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了(liǎo)解(jiě)一(yī)下(xià)什麼是超聲波提取(qǔ)機的(dí)空(kōng)化效應(yīng)
高(gāo)頻振蕩(dàng)信號,通(tōng)過超聲(shēng)波換能器(qì)轉(zhuǎn)換成(chéng)高頻(pín)機械振蕩(dàng)(既(jì)超(chāo)聲波(bō))而(ér)傳播到(dào)介(jiè)質(既(jì)清(qīng)洗(xǐ)液)中,超聲(shēng)波(bō)在清(qīng)洗(xǐ)液中的輻(fú)射,使液(yè)體(tǐ)振動(dòng)而產(chǎn)生(shēng)數(shù)以(yǐ)萬(wàn)計的微(wēi)小(xiǎo)氣(qì)泡(pào),這些(xiē)氣(qì)泡(pào)在超聲(shēng)波縱向傳播形成(chéng)的負壓區(qū)產生(shēng),生長,而(ér)在(zài)正(zhèng)壓區(qū)迅速(sù)閉(bì)合,這種被稱(chēng)為(wéi)空化效應。
在(zài)空化(huà)的基本效應(yīng)中(zhōng),還(huán)有許多(duō)其(qí)他有(yǒu)趣(qù)的(dí)現象(xiàng)。如,從(cóng)能量放大的角(jiǎo)度(dù)來(lái)看,一(yī)個(gè)聲(shēng)壓(yā)幅(fú)值(zhí)為0.1MPa的(dí)超(chāo)聲(shēng),可(kě)在水中產生聲致發光,此(cǐ)壓(yā)力(lì)相應(yīng)於能(néng)量密度(dù)約(yuē)為2.2J/cm3 ,或4×10-10eV/分子(zǐ)(eV為電子伏(fú)特單(dān)位,1eV=1.6021892×10-19J)。而證(zhèng)明,伴隨聲(shēng)發光的(dí)光子(zǐ)具有超過6eV的(dí)能(néng)量。故聲波產生發(fā)光的(dí)能量放(fàng)大(dà)近似(sì)於1.5×1010。作為對(duì)比,考慮一個熱(rè)能(néng)中子(zǐ)引起(qǐ)可(kě)分裂同(tóng)位素(sù)鈾的(dí)情況,中(zhōng)子(zǐ)具有(yǒu)約(yuē)0.025eV的(dí)能量(liáng),它引起(qǐ)裂變(biàn)釋(shì)放能量(liáng)約為(wéi)200MeV,則其(qí)能量放大(dà)能力僅為(wéi)0.8×1010!
又如,一個在(zài)剛性界麵作形(xíng)變(biàn)振(zhèn)動的氣(qì)泡,實驗(yàn)表明,在其閉合(hé)階段,會(huì)產生通過氣泡(pào)中心,突破(pò)泡壁(bì),衝(chōng)向(xiàng)界(jiè)麵的射(shè)流。同(tóng)時(shí)也(yě)引起周(zhōu)圍液(yè)體的衝(chōng)流。
再從(cóng)泡內(nèi)能(néng)量(liáng)密度看,氣泡快速閉合(hé)到微(wēi)米(mǐ)級小(xiǎo)泡內(nèi),其密(mì)集(jí)度可(kě)超過1012。美國 Los Alamos 國(guó)家(jiā)實(shí)驗室進行空化和(hé)微(wēi)聚(jù)變(biàn)(Micro-Fusion)實驗。在(zài)重水(D2O)中,伴隨(suí)超(chāo)聲(shēng)空(kōng)化有異常發熱(rè)並產(chǎn)生了(liǎo)3He和(hé)4He核粉塵。反應(yīng)率(shuài)為(wéi)1012-1013Rx/s。
還有(yǒu),從降(jiàng)溫(wēn)速度(dù)看(kàn),氣泡(pào)崩塌之後,泡(pào)內"熱點(diǎn)"驟然冷卻,冷(lěng)卻(què)速(sù)度(dù)達108 K/s。這相當(dāng)於金(jīn)屬熔漿放入液(yè)氮(dàn)的急劇冷卻(què)速(sù)率。