Observation of Fluorescence Emissions from Single-Bubble Sonoluminescence in Water doped with Quinine
声致发光是一种将声音转换为光的现象。详细的机制以及能量聚焦潜力尚未完全探索和理解。到目前为止，只观察到可见光子，而紫外线范围内的发射仅被推断。将荧光染料奎宁掺入稀硫酸溶液中，可以将高能光子转换成衰减常数较慢的可见光子。这些声致发光和荧光发射被同时观察到，并且这两种模式的发射信号可以通过它们各自的时序分布来区分。计划使用这种技术作为诊断工具，定量研究紫外线和其他高能量的声致发光发射进行了讨论。
2005-12-07 physics.atom-ph physics.flu-dyn
Modeling the dynamics of single-bubble sonoluminescence
声致发光（SL）是声能（部分）转化为光的现象。它可以通过液体介质中的许多或仅一个气泡发生，从而产生术语多气泡声致发光和单气泡声致发光（MBSL和SBSL）。在过去的几年里，已经提出了一些模型来解释这一现象，但仍然没有完整的理论发光机制（特别是在SBSL的情况下）。在这项工作中，我们将不解决这个更复杂的特定问题，但只提出了一个简单的模型描述的声致发光气泡的动力学行为，在SBSL的情况下。使用简单的数值技术在软件Matlab中，我们讨论的解决方案，考虑各种可能性的一些参数：液体的压缩性，表面张力，粘度和气体的类型。该模型可用于在本科生或研究生水平的物理课程的声致发光的介绍性研究，以及一个相当清晰的例子，表现出大的非线性的物理系统。
2014-07-18 physics.class-ph physics.ed-ph physics.flu-dyn
Observation of Nonclassical Photon Statistics in Single-Bubble Sonoluminescence
在一组特定条件下，液体内的空化气泡可以被捕获在超声驱动的驻波的波腹中，并周期性地发射可见光子（1，2）。这种将声音转换为光的现象，称为声致发光，可以用肉眼看到，并发生在多泡或单泡状态。声致发光辐射光谱分析将大约6,000开尔文的温度归因于气泡（3-5）-接近太阳表面温度。在过去的几十年里，气泡动力学、热力学和其他物理化学性质得到了很好的探索和研究（6-8）。尽管提出了几种理论，如热（黑体辐射）模型（9-11），冲击波理论（12），相变辐射（13，14）和真空量子电动力学（15，16），声致发光的基本物理至今仍然是一个谜。在这里，我们实验研究了单泡声致发光（SBSL）发射光子的光子数统计，采用两种截然不同的技术，即，测量多光子相关性和光子数（使用光子数分辨探测器）。我们的研究结果表明，从SBSL发射的光子具有亚泊松统计，表明SBSL的非经典性质。我们观察到的发射光子的亚泊松统计可能有助于解释SBSL的物理。此外，考虑到非经典光源在量子技术中的重要性，这一发现将是一个令人兴奋的里程碑，为明亮的量子光子学源铺平道路。
2022-03-21 physics.flu-dyn physics.optics quant-ph
The Sound of Sonoluminescence
考虑水中气泡在单泡声致发光（SBSL）条件下的亚音速气液界面运动，非微扰地计算其发射声场。声发射是主要的阻尼机制，我们也实现了非微扰声阻尼的Rayleigh-Plesset方程的界面运动。我们数值计算气泡破裂过程中发出的声脉冲，并比较非微扰和微扰的结果，表明通常的微扰描述导致高估的最大表面速度和最大声压。完整SBSL循环的半径与时间关系看似不受影响。
1997-12-09 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Beamed UV sonoluminescence by aspherical air bubble collapse near liquid-metal microparticles
用UV-C波段紫外光照射是对被病原体如细菌和病毒污染的水进行消毒的最常用的方法之一。声致发光，即水中气泡的声致破裂所发出的光，是产生UV-C光的有效手段。然而，因为在大量水中塌陷的球形气泡产生各向同性辐射，所以所产生的UV-C光通量不足以消毒。在这里，我们表明，我们可以创建一个紫外光束从非球面气泡崩溃附近的镓基液体金属微粒。该光束垂直于金属表面，并且由声致发光光与金属的UV等离子体激元模式的相互作用引起。我们计算出，这样的光束可以产生超过$10$ mJ/cm $^2$的能量密度，这足以不可逆地将大多数常见的病原体在浊度超过$5$浊度单位的水中杀灭。
2019-05-16 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Single Bubble SonoLuminescence of Particles model
