Etude de la taille des bulles de cavitation inertielle générées par des HIFU M. G. Cares1, L. Hallez1, F. Touyeras1 , JY. Hihn1, M. Spajer2 1. Université de Franche-Comté, Institut UTINAM UM CNRS 6213, 30 avenue de l’Observatoire, 25009. 2. Institut FEMTO-ST / Optique, Université de Franche-Comté UMR CNRS 6174. Besançon cedex, France. Loic.hallez@utinam.cnrs.fr Introduction Méthode expérimentale Résultats expérimentaux Les ultrasons peuvent générer différents types de bulles de cavitation dans les liquides de propagation. Dans certaines conditions de pression, elles peuvent croitre de manière explosive puis collapser violement, on parle de bulle de cavitation inertielle. La lumière émise par SCL étant propor-tionnelle à la concentration de radicaux, une méthode de comptage du nombre de photons émis est mise en place. Influence de la puissance acoustique Fig. 1. Représentation schématique de l’évolution d’une bulle de cavitation inertielle dans un champ acoustique. Fig. 6. Pulse on-time de 6ms et pulse off-time de 4ms. Pour déterminer la taille des bulles de cavitation transitoire générées par des transducteurs de type HIFU nous avons utilisé une technique basée sur la mesure de la luminescence émise par une solution de Luminol lorsqu’elle est oxydée par les radicaux [1]. Fig. 4. Représentation de la cuve de propagation. En alternant des phases d’émission et des phases de silence et en calculant les temps de dissolution des bulles durant les phases de silence, il est possible de déterminer la taille des bulles de cavitation transitoire [2]. Mesure de la taille des bulles Fig. 2. Réaction d’oxydation du Luminol pour les radicaux. Fig. 7. SCL en fonction de la séparation des pulses. Pulse on-time de 4ms. Fig. 5. Effet de l’augmentation de temps entre les pulses ultrasonores T0ff sur la taille des bulles lorsque la longueur du pulse Ton est gardée constante. Le seuil de Blake A l'aide de ces résultats nous pouvons calculer le seuil de Blake[4]. La technique utilisée est basée sur la dissolution d’une bulle unique stationnaire dans une liquide en fonction du temps [3]. Fig. 3. Transducteur Ultrasonore HIFU et son champ de bulles de cavitation inertielle. Pg : densité du gaz dans la bulle D : coefficient de diffusion Cs : Saturation du gaz dans l e solvant  : tension de surface M : masse molaire du gaz R : constante des gaz parfaits T : température R0 : Taille initiale de la bulle Conclusions Il a été montré que la SCL augmente avec la puissance acoustique. Nous avons trouvé des tailles de bulles de l’ordre du micromètre pour une fréquence acoustique de 2,5MHz. Une dépression acoustique supérieure à 0,14MPa devient suffisante pour vaincre la tension de surface et la bulle connaît alors une croissance explosive [1] Characterization of HIFU transducer designed for sonochemistry application: Cavitation distribution and quantification. L. Hallez, F. Touyeras, J.-Y. Hihn, J. Klima et all. Ultrasonics Sonochemistry 50 (2010) 310-317. [2] Lee, J. et al., Determination of the size distribution of sonoluminescence bubbles in a pulsed acoustic field, J. Am. Chem. Soc., 127, 16 810 (2005). [3] On the stability of gas bubbles in liquid-gas solutions. P. Epstein and M. Plesset, J. Chem. Phys. 1950, 18, 1505-1509. [4] Acoustic Cavitation. Louisnard, O. and González-García, J.,Ultrasound Technologies for Food and Bioprocessing, Chap. 2, Springer, New York, NY (2011).