(57)【要約】定在超音波によって、液溜め（２）中に閉じ込めた気体の泡から音ルミネセンスにより光子を生成する方法。集束と同期化を最適化する初期学習段階の間、幾つかの高周波変換器（Ｔ１〜Ｔ８）が放出する、予め気泡上に集束されかつ気泡の光放出に同期された超音波パルスを定在波に重畳する。
2004521341.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）少なくとも１つの腹を有する、少なくとも１つの定在音波（Ｓ１）を液溜め（２）中に生成するステップと、
（ｂ）液体中の少なくとも１つの気泡（５）を定在音波の前記腹で捕捉し、次いで、交替する膨張段階（１０）と収縮段階（１２）を含む周期的な変形サイクルに前記気泡をさらすステップと、
（ｅ）液体中に音波衝撃（Ｓ２）を生成し、その圧縮音波衝撃を定在音波（Ｓ１）に重畳し、音ルミネセンスにより、気泡によって光子を放出させるステップとを少なくとも含む、音ルミネセンスによって光子を生成する方法であって、
気泡（５）を中心にして配置した、少なくとも２に等しい個数ｎ＿の衝撃発射変換器（Ｔ１〜Ｔ８）によって音波衝撃（Ｓ２）を放出させること、
集束トレーニング・ステップ（ｃ）と同期化ステップ（ｄ）をステップ（ｂ）と（ｅ）の間に介在させること、
集束トレーニング・ステップ（ｃ）の間、衝撃発射変換器に、気泡（５）の位置および変形サイクルの大きな乱れを回避するのに十分に小さい第１振幅を有する音波衝撃（Ｓ２）を放出させ、前記音波衝撃が液溜め中で生成する音響信号を測定し、さらに前記音波衝撃を気泡（５）上に集束するために、その音響信号から、異なる衝撃発射変換器（Ｔ１〜Ｔ８）が生成した音波衝撃のそれぞれの衝撃に適用するべきタイム・オフセットを導き出すこと、
ステップ（ｄ）の間、音波衝撃が圧縮波ならば収縮段階の間に、または音波衝撃が膨張波ならば膨張段階の間に、衝撃発射変換器が生成したそれぞれの音波衝撃（Ｓ２）が気泡（５）に到着するように、異なる衝撃発射変換器（Ｔ１〜Ｔ８）が音波衝撃（Ｓ２）を放出する瞬間を求めること、および
ステップ（ｅ）の間、衝撃発射変換器（Ｔ１〜Ｔ８）に、ステップ（ｄ）で求めたそれぞれの放出瞬間において、第１振幅よりも大きい第２振幅を有する音波衝撃を生成させることを特徴とする方法。
【請求項２】
ステップ（ｃ）が、
（ｃ１）それぞれの衝撃発射変換器（Ｔ１〜Ｔ８）に、前記第１振幅を有する音波衝撃（Ｓ２）を連続して放出させるサブ・ステップと、
（ｃ２）それぞれの音波衝撃を放出した後で、それぞれの衝撃発射変換器（Ｔ１〜Ｔ８）に、液溜め（２）中を伝播する前記音波衝撃によって生成された音響信号ｓ３ij（ｔ）を測定させ、さらに前記測定信号を格納するサブ・ステップであって、ｉ＿およびｊ＿が、音波衝撃を放出した衝撃発射変換器と、それぞれの計測信号ｓ３ij（ｔ）に対応する音波衝撃を受け取った衝撃発射変換器をそれぞれ指定する指標である、サブ・ステップと、
（ｃ３）少なくとも前記計測信号ｓ３ij（ｔ）に基づいて、前記音波衝撃を気泡（５）上に集束するために、異なる衝撃発射変換器（Ｔ１〜Ｔ８）が生成した音波衝撃のそれぞれの衝撃に適用するべき前記タイム・オフセットを求めるサブ・ステップとを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
サブ・ステップ（ｃ３）の間、音波衝撃がそれぞれの衝撃発射変換器（Ｔ１〜Ｔ８）と気泡の間を移動するのに要した移動時間を測定し、さらに前記音波衝撃を気泡上に集束するために、前記移動時間から、異なる衝撃発射変換器が生成した音波のそれぞれの音波に適用するべき前記タイム・オフセットを導き出す、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
少なくともステップ（ｂ）の前に、予備較正ステップ（ａ０）を実行し、前記較正ステップが、
（ａ０１）それぞれの衝撃発射変換器（Ｔ１〜Ｔ８）に、前記第１振幅を有する音波衝撃（Ｓ２）を連続して放出させるサブ・ステップと、
（ａ０２）それぞれの音波衝撃を放出した後に、それぞれの衝撃発射変換器（Ｔ１〜Ｔ８）に、液溜め（２）中を伝播する前記音波衝撃によって生成された音響信号ｓ１ij（ｔ）を測定させ、さらに前記測定信号ｓ１ij（ｔ）を格納するサブ・ステップとを含み、