单泡声致发光是一种现象，其中捕获在液体中的蒸汽泡通过发光而破裂。众所周知，气泡内的温度取决于半径，在坍缩期间，温度可以达到数千开尔文，并且光将通过气泡内的电离气体的辐射而发射。因此，研究表明，在某些情况下，既没有观察到内爆激波，也没有观察到等离子体，温度也不足以解释观察到的光谱。单泡声致发光仍然是一个研究课题。在这项研究中，我们认为气泡是一个盒子，其中来自分子解离的自由粒子（特别是电子）被捕获并限制在气泡内。这种限制允许粒子在坍缩过程中获得一些能量，这些能量以光的形式损失，并且也被认为是与气泡结合，就像电子与原子核结合一样。因此，对于气泡来说，粒子的能量可以被认为是可以量化的，并且利用量子理论，通过提出一些假设，可以很好地确定它们的能量。如果气泡是球形的，能量在物理上是可以接受的。实验观察到该模型的球形气泡在坍缩阶段而不是在后反弹阶段发光的必要条件，解释了为什么气泡在坍缩阶段发光而不是在后反弹阶段发光，在后反弹阶段，气泡可以更小，并构成了对颗粒单气泡声致发光模型的验证。为了应用粒子的单泡声致发光模型，我们考虑了无电子粒子的质量。我们注意到，时间和能量之间的间隔（可以被认为是气泡发出一些光的持续时间）是皮秒的量级，与实验观察到的最短脉冲的量级相同。
2018-04-10 cond-mat.other physics.class-ph physics.flu-dyn
Sonoluminescence: Nature's Smallest BlackBody
声致发光气泡发出的光的光谱与黑体的光谱非常吻合。此外，发射半径可以小于光的波长。结果，声致发光理论进行了讨论。
2000-09-15 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Peculiarities of localization of several sonoluminescent bubbles in spherical resonators
在玻璃壁声球谐振器中，利用外加超声源在水中产生1、2、4和6个声致发光气泡。理论研究表明，考虑到外部和内部谐振器表面上的接触介质的速度和压力相等，可以以良好的精度描述所观察到的激励频率。在描述多气泡局域化的特征时，指出了考虑角动量算符非零自值振荡的必要性。为了解释在两个气泡声致发光的情况下气泡之间的奇怪的小距离，已经提出了以下可能的解释：a）具有奇异角动量的模式的空间分裂的机制和b）当一个气泡被捕获到由高频振动产生的声陷阱中时的二次激发的机制，当另一个气泡声致发光发生时同时产生。
2004-01-14 physics.flu-dyn
A Scalable Time-Based Molecular Dynamics Approach for Simulating Single-Bubble Sonoluminescence
Vanderbilt University（范德堡大学）
提出一种可扩展的时间分子动力学框架，通过集成Lennard-Jones和阻尼移位力库仑相互作用模拟单泡声致发光，引入系综粒子缩放形式将模拟粒子数降低四个数量级，发现电离是峰值温度的主要调节因子。
2026-06-26 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Nature of Sonoluminescence: Noble Gas Radiation Excited by Hot Electrons in "Cold" Water
我们表明，强电场发生在水中的表面附近的崩溃的气泡，因为挠曲电效应可以引起动态电击穿在微米大小的区域附近的气泡，并考虑的情况下的SBSL。场景是：（i）在气泡不完全破裂的最后阶段，气泡表面附近的水中的压力梯度具有这样的值和符号，即由挠曲电效应产生的电场超过水的动态电击穿的阈值场，并且被引导到气泡中心;（ii）由于气泡表面附近的水分子的热电离而产生移动电子;（iv）这些热电子将溶解在水中的稀有气体原子转移到高能激发态，这些态之间的光学跃迁在水的透明窗口中产生SBSL紫外闪光;（v）击穿可重复数次，紫外线闪光的功率和持续时间由击穿的多重性决定。SBSL光谱被发现类似于黑体光谱，其中温度由热电子的有效温度给出。当作出实际的估计时，发现SBSL的脉冲能量和一些其他特性与实验数据一致。
2000-03-22 physics.flu-dyn physics.optics
Sonoluminescence and sonochemiluminescence from a microreactor
衬底上的微加工凹坑可用于使暴露于超声场的液体中的微气泡成核和稳定。在合适的条件下，这些气泡的破裂可以导致光发射（声致发光，SL）。气泡破裂过程中产生的羟基自由基（OH*）可以与鲁米诺反应产生光（声致化学发光，SCL）。SL和SCL强度记录了几个制度的压力振幅（低和高的声功率级）在一个给定的超声波频率（200 kHz）的纯水，鲁米诺和丙醇水溶液。研究了凹坑的各种排列，凹坑的数量从没有凹坑（与经典的超声反应器相当）到三个凹坑。在存在一个以上凹坑的情况下，在高压状态下，喷射的微泡组合成线性（两个凹坑）或三角形（三个凹坑）的气泡云（流光）。在所有的情况下，坑是存在于基板上，SL被加强，并在低和高功率水平的坑的数量增加。为了使SL发射区域成像，在类似条件下使用氩（Ar）饱和水。从丙醇水溶液（50 mM）的SL排放提供了瞬时气泡空化的证据。含有0.1 mM鲁米诺的溶液也被用来证明通过获得SCL发射区域的自由基产生。
2012-08-03 physics.chem-ph physics.flu-dyn
Transition Radiation and the Origin of Sonoluminescence
