Năm 1927, khi một đầu dò siêu âm mạnh ngâm trong chất lỏng phát ra phía bề mặt chất lỏng, sẽ có một lớp sương mù trên bề mặt chất lỏng. Cường độ của sương mù liên quan đến cường độ của sóng siêu âm, trong khi kích thước của các giọt sương có liên quan đến tần số của sóng siêu âm và sức căng bề mặt của chất lỏng. Tại thời điểm này, sóng bề mặt lan truyền trên bề mặt chất lỏng và bước sóng của sóng bề mặt cũng liên quan đến tần số và sức căng bề mặt của sóng siêu âm. Nó đã được chứng minh rằng đường kính của các giọt nhỏ hơn một nửa bước sóng của sóng bề mặt, khiến mọi người có xu hướng nghĩ rằng các giọt là sự phóng ra của sóng bề mặt ở cực đại. Nguyên tử siêu âm là quá trình hình thành các giọt chất lỏng siêu nhỏ bằng cách sử dụng năng lượng siêu âm. Siêu âm có thể nguyên tử hóa chất lỏng theo hai cách:
1. Lớp chất lỏng mỏng trên bề mặt rung động kích thích sóng trọng lực mao dẫn dưới rung siêu âm.
2. Chế độ nguyên tử hóa là sương mù của đài phun siêu âm.
Một chiều
Có hai cách giải thích lý thuyết cho nguyên lý nguyên tử siêu âm. Chúng là lý thuyết sóng xung kích vi mô và lý thuyết sóng căng bề mặt. Một mặt, lý thuyết về sóng siêu nhỏ giải thích rằng hiệu ứng xâm thực của siêu âm trong môi trường lỏng dẫn đến việc tạo ra sóng xung kích siêu nhỏ và hiện tượng nguyên tử hóa. Lý thuyết cho rằng hiệu ứng xâm thực là nguyên nhân trực tiếp của nguyên tử hóa lỏng. Ngoài bức xạ nhiệt và quang học, các phần khác của sự sụp đổ xâm thực tỏa ra dưới dạng sóng siêu nhỏ. Khi sóng siêu nhỏ đạt đến một cường độ nhất định, nó sẽ gây ra sự nguyên tử hóa lỏng. Mặt khác, lý thuyết về sức căng bề mặt cho rằng giọt nước được tạo ra bởi sự không ổn định của sóng bề mặt chất lỏng, khiến chất lỏng nguyên tử hóa. Cụ thể, khi sóng siêu âm của một cường độ âm nhất định hướng vào giao diện chất lỏng khí qua chất lỏng, nó tạo thành sóng căng bề mặt tại giao diện vuông góc với sóng căng bề mặt, khi biên độ của bề mặt rung đạt đến một giá trị nhất định, giọt nước sẽ bay ra khỏi đỉnh Sự hình thành nguyên tử hóa. Giả thuyết này cho rằng sóng căng bề mặt tạo ra các giọt ở cực đại và kích thước của các giọt tỷ lệ thuận với bước sóng. Mô hình sóng căng bề mặt và sơ đồ mô hình nguyên tử sóng căng bề mặt.
D là đường kính giọt; T là hệ số căng bề mặt; P là mật độ chất lỏng; f là tốc độ sóng âm.
Chế độ hai
Nguyên tử hóa đài phun nước, là một hình thức phổ biến của nguyên tử hóa siêu âm, sử dụng các tấm áp điện làm đầu dò để tạo ra siêu âm mức megahertz. Thông thường, cơ chế hình thành của nguyên tử hóa đài phun nước như sau: khi tần số sóng siêu âm phát ra từ đầu dò siêu âm là MHz, độ trực tiếp của sóng siêu âm và trường xâm thực của nó là rất tốt, do đó, dung dịch tiếp xúc với nó sẽ được phun lên để hình thành "đài phun nước siêu âm". Một loại
Một số lượng lớn các sol khí được sản xuất đồng thời với việc tạo ra các đài phun nước siêu âm. Trong số đó, "đài phun siêu âm" có thể được coi là một luồng phản lực đi lên của trường xâm thực siêu âm, có lực bức xạ đơn hướng và dòng âm thanh xoáy đối xứng. Trong loại trường xâm thực này, sự phân bố bọt khí là rất khác nhau. Khi nước và các chất lỏng khác bị xâm thực, do ảnh hưởng của áp suất bức xạ âm và tác động vật lý của lực bức xạ siêu âm và ánh sáng chiếu vào, hiệu ứng nhiệt tập trung và hiệu ứng cơ học của một số lượng lớn bọt khí tạo bọt nổi bật hơn ở phía trước đài phun nước, và mật độ năng lượng âm thanh được tăng lên rất nhiều dọc theo hướng tiêm do tiêm siêu âm và phun ánh sáng.
Trong đài phun siêu âm, cơ chế chính của đài phun siêu âm là sự sụp đổ của một số lượng lớn bọt khí, dòng xung âm ở nhiệt độ cao và sóng xung kích áp suất cao trong vụ nổ. Các hiệu ứng khuấy cơ học khác, hiệu ứng nhiệt và như vậy cũng tồn tại cùng một lúc. Máy tạo độ ẩm siêu âm được thiết kế theo nguyên tắc này thường được sử dụng làm máy tạo độ ẩm trong nhà. Nó có thể làm ẩm phòng máy tính và xưởng dệt len để loại bỏ tĩnh điện của thiết bị, khử trùng trong nhà bằng thuốc của con người, làm đẹp khuôn mặt và tạo hình cây cảnh, v.v.