ステップ（ｃ）の間、それぞれの衝撃発射変換器（Ｔ１〜Ｔ８）に、気泡（５）の存在下で定在音波が放出されている間に受信した音響信号ｓ２j（ｔ）を検出させ（ｌｉｓｔｅｎ  ｔｏ）、
さらに、サブ・ステップ（ｃ３）の間、訂正信号ｓij（ｔ）＝ｓ３ij（ｔ）−ｓ１ij（ｔ）−ｓ２j（ｔ）を算出し、次いで、前記訂正信号に基づいて前記タイム・オフセットを求める、請求項２または請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記訂正信号の間の相互相関によって前記タイム・オフセットを求める、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
ｎ＿が少なくとも８に等しい、前記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
音波衝撃（Ｓ２）が圧縮音波衝撃であり、またステップ（ｄ）の間、衝撃発射変換器が生成したそれぞれの圧縮音波衝撃（Ｓ２）が収縮段階の間に気泡（５）に到着するように、異なる衝撃発射変換器（Ｔ１〜Ｔ８）が圧縮音波衝撃（Ｓ２）を放出する放出瞬間を求める、前記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
ステップ（ｄ）の間、少なくとも前記収縮段階の終わりまで、前記圧縮音波衝撃が、気泡を取り囲む液体の圧力を上昇させるように、気泡が辿る変形サイクルに、異なる衝撃発射変換器による圧縮音波衝撃の放出を同期させる、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
ステップ（ｄ）の間、実質的に前記気泡がその最大直径を有するときに、衝撃発射変換器によって生成された圧縮音波衝撃が、それぞれ気泡（５）に到着するように、気泡が辿る変形サイクルに、異なる衝撃発射変換器（Ｔ１〜Ｔ８）による圧縮音波衝撃の放出を同期させる、請求項７および請求項８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
圧縮音波（Ｓ２）が、気泡（５）の近傍の液体中に、少なくとも８バールに等しい振幅の音響振動を生成する、請求項７から請求項９までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
ステップ（ｅ）の間、前記気泡が圧縮音波衝撃を受ける収縮段階（１２）に先行する膨張段階（１０）の間に気泡（５）に到着するようになされている膨張音波衝撃（Ｓ３）を、それぞれの衝撃発射変換器（Ｔ１〜Ｔ８）から来る圧縮音波衝撃の直前に先行させる、請求項７から請求項１０までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
衝撃発射変換器（Ｔ１〜Ｔ８）とは別個の、少なくとも２つの定在波生成変換器（Ｔ’１、Ｔ’２）によって、定在音波（Ｓ１）を生成させる、前記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
定在音波（Ｓ１）が、２０キロヘルツ（ｋＨｚ）から３０ｋＨｚまでの範囲内にある周波数と１．３バール近くの振幅の超音波である、前記請求項のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音ルミネセンスによって光子を生成する方法に関する。
【０００２】
より具体的には、少なくとも以下のステップを含む、音ルミネセンスによって光子を生成する方法に関する。すなわち、前記方法は、
（ａ）少なくとも１つの腹を有する、少なくとも１つの定在音波を液溜め中で生成するステップと、
（ｂ）液体中の少なくとも１つの気泡を定在音波の前記腹で捕捉し、次いで、交替する膨張段階と収縮段階を含む周期的な変形サイクルに前記気泡をさらすステップと、
（ｅ）液体中に音波衝撃を生成し、その圧縮音波衝撃を定在音波に重畳し、音ルミネセンスにより、気泡に光子を放出させるステップとを含む。
【背景技術】
【０００３】
