In-situ synchrotron X-ray imaging of ultrasound (US)-generated bubbles: Influence of US frequency on microbubble cavitation for membrane fouling remediation
Notice bibliographique
Résumé
Gaining an in-depth understanding of the characteristics and dynamics of ultrasound (US)--generated bubbles is crucial to effectively remediate membrane fouling. The goal of present study is to conduct in-situ visualization of US-generated microbubbles in water to examine the influence of US frequency on the dynamics of microbubbles. This study utilized synchrotron in-line phase contrast imaging (In-line PCI) available at the biomedical imaging and therapy (BMIT) beamlines at the Canadian Light Source (CLS) to enhance the contrast of liquid/air interfaces at different US frequencies of 20, 28 and 40 KHz at 60 Watts. A high-speed camera was used to capture 2,000 frames per second of the bubble cavitation generated in water under the ultrasound influence. Key parameters at the polychromatic beamlines were optimized to maximize the phase contrast of gas/liquid of the microbubbles with a minimum size of 5.5 µm. ImageJ software was used to analyze the bubble characteristics and their behavior under the US exposure including the microbubble number, size, and fraction of the total area occupied by the bubbles at each US frequency. Furthermore, the bubble characteristics over the US exposure time and at different distances from the transducer were studied. The qualitative and quantitative data analyses showed that the microbubble number or size did not change over time; however, it was observed that most bubbles were created at the middle of the frames and close to the US field. The number of bubbles created under the US exposure increased with the frequency from 20 kHz to 40 kHz (about 4.6 times). However, larger bubbles were generated at 20 kHz such that the average bubble radius at 20 kHz was about 6.8 times of that at 40 kHz. Microbubble movement/traveling through water was monitored, and it was observed that the bubble velocity increased as the frequency was increased from 20 kHz to 40 kHz. The small bubbles moved faster, and the majority of them traveled upward towards the US transducer location. The growth pattern (a correlation between the mean growth ratio and the exposure time) of bubbles at 20 kHz and 60 W was obtained by tracking the oscillation of 22 representative microbubbles over the 700 ms of imaging. The mean growth ratio model was also obtained.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,002 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».