Liberati等人[quant-ph/9904013]已经表明，具有时间依赖性折射率的电介质可以产生光子。我们指出，一个自由电荷与这样的介质相互作用将发射量子力学修改的跃迁辐射，其中将存在任意奇数个光子。激发的原子电子也将呈现类似的修改的发射光谱。这种效应可以与声致发光一起直接观察到。
2000-03-20 hep-th physics.flu-dyn quant-ph
Comment on Mie Scattering from a Sonoluminescing Bubble with High Spatial and Temporal Resolution [Physical Review E 61, 5253 (2000)]
声致发光（SL）存在的一个关键参数是相对于SL的时间，在该时间处，声能从塌陷的气泡辐射。光散射是达到这个量的一种途径。我们不同意Gompf和Pecha的说法，即高度压缩的水导致散射光的最小值出现在SL之前700 ps，这种效应导致高估了气泡壁速度。我们讨论了潜在的文物，在他们的实验安排，并纠正他们以前的实验米氏散射的描述。
2000-09-29 physics.flu-dyn physics.optics
Vapor compression and energy dissipation in a collapsing laser-induced bubble
本研究利用水氨溶液中单空化泡实验，发现更高蒸汽压会阻碍溃灭、降低总能量耗散并促进球形溃灭，同时证实蒸汽被压缩且冲击波发射并非主导耗散机制，为工程与生物医学高效利用空化提供了新见解。
2024-03-22 physics.flu-dyn
The Gilmore-NASG model to predict single-bubble cavitation in compressible liquids
将Gilmore模型与Noble-Abel-stiffened-gas（NASG）状态方程相结合，得到一个基于真实气体热力学的预测球形气泡膨胀和坍缩的简单模型。NASG状态方程解决了与常用的Tait液体状态方程相关的温度不准确性，因此，可以提供空化期间气泡内容物和周围液体的可压缩和热效应的一致描述。在详细推导了所提出的Gilmore-NASG模型后，通过与气泡破裂相关的单气泡气穴现象以及与声致发光相关的频率和振幅区域的声激励驱动的结果，强调了经典Gilmore-Tait模型与所提出的模型之间的差异。高强度聚焦超声和冲击波碎石术。特别是对于快速和剧烈崩溃的气泡，可以观察到的气泡行为之间的建议Gilmore-NASG模型和经典的Gilmore-Tait模型的显着差异。Gilmore-NASG模型能够同时预测气体、蒸汽和液体中的可靠压力和温度值，这使得所提出的模型对于声化学和生物医学应用特别有吸引力。
2020-08-21 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Nonlinear energy loss in the oscillations of coated and uncoated bubbles: Role of thermal, radiation damping and encapsulating shell at various excitation pressures
本文提出了一个简单的考虑液体可压缩性影响的涂层气泡广义模型。然后将GM与考虑热效应的非线性常微分方程耦合。从气泡液体的质量和动量守恒方程出发，利用GM模型，推导了热阻尼（Td）、辐射阻尼（Rd）引起的能量耗散以及液体和涂层粘性耗散（Ld）和Cd引起的非线性压力相关项。在$0.25f_r-2.5f_r$（$f_r$是气泡共振）的频率范围内和各种声压（1 kPa-300 kPa）下，求解了未涂覆和涂覆2- 20个$μm$气泡的耗散能量。在每种情况下，对空气和C3 F8气芯的热效应进行了研究。对于具有空气气核和直径大于4 $μm$的未涂覆气泡，热阻尼是最强的阻尼因子。当压力增加时，Rd的贡献增长得更快，并成为压力相关共振频率（例如基波和超谐波共振）的主要阻尼机制。对于涂层气泡，Cd是最强的阻尼机制。随着压力的增加，Rd比Ld和Td对阻尼的贡献更大。在气泡的情况下，随着压力增加，线性热模型大大偏离非线性模型，并且精确建模需要包括完整的热模型。然而，对于通常用于医疗超声的直径为1-8 $μm$的涂覆的C3 F8气泡，即使在较高的压力下，热效应也可以忽略。我们表明，散射阻尼比（STDR），作为造影剂的气泡的有效性的措施，是压力依赖性的，可以最大限度地为特定的频率范围和压力。
2019-09-19 physics.app-ph physics.flu-dyn
Photon Bubble Turbulence in Cold Atom Gases
湍流辐射流在具有强的、非相干的光-物质相互作用的系统中是常见的。在天体物理学的背景下，光子泡湍流被认为是增强辐射传输的关键机制，其重要性已被广泛断言为各种高能物体，如吸积盘和大质量恒星。我们在这里证明，类似的条件下，密集的天体物理对象可以获得在大型云的冷原子驱动接近尖锐的电子共振。通过访问空间分辨的原子密度，我们能够识别光子泡不稳定性和由此产生的光子泡湍流的制度。我们还开发了一个理论模型，描述了光子和原子气体的耦合动力学，它准确地描述了湍流制度的统计特性。因此，这项研究开启了在冷原子实验中模拟辐射主导的天体物理系统的可能性。
2021-07-05 astro-ph.SR physics.atom-ph physics.flu-dyn