この種類の方法は、音波衝撃を重畳した正弦定在音波の作用下において、重水素の泡の挙動に関する計数型シミュレーションを実行したＭｏｓｓたちによって説明されている（「Ｓｏｎｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ  ａｎｄ  ｔｈｅ  ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ  ｆｏｒ  ｔａｂｌｅ−ｔｏｐ  ｍｉｃｒｏ−ｔｈｅｒｍｏｎｕｃｌｅａｒ  ｆｕｓｉｏｎ」、Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ  Ａ  ２１１（１９９６年）６９〜７４頁、Ｅｌｓｅｖｉｅｒ  Ｎｏｒｔｈ  Ｈｏｌｌａｎｄ、１９９６年２月５日）。Ｍｏｓｓたちによれば、正弦波に重畳した音波衝撃によって、気泡による光子放出を増加させることが可能になり、さらに熱核融合反応の誘発を可能にする条件に導くことさえ可能であった。
【０００４】
しかし、これらの理論的な結果は、大きな振幅を有する圧縮波衝撃では実施不可能であることを証明するが、それは、その時に１．４バールよりも大きな振幅を有する圧縮音波を気泡に当てることが不可能だからである。当てることができたにしても、気泡は光子を少しも放出しないで「崩壊」して消滅する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の１つの具体的な目的は、必要なときに、１．４バールよりもかなり大きな振幅の音波を気泡に当てることができるように、これらの欠点を軽減することである。
【０００６】
より一般的には、本発明の１つの目的は、音ルミネセンス現象の増幅を可能にする上記種類の方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的のために、本発明によれば、当該種類の方法は、
気泡を中心にして配置した２つ以上の個数ｎ＿の衝撃発射変換器によって音波衝撃を放出させること、
集束トレーニング・ステップ（ｃ）と同期化ステップ（ｄ）をステップ（ｂ）と（ｅ）の間に介在させること、
集束トレーニング・ステップ（ｃ）の間、衝撃発射変換器に、気泡の位置および変形サイクルの大きな乱れを回避するのに十分に小さい第１振幅を有する音波衝撃を放出させ、前記音波衝撃が液溜め中で生成する音響信号を測定し、さらに前記音波衝撃を気泡上に集束するために、その音響信号から、異なる衝撃発射変換器が生成した音波衝撃のそれぞれの衝撃に適用するべきタイム・オフセットを導き出すこと、
ステップ（ｄ）の間、音波衝撃が圧縮波ならば収縮段階の間に、または音波衝撃が膨張波ならば膨張段階の間に、衝撃発射変換器が生成したそれぞれの音波衝撃が気泡に到着するように、異なる衝撃発射変換器が音波衝撃を放出する瞬間を求めること、および
ステップ（ｅ）の間、衝撃発射変換器に、ステップ（ｄ）で求めたそれぞれの放出瞬間において、第１振幅よりも大きい第２振幅を有する音波衝撃を生成させることを特徴とする。
【０００８】
したがって、これらの特徴を提供することによって、音波衝撃の所与のエネルギーのいずれに関しても、気泡が光子の形態で放出するエネルギーの大幅な増加を実現することができる。しかも、気泡が光子を放出する前にこの気泡を破壊することなく、随意選択的に、音波衝撃の第２振幅を１．４バールよりも大幅に大きくすることができる。
【０００９】
本発明の好ましい実施例では、以下に提供するいずれかを随意選択的に使用することができる。すなわち、
ステップ（ｃ）が、
（ｃ１）それぞれの衝撃発射変換器に、前記第１振幅を有する音波衝撃を連続して放出させるサブ・ステップと、
（ｃ２）それぞれの音波衝撃を放出した後で、それぞれの衝撃発射変換器に、液溜め中を伝播する前記音波衝撃によって生成された音響信号ｓ３ｉｊ（ｔ）を測定させ、さらに前記測定信号を格納するサブ・ステップであって、ｉ＿およびｊ＿が、音波衝撃を放出した衝撃発射変換器と、それぞれの計測信号ｓ３ｉｊ（ｔ）に対応する音波衝撃を受け取った衝撃発射変換器をそれぞれ指定する指標である、サブ・ステップと、
（ｃ３）少なくとも前記計測信号ｓ３ｉｊ（ｔ）に基づいて、前記音波衝撃を気泡上に集束するために、異なる衝撃発射変換器が生成した音波衝撃のそれぞれの衝撃に適用するべき前記タイム・オフセットを求めるサブ・ステップとを含むこと、
サブ・ステップ（ｃ３）の間、音波衝撃がそれぞれの衝撃発射変換器と気泡の間を移動するのに要した移動時間を測定し、さらに前記音波衝撃を気泡上に集束するために、前記移動時間から、異なる衝撃発射変換器が生成した音波のそれぞれの音波に適用するべき前記タイム・オフセットを導き出すこと、
少なくともステップ（ｂ）の前に、予備較正ステップ（ａ０）を実行し、前記較正ステップが、
