Эмиссионные линии металлов в спектрах многопузырьковой сонолюминесценции

В статье представлены спектры многопузырьковой сонолюминесценции для растворов NaCl, MnCl ₂ , MgCl ₂ . Во всех оптических спектрах обнаружены эмиссионные линии металлов, содержащихся в растворах.

Ключевые слова: сонолюминесценция, многопузырьковая сонолюминесценция, кавитация, оптические спектры.

Сонолюминесценция (СЛ) — это явление свечения жидкости под действием ультразвука. Источником свечения является коллапсирующий кавитационный пузырек, которых при достижении минимального радиуса высвобождает сверхкороткую (~0,1 нс) вспышку [1].

Существует два основных режима сонолюминесценции: однопузырьковая (ОПСЛ), в случае которой источником вспышки является одиночный кавитационный пузырек, и многопузырьковая (МПСЛ) сонолюминесценции [2]. МПСЛ наблюдается при воздействии ультразвука на большой объем жидкости, в котором возникает множество коллапсирующих пузырьков.

Единой законченной теории механизма сонолюминесценции на данных момент не построено. Спектры СЛ водных и неводных растворов свидетельствуют в пользу того, что свечение, может быть вызвано люминесценцией. То есть является результатом эмиссии частиц в процессе схлопывания пузырька.

Целью данной работы является поиск эмиссионных линий металлов в оптических спектрах многопузырьковой сонолюминесценции водных растворов NaCl, MnCl ₂ , MgCl ₂ .

Для создания многопузырьковой сонолюминесценции и регистрации спектрального излучения использовалась экспериментальная установка, описанная в публикации [3]

Исследовались водные растворы NaCl, MnCl ₂ , MgCl ₂ по 0,5M. Растворы насыщали аргоном и поддерживали близкую к 10 ^o С температуру для усиления интенсивности сонолюминесценции. Результатом эксперимента являются оптические спектры излучения растворов в режиме многопузырьковой сонолюминесценции, представленные на (рис. 1–3).

Рис.2: Спектр сонолюминесценции водного раствора MnCl ₂ 0,5M

Рис. 3: Спектр сонолюминесценции водного раствора MgCl2 0,5M

Спектр сонолюминесценции NaCl 0,5M (рис. 1) состоит из линии излучения радикала OH соответствует длине волны 310 нм, широкого континуума, максимум которого расположен от 300 до 500 нм, и атомной линия натрия 590 нм. Континуум образован тормозным излучением, излучением черного тела, молекулярной эмиссией возбужденных состояний и рекомбинационным излучением [4].

В спектре MnCl ₂ 0,5 (рис. 2) аналогично наблюдается линия радикала OH 310 нм, а также две линии излучения марганца на 280 нм и 403 нм.

Спектр для MgCl ₂ 0,5 М (рис. 3) состоял из линии радикала OH 310 нм, двух линий магния на 285 и 383 нм, и побочных пиков, вызванных особенностями работы установки.

Литература:

1. Диденко Ю. Т. О механизме возникновения сонолюминесценции воды // Оптика и спектроскопия. — 1994. — Т. 76, N 6. — С. 959–964.
2. 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.
3. Казачек М. В., Гордейчук Т. В. Счетчик корреляций на базе осциллографа и компьютера // Приборы и техника эксперимента. — М: РАН. — 2019. — N 1. — С. 28–29.
4. Didenko Y. T., Gordeychuk T. V. Multibubble sonoluminescence spectra of water which resemble single bubble sonoluminescence // Phys. Rev. Lett. — 2000. — Vol. 84., N 24. — P. 5640–5643.