| Research Abstract |
本研究は,超音波照射による媒質の温度上昇や音響流の発生に,音響パワーが増したときに発生する非線形吸収がいかに影響するか,また,ひいては自己集束作用にどの程度作用するか,その基礎データを得ることを目的としている.この目的に対し,今年度は以下のような結論を得た.
媒質空間内に音波を放射すると,そのビーム内に熱源と駆動力が発生する.これらの量はともに音圧振幅や吸収係数に依存する.音源音圧が高く媒質の非線形性が強いと,熱源と駆動力は急激に増加する.駆動力から音響流が生じ,また,熱源で媒質の温度が上昇する.このような2次的現象のなかで,まず,駆動力と熱源分布の定式化を行った.特に,音場解析の対象として実用的な観点から集束ビームを選んだ.駆動力も熱源も音響エネルギーに比例するので,そのエネルギーの空間分布を求めればよく,集束音源の焦点付近で最も大きくなった.つぎに,音波ビームの解析において,温度に依存する音速と吸収係数を求めることが重要になる.これらの値は各媒質特有であるが,今回は安定した物理特性をもつシリコーンオイルを対象とした.数メガヘルツの超音波照射で,数度から十度前後まで上昇し,したがって,その領域で音速,吸収係数の空間変化が急激であることが予測された.このような状況における,伝搬に伴う波面変化の追跡については,波動方程式を放物近似し,数値計算によって求めた.計算結果によると,特に音速についてのみ結論すれば,温度とともに音速が増加するような場合,幾何学的な焦点に一層近い領域でピークになること,また逆に,音速が減少するような場合,焦点前でピークになることが分かった.
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