（ａ０１）それぞれの衝撃発射変換器に、前記第１振幅を有する音波衝撃を連続して放出させるサブ・ステップと、
（ａ０２）それぞれの音波衝撃を放出した後に、それぞれの衝撃発射変換器に、液溜め中を伝播する前記音波衝撃によって生成された音響信号ｓ１ｉｊ（ｔ）を測定させ、さらに前記測定信号ｓ１ｉｊ（ｔ）を格納するサブ・ステップとを含み、
ステップ（ｃ）の間、それぞれの衝撃発射変換器に、気泡の存在下で定在音波が放出されている間に受信した音響信号ｓ２ｊ（ｔ）を検出させ（ｌｉｓｔｅｎ  ｔｏ）、
さらにサブ・ステップ（ｃ３）の間、訂正信号ｓｉｊ（ｔ）＝ｓ３ｉｊ（ｔ）−ｓ１ｉｊ（ｔ）−ｓ２ｊ（ｔ）を算出し、次いで、前記訂正信号に基づいて前記タイム・オフセットを求めること、
前記訂正信号の間の相互相関によって前記タイム・オフセットを求めること、
ｎ＿が少なくとも８に等しいこと、
音波衝撃が圧縮音波衝撃であり、またステップ（ｄ）の間、衝撃発射変換器が生成したそれぞれの圧縮音波衝撃が収縮段階の間に気泡に到着するように、異なる衝撃発射変換器が圧縮音波衝撃を放出する放出瞬間を求めること、
ステップ（ｄ）の間、少なくとも前記収縮段階の終わりまで、前記圧縮音波衝撃が、気泡を取り囲む液体の圧力を上昇させるように、気泡が辿る変形サイクルに、異なる衝撃発射変換器による圧縮音波衝撃の放出を同期させること、
ステップ（ｄ）の間、実質的に前記気泡がその最大直径を有するときに、衝撃発射変換器によって生成された圧縮音波衝撃が、それぞれ気泡に到着するように、気泡が辿る変形サイクルに、異なる衝撃発射変換器による圧縮音波衝撃の放出を同期させること、
圧縮音波が、気泡の近傍の液体中に、少なくとも８バールに等しい振幅の音響振動を生成すること、
ステップ（ｅ）の間、前記気泡が圧縮音波衝撃を受けている収縮段階に先行する膨張段階の間に気泡に到着するようになされている膨張音波衝撃を、それぞれの衝撃発射変換器から来る圧縮音波衝撃の直前に先行させること、
衝撃発射変換器とは別個の、少なくとも２つの定在波生成変換器によって、定在音波を生成させること、および
定在音波が、２０キロヘルツ（ｋＨｚ）から３０ｋＨｚまでの範囲内にある周波数と１．３バール近くの振幅の超音波であること。
【００１０】
本発明の他の特徴および利点は、添付図面を参照して、本発明の実施のうちで、非限定的な例として挙げた１つの実施に関する以下の説明を読めば明らかになる。
【実施例】
【００１１】
様々な図において、同じ参照符号は同一のまたは類似の要素を指す。
【００１２】
図１から３は、音ルミネセンス装置１の一例を示すが、その装置は、水を充満した球形のガラス製フラスコなどの液溜め２を含み、その液溜めを取り囲んで２つの低周波超音波変換器Ｔ’１およびＴ’２と８つの高周波超音波変換器（または「衝撃発射変換器」）Ｔ１〜Ｔ８が、１つの光電子増倍管ＰＨと同様に配置されている。
【００１３】
図示の例では、８つの高周波超音波変換器Ｔ１〜Ｔ８が、液溜め２も支持する剛性の金属フレーム３によって支持してある。
【００１４】
異なる変換器Ｔ１〜Ｔ８、Ｔ’１、Ｔ’２は、前記変換器の効率を最適化するために、液溜め２の壁中に設けたオリフィス２ａ中に緊密な方式で嵌め込んであることが有利である（図３参照）。
【００１５】
２つの低周波変換器Ｔ’１、Ｔ’２は、２０ｋＨｚから３０ｋＨｚまでの範囲内にある周波数で、約２５ｋＨｚが有利であるが、正弦超音波を発するようになされた圧電変換器である。
【００１６】
この例では、液溜め２は実質的に球形であり、垂直軸Ｚ上に中心が位置する上首部２ｂが備わっている。液溜め２は、それが低周波変換器Ｔ’１、Ｔ’２の周波数に同調する空洞共振器を形成するように直径Ｄを有する。当然のことであるが、この液溜め２には、例えば、円筒形または長方ブロック形状など、様々な形状があり得る。
【００１７】
この検討例では、液溜め２の直径Ｄは、例えば、６センチメートル（ｃｍ）に等しく、液溜め２の中心は、変換器Ｔ’１およびＴ’２が生成する定在音波に関する腹となり得る。
【００１８】
したがって、液溜め２に、例えば脱気水のような、液体を充満し、さらに気泡を液溜め２の中心付近に（例えば注射器で）注入するとき、前記気泡５は、腹に、すなわち、液溜めの中心に捕捉された状態にある（図３参照）。気泡５中に封じ込まれる気体には、例えば、空気または重水素、もしくは他の何らかの気体があり得る。
