Leuchtende Blasen in freier Wildbahn
Erstmals Sonolumineszenzsignale und leuchtende Blasen in einer Blasenwolke abgebildet.
Mit leistungsstarken Ultraschallanlagen werden Oberflächen oder Abwässer gereinigt sowie Nierensteine zertrümmert. Genutzt wird dabei ein Effekt, den Schallwellen in Flüssigkeiten herbeiführen: Es bilden sich Blasen, die abwechselnd stark wachsen und in sich zusammenfallen. Implodierende Blasen können das in ihnen enthaltene Gas so extrem komprimieren, dass kurze Lichtblitze entstehen – ein Vorgang, der Sonolumineszenz genannt wird. Carlos Cairós und Robert Mettin von der Uni Göttingen ist es jetzt erstmals gelungen, Sonolumineszenzsignale gleichzeitig mit den leuchtenden Blasen in einer mit Ultraschall angeregten Blasenwolke abzubilden. In Hochgeschwindigkeits-
Abb.: Farbige Sonolumineszenz von Xenon in konzentrierter Schwefelsäure mit gelöstem Natriumsalz. (Bild: U. Göttingen)
Der Kollaps und die Lichtemission von isolierten, einzelnen Blasen in kontrollierter Umgebung sind bereits gut untersucht. Die Experimente der beiden Forscher tragen nun wesentlich dazu bei, Sonolumineszenz auch in einer Umgebung zu verstehen, die für Anwendungen von Leistungsultraschall realistischer ist: die chaotische „Wildnis“ von vielen Blasen, die wechselwirken und häufig kollidieren oder sich aufspalten. „Insbesondere beobachten wir, dass die leuchtenden Blasen nicht perfekt kugelförmig sein müssen – welches die beste Form für die extreme Energiefokussierung im Kollaps wäre“, erklärt Cairós. „Sogar Blasen, die von einem Flüssigkeitsstrahl durchdrungen werden, können Licht emittieren. Das könnte bestimmte chemische Reaktionen erklären, die in den Blasen stattfinden.“ Die in Göttingen entwickelte Methode kann in den Blasenwolken abbilden, wo wieviel Leuchtaktivität welcher Blasen zu finden ist. „Diese Photometrie der Sonolumineszenz kann helfen, Ultraschallanlagen weiter zu optimieren“, so Mettin.
Die Untersuchungen fanden im Rahmen des „Christian-
GAU / RK
