Особенности сонолюминесценции атомарного натрия в процессе пузырькового коллапса в кавитационном облаке методом время-корреляционного счета одиночных фотонов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Корреляционным методом измерена длительность вспышек многопузырьковой сонолюминесценции водного раствора NaCl вдоль спектрального диапазона 300–800 нм. Длительность вспышки имела максимальное значение 21 нс в области спектра, непосредственно прилегающей к пику D-линии Na (589 нм), и уменьшалась до 2 нс по мере удаления от пика линии. Полученная зависимость длительности вспышки от длины волны согласуется с динамической моделью формы линии Na, предложенной нами ранее, где спектральные ширина и сдвиг линии определяются быстрым изменением плотности излучающей среды в процессе пузырькового коллапса. Корреляционным методом определена последовательность вспышек металла и континуума и измерена относительная задержка между ними. Результаты показали, что свечение Na более длительное, чем континуума, происходило почти симметрично во времени вокруг вспышки континуума с исчезающе малой задержкой 0.21 нс после континуума. Аналогичным методом для водного раствора CeCl3 получено, что вспышка линии церия (350 нм) происходила после континуума с задержкой 31 нс, что близко к времени жизни люминесценции Ce 33 нс, и указывает на существенное различие механизмов высвечивания Na и Ce при многопузырьковой сонолюминесценции.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

М. В. Казачек

Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева ДВО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: tanya@poi.dvo.ru
Россия, Владивосток

Т. В. Гордейчук

Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева ДВО РАН

Email: tanya@poi.dvo.ru
Россия, Владивосток

Список литературы

  1. Гордейчук Т. В., Казачек М. В. Время-коррелированный счет фотонов для оценки длительности вспышек Na и континуума в спектрах многопузырьковой сонолюминесценции // Опт. и спектр. 2020. Т. 128. № 10. С. 1492−1500.
  2. Ko I., Kwak H.-Y. Measurement of pulse width from a bubble cloud under multibubble sonoluminescence conditions // J. Phys. Soc. Japan. 2010. V. 79. № 12. P. 124406 (6).
  3. Казачек М. В., Гордейчук Т. В. Счетчик корреляций на базе осциллографа и компьютера // Приборы и техника эксперимента // ПТЭ. 2019. Т. 62. № 1. С. 28−29.
  4. Казачек М. В., Гордейчук Т. В. Применение корреляционного метода для определения количества вспыхивающих пузырьков и количества фотонов в вспышке при многопузырьковой сонолюминесценции // Письма в ЖТФ. 2020. Т. 46. № 6. С. 11−15.
  5. Казачек М. В. Математическая обработка импульсов для улучшения временных характеристик счетчика корреляций // ПТЭ. 2023. Т. 66. № 6. С. 176−180.
  6. Lepoint-Mullie F., Voglet N., Lepoint T., Avni R. Evidence for the emission of 'alkali-metal-noble-gas' van der Waals molecules from cavitation bubbles // Ultrason. Sonochem. 2001. V. 8. № 2. P. 151−158.
  7. Казачек М. В., Гордейчук Т. В. Ширина импульсов континуума в различных областях оптического спектра многопузырьковой сонолюминесценции корреляционным методом // Опт. и спектр. 2023. Т. 131. № 9. С. 1236−1240.
  8. Казачек М. В., Гордейчук Т. В. Одна простая модель формы D-линии Na в спектрах сонолюминесценции // Письма в ЖТФ. 2011. Т. 37. № 6. С. 39−48.
  9. Brenner M.P., Hilgenfeldt S., Lohse D. Single-bubble sonoluminescence // Rev. Mod. Phys. 2002. V. 74. P. 425−484.
  10. Шарипов Г. Л., Гареев Б. М., Абдрахманов А. М. Однопузырьковая сонолюминесценция водных растворов хлоридов лантанидов и модели сонохимии нелетучих солей металлов // Письма в ЖЭТФ. 2010. Т. 91. № 11. С. 634−638.
  11. Казачек М. В., Гордейчук Т. В. Определение времени жизни люминесценции Ce3+ методом время-коррелированного счета фотонов при сонолюминесценции водного раствора CeCl3 // Опт. и спектр. 2021. Т. 129. № 9. С. 1152−1155.
  12. Xu H., Eddingsaas N.C., Suslick K.S. Spatial separation of cavitating bubble populations: the nanodroplet injection model // J. Am. Chem. Soc. 2009. V. 131. P. 6060−6061.
  13. Sunartio D., Yasui K., Tuziuti T., Kozuka T., Iida Y., Ashokkumar M., Grieser F. Correlation between Na* emission and “chemically active” acoustic cavitation bubbles // Chem. Phys. Chem. 2007. V. 8. № 16. P. 2331−2335.
  14. Кондратьев В. Н. Свободный гидроксил: монография. М: Государственное объединенное научно-техническое издательство. Редакция химической литературы, 1939. 138 c.
  15. Margulis M. A., Margulis I. M. Contemporary review on nature of sonoluminescence and sonochemical reactions // Ultrason. Sonochem. 2002. V. 9. № 1. P. 1−10.
  16. Борисенок В. А. Сонолюминесценция: эксперименты и модели (обзор) // Акуст. журн. 2015. Т. 61. № 3. С. 333−360.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Спектр СЛ водного раствора 3 M NaCl (жирная кривая) и длительность вспышек, измеренная с использованием 10 различных светофильтров. Диапазон длин волн, где пропускание светофильтра более 50% от максимального, соответствует положению отрезка (1–10) по оси длин волн, длительность вспышки в соответствующем диапазоне соответствует положению отрезка по оси W. Спектры пропускания фильтров не показаны, чтобы не загромождать рисунок. Спектр СЛ обрезан по шкале интенсивности для наглядности. Фрагмент спектра СЛ водного раствора 3 M KCl (тонкая кривая) использован в расчетах в качестве спектра континуума от 500 до 700 нм

Скачать (71KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Зависимость длительности вспышки W от средневзвешенной доли s яркости линии Na для светофильтров, вырезающих из спектрального диапазона СЛ как континуум, так и часть линии Na, в спектрах водных растворов 3 M и 4 M NaCl. Измерения с помощью узкополосного фильтра и монохроматора вблизи центра линии Na (кружки), с помощью фильтров с коротковолновой стороны от линии Na (треугольники), фильтров с длинноволновой стороны (квадраты). Врезка: модельный ход зависимости W от доли широкой компоненты sg в сумме двух гауссовых кривых

Скачать (68KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Спектры СЛ воды (1), 0.1 M CeCl3 (2), люминесценции 0.1 M CeCl3 (3) и спектры пропускания фиолетового (4) и желтого (5) светофильтров

Скачать (91KB)
Метаданные
5. Рис. 4. (а) — Спектры фотонных корреляций (крестики, кружки) и их двухгауссовые аппроксимации (кривые) СЛ раствора 0.1 M CeCl3 и (б) — спектры фотонных корреляций СЛ раствора 2 M NaCl. Корреляции «континуум-металл» — кружки, жирная кривая; корреляции «металл-континуум» — крестики, тонкая кривая

Скачать (136KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Детализированные спектры фотонных корреляций и их двухгауссовые аппроксимации СЛ раствора 2 M NaCl. Корреляции «континуум-металл» (кружки, жирная кривая) и «металл-континуум» (крестики, тонкая кривая)

Скачать (77KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024