【００１９】
以下で説明するように、変換器Ｔ’１およびＴ’２は、気泡５が音ルミネセンスによって周期的に光子を放出するのに十分な振幅を有する定在音波を生成することが好ましい。
【００２０】
光子放出の光度は、光電子増倍管ＰＨによって測定可能である。
【００２１】
さらに、８つの高周波音響変換器Ｔ１〜Ｔ８を、液溜め２の中心を取り囲んで、すなわち、気泡５の位置を中心にして３次元に配置し、それらを前記気泡に向ける。
【００２２】
当該の例では、８つの高周波変換器が、相互に直交する２つの垂直平面内に配置してあり、それぞれの平面は軸Ｚを含み、この２つの平面が低周波変換器Ｔ’１、Ｔ’２の共通方向に対して４５°にそれぞれ配置してある。
【００２３】
さらに、当該の例ではまた、高周波変換器Ｔ１〜Ｔ８が、径方向に対向する高周波変換器の対になって配置してあり、径方向に対向する高周波変換器のそれぞれの対、すなわち、Ｔ１−Ｔ２、Ｔ３−Ｔ４、Ｔ５−Ｔ６、Ｔ７−Ｔ８の共通方向は、軸Ｚに対して４５°に配置してある。
【００２４】
さらに、径方向に対向する高周波変換器の対の共通軸はそれぞれ、同じ垂直平面に属する、径方向に対向する高周波変換器の他方の対の共通軸と直交している。
【００２５】
当然のことであるが、高周波変換器Ｔ１〜Ｔ８が、気泡５を中心にして３次元に配置してあれば、これらの変換器に関して他の構成も適合可能である。さらに、高周波変換器の数も８とは異なっていてもよい。したがって、少なくとも２つの径方向に対向する高周波変換器を用いて、または気泡５に集束するように角度をなして位置決めした、少なくとも４つの径方向に対向する高周波変換器を用いて本発明を実施することができる。また高周波変換器の数は、８より大きくてもよい。
【００２６】
本明細書で検討する例で使用する高周波変換器は、７００ｋＨｚの周波数で放出する圧電変換器であり、それらは圧縮音波衝撃を放出するようになされている。
【００２７】
図４に示すように、異なる変換器Ｔ１〜Ｔ８、Ｔ’１、Ｔ’２が、本明細書で検討する例では、エレクトロニクス・ラック（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  ｒａｃｋ）６を備える制御装置に接続してあるが、このラック自体はマイクロ・コンピュータ９によって制御可能である。このエレクトロニクス・ラック６は、中央記憶装置（Ｍ）８に関連し、さらに低周波変換器Ｔ’１、Ｔ’２を制御しかつ光電子増倍管ＰＨからの測定値を受け取るようになされている電子中央処理装置（ＣＰＵ）７を含む（次いで、この中央処理装置７は、その内部クロックまたは外部クロックを使用して、音ルミネセンスが現象している間、気泡５が放出する閃光の瞬間を測定する）。さらに、中央処理装置７はまた、バッファ・メモリＭ１〜Ｍ８を介して高周波変換器Ｔ１〜Ｔ８に接続してあり、前記変換器が受信モードで動作する間に、それらが受信した信号をメモリＭ１〜Ｍ８中に格納できるように前記変換器を制御することができる。
【００２８】
上述の装置は以下のように動作する。
【００２９】
最初に、気泡５を液溜め２中に注入する前に、好ましくは低周波変換器Ｔ’１、Ｔ’２の動作時に、初期較正ステップを実行する。この較正ステップの間、連続する高周波変換器Ｔ１〜Ｔ８に、相対的に小さい第１振幅（例えば、約３０キロパスカル（ｋＰａ））を有する圧縮音波衝撃をそれぞれ発射させて、得られる音響信号をすべての高周波変換器Ｔ１〜Ｔ８によって測定する。このように測定した６４の信号ｓ１ｉｊ（ｔ）をメモリＭ１〜Ｍ８中に格納する（指標ｉ＿は、この音波衝撃のそれぞれの衝撃を放出した変換器を指定し、指標ｊ＿は、この音波衝撃のそれぞれの衝撃を受け取った変換器を指定する）。
【００３０】
引き続いて、低周波変換器Ｔ’１、Ｔ’２が上記の低周波定在音波を生成し続ける間に、液溜め２中に気泡５を注入すると、図５に示すように、気泡５に正弦圧力信号Ｓ１が生じる。定在波効果の下で、気泡５が液溜め２の中心で安定して、前記気泡が、当該の例では、異なる変換器Ｔ１〜Ｔ８、Ｔ’１、Ｔ’２から実質的に等距離になる。
【００３１】
気泡５が定在音波によって受ける変形のために、その気泡が音ルミネセンスによって光子を放出するように、前記定在波の振幅は、気泡５近傍の液体中で約１．３バールであることが好ましい。図５に示すように、当該の例では、気泡５の直径Ｄは、例えば、約３マイクロメートル（μｍ）の静止直径Ｄ０に対して、およそ３０μｍから８０μｍまでの範囲内にあり得る最大直径Ｄ１と約０．５μｍであり得る最小直径Ｄ２の間で大きく変化する。
