Диагностика локального временного профиля ультразвукового пучка в воде с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния
С. М. Першин, А. П. Брысев1), М. Я. Гришин, В. Н. Леднев, А. Ф. Бункин, Р. В. Клопотов
Институт общей физики им. А. М. Прохорова РАН, 119991 Москва, Россия
Abstract
Впервые с помощью импульсной лазерной спектроскопии комбинационного
рассеяния света реализована диагностика локального профиля акустического
давления с пиковым перепадом 50 МПа на частоте 2.0 МГц в фокусе
ультразвукового пучка, распространяющегося в воде. Пучок лазера (527 нм,
10 нс) фокусировали в перетяжку ультразвукового пучка под углом 90°.
Рассеянные назад фотоны регистрировали в стробируемом спектроанализаторе.
Обнаружено, что спектры комбинационного рассеяния света в моменты,
соответствующие максимуму и минимуму акустического давления, заметно отличаются.
Используя эту особенность для поточечной репродукции профиля акустического
давления, задержку между импульсами ультразвука и лазера последовательно
увеличивали с шагом 50 нс. Показано, что возникающие при этом изменения в
положении центра полосы валентных колебаний О-Н молекул воды в спектре
комбинационного рассеяния света в пределах погрешности измерений воспроизводят
профиль акустического давления, непосредственно измеренный PVDF-гидрофоном в
точке лазерного зондирования. Полученные результаты могут служить основой нового
метода дистанционной диагностики временного профиля акустического давления и
мониторинга локальных динамических процессов сжатия-растяжения в воде вплоть до
критических значений, соответствующих кавитационному разрыву, когда
использование гидрофона может привести к его разрушению.