12.2.4.3. Сонолюминесценция
Явление сонолюминесценции состоит в излучении света средой, облучаемой ультразвуком и, как полагают, может служить индикатором активности нестационарной кавитации, хотя механизм свечения до сих пор до конца не понят.
Образование вуали на фотопластинках под. воз действием ультразвука впервые описали Маринеску и Триллат [81] в 1933 г., а объяснение, что это явление обусловлено свечением жидкости, вызванным ультразвуком (сонолюминесценцией), предложили в 1934 г. Френцель и Шультес [40].
Первые работы по сонолюминесценции состояли в прямом наблюдении световых вспышек после адаптации зрения к темноте. В водопроводной воде люминесценция еле различима, но может быть усилена при добавлении четыреххлористого углерода и насыщении воды инертными газами. В более поздних работах использовались чувствительные фотоумножители. Установлены следующие свойства сонолюминесценции:
1) сонолюминесценция уменьшается при увеличении частоты ультразвука и не наблюдается на частотах выше 2 МГц [37];
2) сонолюминесценция возникает при определенной пороговой интенсивности ультразвука и далее возрастает приблизительно пропорционально увеличивающейся интенсивности [51, 111], но может исчезнуть полностью при достижении достаточно высокой интенсивности [96];
3) сонолюминесценция уменьшается при увеличении внешнего давления [61, 113];
4) сонолюминесценция уменьшается при возрастании температуры среды.
Ранние теории объясняли возбуждение сонолюминесценции разрывом сплошности жидкости. Более поздние теории согласуются с представлением о росте пузырьков из зародышей, находящихся в жидкости. Обзор этих теорий выполнен Финчем [37]. Возникновение сонолюминесценции объясняется электрическими явлениями (см., например, [24]) или тепловым механизмом. В работах Нолтингка и Неппираса [103, 104] предложена гипотеза, в соответствии с которой свечение объясняется возникновением равновесного теплового излучения из-за высоких температур и давлений,
развивающихся при адиабатическом схлопывании пузырьков. Тот факт, что большинство свойств сонолюминесценции, описанных выше, могут быть объяснены этой моделью, а излучение света происходит в той фазе пульсаций пузырька, когда его объем минимален [96], делают эту гипотезу правдоподобной. Гриффинг и Сетте [51] предложили термохимический механизм, основанный на предположении, что возникает тепловая диссоциация молекул, а затем их рекомбинация, сопровождающаяся вместо теплового излучения хемилюминесценцией. Термохимический механизм требует меньше энергии, чем тепловой, и согласуется с экспериментами по обнаружению люминесценции в режиме стабильной кавитации, когда отсутствуют какие-либо возмущения на поверхности пульсирующих пузырьков [120].
Сонолюминесценция является полезным методом изучения физики нестационарной кавитации в жидкостях, но неприменима для исследования кавитации в тканях. Это недостаток многих методик по исследованию кавитации.