【００３２】
これらの直径の変化は、定在正弦波Ｓ１と同じ周期Ｔを有する周期的なサイクルで生じ、曲線Ｄ（ｔ）がピーク１１まで上昇する膨張段階１０が、曲線Ｄ（ｔ）が最小直径Ｄ２にある突点１３まで急激に降下する収縮段階１２と交替するが、その突点には一般に、次の膨張段階１０が始まる前に一定の数の跳返り１４がその後に続く。
【００３３】
気泡５中に封じ込まれた気体は、気泡５内部の物質の急激な高密度化と、それに伴って前記気泡５内部の温度および圧力を上昇させる効果の下で、このような温度および圧力の上昇は、この気泡中に一時的にプラズマを発生させるのに十分であり、状況に応じて、例えば、１０ピコ秒（ｐｓ）から３００ｐｓまでの範囲内にある非常に短期間の間、それぞれの収縮段階の終わり１３で光子を放出する。気泡５は、正確な規則性で、すなわち、定在音波と同じ周期Ｔで、これらの閃光を発する。
【００３４】
一旦、気泡５が液溜め２の中心で安定すると、集束トレーニング・ステップを実行する。
【００３５】
この集束トレーニング・ステップの間、それぞれの変換器Ｔｉに、気泡５の存在下の定在音波によって、その変換器が受け取る信号ｓ２ｉ（ｔ）を測定させる。
【００３６】
この測定は、持続時間Ｔ０のおよびそれぞれの変換器Ｔｉに関して瞬間ｔ０ｉ＝ｔ０＋Δτｉ０から始まるタイム・スロットにおいて実行する。ここで、ｔ０は、気泡の直径がその最大である瞬間であり（この瞬間を、気泡５が閃光を放出する瞬間ｔ１を測定することによって、および予め知られている曲線Ｄ（ｔ）の形状によって知る）、またΔτｉ０は、音波衝撃が変換器Ｔｉと気泡５の間を移動するのに要した移動時間の第一次近似である（液溜め２が球形であり、気泡５が半径Ｒの球の中心にある当該の例では、すべての時間Δτｉ０をＲ／ｃに等しいと見なすことができる。ここでｃ＿は、液溜め２を満たす液体中における音波の速度である）。
【００３７】
変換器Ｔｉが検出（ｌｉｓｔｅｎｓ）するそれぞれの検出（ｌｉｓｔｅｎｉｎｇ）期間の後、同じ変換器Ｔｉに、気泡５の変位またはその周期的な変形に対する干渉を回避するのに十分小さい前記第１振幅（例えば、３０ｋＰａ）を有する圧縮音波衝撃Ｓ２を発射させる（図５参照）。このような発射は、気泡５が反射するリターン信号を最大にするために、この気泡の直径Ｄがその最大になる瞬間に音波衝撃がこの気泡５に到着するように実行する（換言すれば、変換器Ｔｉは、その音波衝撃を瞬間ｔ０＋ｋ．Ｔ−Δτｉ０において発射する。ここでｋ＿は、ゼロではない自然整数であり［例えば、ｋ＿は２に等しくてもよい］、またＴは定在音波の周期である）。
【００３８】
次いで、得られる音響信号ｓ３ｉｊ（ｔ）を、持続時間Ｔ０で瞬間ｔ０’ｉ＝ｔ０ｉ＋ｋ．Ｔから始まるタイム・スロットの間に、それぞれの高周波変換器Ｔｊにおいて測定し、測定信号ｓ３ｉｊ（ｔ）を対応するバッファ・メモリＭｊ中に格納する。
【００３９】
同じ信号測定ｓ２ｉ（ｔ）、ｓ３ｉｊ（ｔ）をすべての変換器Ｔｉに関して連続して実行すると共に、変換器Ｔｉが発射するそれぞれの音波衝撃と次の変換器Ｔｉ＋１に関する信号ｓ２ｉ＋ｉ（ｔ）測定の間に十分な緩和時間Ｔｒを残す。
【００４０】
例えば、この緩和時間Ｔｒは、当該の例では約１５０ミリ秒（ｍｓ）でよく、またはより一般的にＱ．Ｔ以上でよい。ここで、Ｑは、液体を充満した液溜め２によって形成する音響空洞共振器のキュー（ｑｕａｌｉｔｙ  ｆａｃｔｏｒ）であり、Ｔは定在音波の周期である。
【００４１】
様々な信号ｓ２ｉ（ｔ）、ｓ３ｉｊ（ｔ）はすべて、同じ継続時間Ｔ０を有し、かつ気泡５による音波の反射または発射に対して同相にある。単純化のために、すべての信号ｓ２ｉ（ｔ）、ｓ３ｉｊ（ｔ）が、ｔ＝０から始まり、ｔ＝Ｔ０で終わるように、ｔ＿は、それぞれのタイム・スロットの始まりでは０に等しいと見なすことができる。
【００４２】
信号ｓ２ｉ（ｔ）、ｓ３ｉｊ（ｔ）と一致するように、先に測定した信号ｓ１ｉｊ（ｔ）は、それぞれの変換器Ｔｉが音波衝撃を発射した後、２．Δτｉ０から始まるタイム・スロットにおいて同様に測定可能であり、また規定によって、すべての信号ｓ１ｉｊ（ｔ）がｔ＝０で始まり、ｔ＝Ｔ０で終わるように、ｔ＿は同様に、それぞれのタイム・スロットの始まりでは０に等しいと見なすことができる。
