Uvod u ultrazvučnu tehnologiju

Princip ultrazvuka.

Ultrazvuk stupa u interakciju sa medijem tokom razmnožavanja, mijenja fazu i amplitudu, mijenja fizičke, kemijske i biološke osobine ili stanje medija, ili ubrzava proces te promjene, rezultirajući nizom efekata, kao što su mehanika, toplina. , hemijski i biološki efekti, itd. Ovi efekti se mogu pripisati sledećim efektima:

Kavitacija

Kavitacioni mehurići rastu u području negativnog pritiska formiranog uzdužnim širenjem ultrazvučnih valova, i formiraju mehurić mjehurića.

Brzo se zatvara u zoni pozitivnog pritiska i komprimira i rasteže pod naizmjeničnim pozitivnim i negativnim tlakom.

Mikrojet visokih brzina (110 m / s) može se generisati kada se kavitacijski mjehur komprimira do brzog čipa, a gustoća sudara je visoka do 1,5 kg / m2, što rezultira visokom strujom.

Utjecaj mikrotraka velike brzine na strani distalnog mjehura proizvodi udar udara, tj. Udarni val.

Udarni talas se širi radijalno prema van, udarajući čvrstu površinu uzorka, odražavajući je u mehurić, i mjehurić postaje vrtlog da konvektira čvrstu površinu, stvarajući ogroman trenutni pritisak; ovaj ogromni trenutni pritisak može učiniti da se čvrste čestice suspendiraju u tekućini ili da površina biološkog staničnog tkiva bude podložna drastičnim oštećenjima.

Pored navedenih efekata postoje i mehanički, termalni i drugi efekti:

Mehaničko djelovanje

Tokom propagacije ultrazvuka, medij će naizmenično komprimovati i rastezati medijum, formirajući promenu pritiska, a promena pritiska će izazvati mehanički efekat. Ultrazvučno inducirano kretanje čestica medija, iako pomak i brzina nisu veliki, ali ubrzanje čestica proporcionalno kvadratu frekvencije ultrazvučnih vibracija je vrlo veliko, ponekad prelazi desetine tisuća puta ubrzanje gravitacije, tako veliko ubrzanje je dovoljno izazvati snažan mehanički medij. efekat.

Termički efekt

Ako ultrazvučni talasi apsorbuju medijum u medijumu, to jest, postoji apsorpcija energije. Istovremeno, zbog vibracije ultrazvučnog vala, medij generira jaku visokofrekventnu oscilaciju, a medij trlja jedan o drugi da bi generirao toplinu, što povećava temperaturu tekućine i krutine. Ultrazvuk povećava temperaturu na interfejsu prodiranja u dva različita medija. To je zbog toga što je karakteristična impedancija različita na sučelju, i pojavit će se refleksija, formirajući stojeći val da uzrokuje relativno trenje između molekula i zagrijavanja.

Ostali efekti

Kavitacija ultrazvuka može uzrokovati oksidaciju, na primjer, nakon kratkog perioda soniciranja u destiliranoj vodi, da bi se dobio vodikov peroksid. Dušična kiselina nastaje nakon sonikacije u vodi u kojoj se rastvara dušik. Ultrazvuk ima i efekat smanjenja i utiče na električnu razgradnju metala.