды: влияние мощности ультразвукового облучения // Оптика и спектроскопия. 1996. - Т. 80, N 6. - С. 913-919.

119. Didenko Y.T., Pugach S.P., Gordeychuk T.V. Ultrasound power effects on water sonoluminescence: Abstr. of the 2nd Int. Sympos. on Cavitation. Tokyo, Japan. - 1994. - C. 287-291.

120. Weninger K.R., Camara C.G., Putterman S.J. Observation of bubble dynamics within luminescent cavitation clouds: Sonoluminescence at the nano-scale // Phys. Rev. E. 2000. - Vol. 63. - P.016310 - 016310.

121. Gordeychuk T.V., Didenko Y.T., Suslick K.S. Spectra of multibubble water sonoluminescence: Abstr. of the 6th Meeting of the EES. Rostock-Warnemunde, Germany. - 1998. - P. 60.

122. Sehgal C., Steer R.P., Sutherland R.G., Verrall R.E. Sonoluminescence of argon-saturated alkali metal salt solutions as a probe of acoustic cavitation // J. Phys. Chem. 1980. - Vol. 84, N 5. - P. 529-531.

123. Герцберг Г. Электронные спектры и строение многоатомных молекул. -М.: Мир, 1969. 772 с.

124. Engel V., Meijer G., Bath A., Andersen P., Schinke R. The С —» A emission in water: Teory and experiment // J. Chem. Phys. 1987. - Vol. 87, N 8. - P. 43104314.

125. Смирнов Б.М. Эксимерные молекулы // УФН. 1983. - Т. 139, N 1. -С. 53-81.

126. Lemair J.L., Tchang-Brillet W.U.L., Shafizadeh N., Rostas F., Rostas J. Observation of an excimer emission band of the argon-hydroxyl (ArOD) van der Waals molecule // J. Chem. Phys. 1989. - Vol. 91, N 11. - P. 6657-6663.

127. Kaneko M., Mori Y., Tanaka I. Electronic quenching and rotational rate of2 "b

128. OH* (z£ ) produced by vacuum-ultraviolet photodecomposition of water // J. Chem. Phys. 1968. - Vol. 48, N 10. - P. 4468-4473.1. ЛИТЕРАТУРА128

129. Кондратьев В.Н., Никитин Е.Е. Кинетика и механизм газофазных реакций. М., 1974. - 558 с.

130. CRC hardbook of thermophysical and thermochemical data / Eds. D.R. Lide, H.V. Kehiain. CRC Press Boka Raton, 1978.

131. Didenko Y.T., McNamara III W.B., Suslick K.S. Effect of noble gases on sonoluminescence temperatures during multibubble cavitation // Phys. Rev. Lett. -2000. Vol. 84, N 4. - P. 777-780.

132. Young F.R. Sonoluminescence from water containing dissolved gases // J. Acoust. Soc. Am. 1976. - Vol. 60, N 1. - P 100.

133. Hiller R., Putterman S.J., Barber B.P. Spectrum of synchronous picosecond sonoluminescence // Phys. Rev. Lett. 1992. - V.69, N 8. - P. 1182-1184.

134. Flinn H.J., Church C.C. Transient pulsations of small gas bubbles in water // J. Acoust. Soc. Am. 1988. - Vol. 84, N 3. - P. 985-998.

135. Hiller R.A., Putterman S.J., Weninger K.R. Time-resolved spectra of sonoluminescence // Phys. Rev. Lett. 1998. - Vol. 80, N 5. - P. 1090-1093.

136. Dieke G.H., Crosswhite H.M. The ultraviolet bands of OH. Fundamental data // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 1962. - Vol. 2. - P. 97-199.

137. McNamara III W.B., Didenko Y.T., Suslick K.S. Sonoluminescence temperatures during multi-bubble cavitation // Nature (London). 1999. -Vol. 401. - P. 772-775.

138. Yasui K. Single-bubble and multibubble sonoluminescence // Phys. Rev Lett. 1999. - Vol. 83, N 11. - P. 4297-4300.

139. Didenko Y.T., Suslick K.S. The energy efficiency of formation of photons, radicals and ions during single-bubble cavitation // Nature. 2002. - Vol. 418. -P. 394 - 397.