【００４３】
すべての音響信号を測定したとき、６４の時間信号ｓ３ｉｊ（ｔ）が得られるが、その信号から先に測定した時間信号ｓ１ｉｊ（ｔ）およびｓ２ｊ（ｔ）を減じることによって、信号ｓｉｊ（ｔ）＝ｓ３ｉｊ（ｔ）−ｓ１ｉｊ（ｔ）−ｓ２ｊ（ｔ）を得る。ここで、ｉ＿は信号を発する変換器Ｔｉの指標であり、ｊ＿はその信号を受け取る変換器の指標である。
【００４４】
当然のことであるが、最初に、すべての信号ｓ２ｉ（ｔ）を、瞬間ｔ０ｉ＝ｔ０＋Δτｉ０から始まりかつ持続時間Ｔ０のタイム・スロットにおいて、同時にまたはほとんど同時に測定し（瞬間ｔ０ｉは、すべての変換器が気泡から等距離にあれば、随意選択的に同時でもよい）、次いで、継続時間Ｔ０でｔ０ｉ＋ｋ１．Ｔ、ｔ０ｉ＋ｋ２．Ｔ、ｔ０ｉ＋ｋ３．Ｔなどから始まるタイム・スロットにおいて、連続して信号ｓ３ｉｊ（ｔ）を測定することができる。
【００４５】
一旦、信号ｓ３ｉｊ（ｔ）を測定したら、相互相関法または他の任意の知られた方法を用いて、これらの信号から、この気泡が占有する特定の位置に関して、超音波衝撃がそれぞれの高周波変換器Ｔｉと気泡５の間を移動するのに要した正確な移動時間Δτｉを導き出す。
【００４６】
非限定的な例として、次の相互相関関数を計算することができる。すなわち、
【００４７】
【数１】
2004521341.tif 000003
であり、
上式で、ｉ＿およびｊ＿は、当該の例では１から８までの範囲内の指標であって変換器Ｔ１〜Ｔ８を指定し、またｓｒ（ｔ）は、例えば、衝撃発射変換器のトランシーバの応答に対応する基準時間信号である。
【００４８】
例として、何らかの気泡５のない液体中に、変換器Ｔ１〜Ｔ８の１つによって音響衝撃を発射させることによって、かつ径方向に対向する変換器Ｔ１〜Ｔ８が受信した音響信号を測定させることによって、一度だけ、ｓｒ（ｔ）を測定することが可能であり、前記信号に−１を乗じて基準信号ｓｒ（ｔ）とする。同時に、第１変換器によって音響衝撃を発射し始める時と、その径方向に対向する変換器によってこの衝撃を受信し始める時の間の時間ΔＴも測定する。
【００４９】
相互相関関数Ｃｉｊ（τ）を算出した後で、前記関数をそれぞれ最大にするτｉｊの値を求め（このような最適化は、例えば、それぞれの相互相関関数が０．８よりも大きい値を有するときに実行可能であると考えられる）、次いで、上記移動時間Δτｉを、例えば、次の公式によって算出する。すなわち、
【００５０】
【数２】
2004521341.tif 000004
上式で、Ｍは前記計算で考慮に入れた変換器の個数である（一般には、幾つかの変換器、すなわち、特に、相互に対面して位置する変換器、および変換器のうちで、それに対して直接波が拡散波と同時に到着するものを前記計算から除外する）。
【００５１】
随意選択的には、次の公式、すなわち、Δτｉ＝τｉｉ／２＋ΔＴを使用して前記計算を単純化することができる。
【００５２】
移動時間Δτｉに基づいて、異なる高周波変換器Ｔ１〜Ｔ８が発する音響信号に適用するべきタイム・オフセット値を導き出して、前記高周波変換器が発したすべての音波衝撃が同時に気泡５に到着するようにする。したがって、変換器Ｔ１〜Ｔ８からのすべての音響衝撃を瞬間ｔ０で気泡に到着させるように、異なる変換器Ｔｉが、それぞれの瞬間ｔ０−Δτｉにおいて前記衝撃を放出する。換言すれば、変換器Ｔ１〜Ｔ８が放出した音波衝撃を、気泡５上に、すなわち、前記気泡５が占有する特定の位置に集束することができる。
【００５３】
さらに、この気泡が収縮段階にある時と一致するように、音波衝撃が気泡５に達する到着瞬間ｔ０を求める。
【００５４】
このような同期化は、定在音波の効果の下で、気泡５が閃光を発する瞬間ｔ１を検出することによって実行可能である。このような閃光は非常に規則的に生じるので、一旦、瞬間ｔ１を測定したら、その後に続く閃光は瞬間ｔ１＋ｎ．Ｔで発生することが知られている。ここで、ｎ＿は自然数であり、またＴは定在音波の周期である。さらに、気泡５の直径を時間の関数として与える曲線Ｄ（ｔ）は、それ自体が完全に既知であり、また反復的であるので、瞬間ｔ１を知ると、前記曲線を知ることが可能になる。したがって、変換器Ｔ１〜Ｔ８が放出する圧縮波衝撃が気泡５上に同時に到着することが望ましい瞬間ｔ０を求めることができる。
【００５５】
