全内反射光による単一カビテーションバブルの近壁ダイナミクス
Fangyi Wang1, Jonas Kühlmann1, Sebastian A Kaiser1
1Institute of Energy and Material Process - Reactive Fluids, University of Duisburg-Essen, Germany.
Ultrasonics sonochemistry
|August 23, 2025
まとめ
この研究では,全内反射光 (TIRF) を使用して,レーザー誘発の空洞泡の表面付近の崩壊を視覚化します. 衝撃波とマイクロクラークの形成は 泡のダイナミクスで ガスで満たされた 強い崩壊領域に関連しています
科学分野:
- 流体力学
- 音響学
- 材料科学
背景:
- 表面の近くのカビテーションバブルのダイナミクスを調査することは,物質侵食や音響化学のような現象を理解するために重要です.
- 伝統的なイメージング方法は,インターフェースでバブル崩壊の際に発生する 急速な局所的な出来事を捉えるのに苦労します.
研究 の 目的:
- 固体表面付近のカビテーションバブルダイナミクスの高速イメージング技術として,全内部反射光 (TIRF) を導入し,検証する.
- 生命周期,衝撃波の発生, 微小裂け目の形成を分析する レーザー誘発のカビテーションバブル.
主な方法:
- 50kfpsでバブル崩壊をイメージするために,平面波導体サポート付きの全内部反射光顕微鏡 (TIRF) を利用しました.
- 全面的なバブルダイナミクスをキャプチャするために,150 kfpsで同時にサイドビューの背景照明を使用します.
- 光場による光刺激を確認するために,稀释シリーズと厚さの推定を行いました.
主要な成果:
- 崩壊時にバブルと表面の間に薄い液体の膜が持続し,マイクロンサイズの一時的なバブルが現れます.
- ガスで満たされた強い崩壊領域 (SCAs) から発生した,第2の崩壊中に捕捉された衝撃波.
- マイクロクラークの形成は 前回のSCAと相関しており 原因と結果の関係を示しています
結論:
- 全内反射光 (TIRF) は,インターフェースの近くの空洞泡崩壊のダイナミクスを研究するために,前例のないサブミリ秒の時間解像度を提供します.
- ガスで満たされた強い崩壊領域 (SCAs) は,バブル崩壊中に衝撃波の発生およびその後のマイクロクラックの形成のための重要な領域です.
- この技術は,バブルダイナミクス,表面相互作用,および関連する物理現象の研究のための新しい道を開きます.