有利なことに、前記瞬間ｔ０は、図５に示した曲線Ｄ（ｔ）の最大に対応するように選択可能である。
【００５６】
圧縮超音波衝撃の継続時間θは知られているので（例えば、約７００ナノ秒（ｎｓ））、気泡５のほとんどの収縮段階１２の間、信号Ｓ２がこの気泡の圧縮を行うように、かつこのように生成された圧力上昇が、少なくとも光放出の瞬間ｔ１まで継続するように、瞬間ｔ０を選択することもできる。
【００５７】
一旦、瞬間ｔ０が求まれば、それぞれの瞬間ｔ０−Δτｉにおいて、異なる変換器Ｔ１〜Ｔ８によって、第１振幅よりもはるかに大きい第２振幅を有する圧縮超音波衝撃Ｓ２の発射を開始することができる。例えば、その時に、気泡５の近傍における液体中の圧力変化の合計振幅は、約８バールか、またはそれよりもさらに大きいものであり得る。
【００５８】
このように発射された音波衝撃の集束によって、気泡５が破壊されることはない。さらに、圧縮超音波衝撃を受ける瞬間に気泡５が発する光の強度が大幅に増加するのが観察される。例として、気泡５の近傍の液体中における約８バールの圧縮超音波衝撃の振幅に関して、音ルミネセンスによって発する光の強度が、定在音波のみの存在下で発した強度に対して２倍に増加するのが観察される。
【００５９】
圧縮超音波衝撃の振幅を増加させることによって、それは高周波変換器Ｔ１〜Ｔ８の出力および／または前記変換器の個数を増やすことによって実現可能であるが、音ルミネセンスによって気泡５が生成するエネルギーをさらに一段と増加させることが可能であることに留意されたい。
【００６０】
さらに、膨張超音波衝撃Ｓ３を圧縮超音波衝撃Ｓ２の直前に先行させることによって、すなわち、圧縮超音波衝撃Ｓ２が加えられている収縮段階１２の直前に先行する気泡５の膨張段階１０の間、液溜め２において優勢な静圧Ｐ０を下回るところまで圧力が急激に降下することによって（図５参照）、音ルミネセンスにより放出されるエネルギーをさらに一段と増加させることができる。当然のことであるが、衝撃Ｓ２およびＳ３は、同じ変換器Ｔ１〜Ｔ８によって発射することができる。
【００６１】
変換器Ｔ’１、Ｔ’２を随意選択的に割愛し、したがって、変換器Ｔ１〜Ｔ８が、気泡５を定位置に保持しかつその直径を周期的に変化させると共に、圧縮および／または膨張波衝撃を生成するように機能することに留意されたい。
【００６２】
さらに、液溜め２の幾何学的形状および／または望ましい位置で音波の腹を生成するのに適切な波形を使用することによって、液溜め２の中心以外の他の位置に、すなわち、その壁の近傍に気泡５を安定させることが可能であることにも留意されたい。
【００６３】
同様に液溜め２の適切な幾何学的形状および／または適切な波形を選択することによって、液溜め２中に複数の気泡５を安定させることも可能である。その場合は、変換器Ｔ１〜Ｔ８が連続的におよび／または同時に異なる気泡５上に集束するように、それらの変換器を制御することができる。
【００６４】
最後に、圧縮波衝撃Ｓ２を、膨張段階の間に前記気泡に到着するように気泡５の変形サイクルと同期されている上記膨張波衝撃Ｓ３と完全に置き換えることも随意選択的に可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の方法を実施可能にする装置の１つの実施例を示す斜視図である。
【図２】図１の装置を示す平面図である。
【図３】図２の線ＩＩＩ−ＩＩＩ上で見たところを示す断面図である。
【図４】図１から３までの装置の制御システムを示すブロック図である。
【図５】第１に、図１から３までの装置中に含まれている気泡の、時間ｔ＿の経過に伴う直径Ｄを示し、第２に、気泡の近傍で、時間ｔ＿の経過に伴って、定在音波Ｓ１と音波衝撃Ｓ２によって生成された圧力Ｐを示すグラフである（図５に示す曲線は実際の数値をプロットしたものではなく、それらは時間経過に伴う直径Ｄと圧力Ｐの変化をグラフ表示したものにすぎない）。
【国際公開パンフレット】
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2004521341.tif 000006
2004521341.tif 000007
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【国際調査報告】
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