21. yüzyıl radyo elektroniği, atom, uzay araştırmaları ve ultrason yüzyılıdır. Ultrason bilimi bugün nispeten genç. 19. yüzyılın sonunda, bir Rus fizyolog olan P. N. Lebedev ilk çalışmalarını yaptı. Ondan sonra birçok seçkin bilim insanı ultrason üzerinde çalışmaya başladı.
Ultrason nedir?
Ultrason, ortamın parçacıklarının yaptığı yayılan dalgalı bir salınım hareketidir. Duyulabilir aralığın seslerinden farklı olduğu kendine has özellikleri vardır. Ultrasonik aralıkta yönlendirilmiş radyasyon elde etmek nispeten kolaydır. Ayrıca iyi odaklanır ve bunun sonucunda yapılan salınımların şiddeti artar. Katılarda, sıvılarda ve gazlarda yayılırken ultrason, teknoloji ve bilimin birçok alanında pratik uygulama bulan ilginç fenomenlere yol açar. Bugün yaşamın çeşitli alanlarında rolü çok büyük olan ultrason budur.
Bilim ve uygulamada ultrasonun rolü
Ultrason son yıllarda bilimsel araştırmalarda oynamaya başladıgiderek daha önemli bir rol oynamaktadır. Akustik akışlar ve ultrasonik kavitasyon alanındaki deneysel ve teorik çalışmalar başarıyla gerçekleştirildi ve bu da bilim adamlarının sıvı fazda ultrasona maruz kaldığında meydana gelen teknolojik süreçleri geliştirmesine izin verdi. Fizik gibi bir bilgi alanındaki çeşitli fenomenleri incelemek için güçlü bir yöntemdir. Ultrason, örneğin yarı iletken ve katı hal fiziğinde kullanılır. Günümüzde "ultrasonik kimya" adı verilen ayrı bir kimya dalı oluşturulmaktadır. Uygulanması birçok kimyasal-teknolojik işlemin hızlandırılmasına olanak sağlar. Moleküler akustik de doğdu - ses dalgalarının madde ile moleküler etkileşimini inceleyen yeni bir akustik dalı. Ultrasonun yeni uygulama alanları ortaya çıktı: holografi, introskopi, akustik elektronik, ultrasonik faz ölçümü, kuantum akustiği.
Bu alanda deneysel ve teorik çalışmaların yanı sıra günümüzde birçok pratik çalışma yapılmıştır. Özel ve üniversal ultrasonik makineler, artan statik basınç altında çalışan tesisler vb. geliştirildi. Üretim hatlarında yer alan otomatik ultrasonik tesisatlar, işgücü verimliliğini önemli ölçüde artırabilecek şekilde üretime alındı.
Ultrason hakkında daha fazla bilgi
Ultrason'un ne olduğu hakkında daha fazla konuşalım. Bunların elastik dalgalar ve salınımlar olduğunu zaten söylemiştik. Ultrason frekansı 15-20 kHz'den fazladır. İşitmemizin öznel özellikleri, ultrasonik frekansların alt sınırını belirler.işitilebilir sesin frekansından ayırır. Dolayısıyla bu sınır koşulludur ve her birimiz ultrasonun ne olduğunu farklı şekilde tanımlarız. Üst sınır, fiziksel doğası olan elastik dalgalarla gösterilir. Yalnızca maddi bir ortamda yayılırlar, yani dalga boyu, gazda bulunan moleküllerin ortalama serbest yolundan veya katı ve sıvılarda atomlar arası mesafelerden önemli ölçüde daha büyük olmalıdır. Gazlarda normal basınçta, ultrasonik frekansların üst sınırı 109 Hz'dir ve katılarda ve sıvılarda - 1012-10 13 Hz.
Ultrasonik kaynaklar
Ultrason, doğada hem birçok doğal sesin (şelale, rüzgar, yağmur, dalgaların yuvarladığı çakıl taşları, ayrıca gök gürültülü fırtınalara eşlik eden sesler vb.) hayvan dünyası. Bazı hayvan türleri onu uzayda yön bulmak, engellerin tespiti için kullanır. Yunusların doğada ultrason kullandığı da bilinmektedir (esas olarak 80 ila 100 kHz arasındaki frekanslar). Bu durumda, yaydıkları konum sinyallerinin gücü çok büyük olabilir. Yunusların bir kilometreye kadar uzaktaki balık sürülerini tespit edebildikleri bilinmektedir.
Ultrasonun yayıcıları (kaynakları) 2 büyük gruba ayrılır. Birincisi, sabit bir akış - bir sıvı veya gaz jeti - yoluna yerleştirilmiş engellerin varlığı nedeniyle salınımların uyarıldığı jeneratörlerdir. Ultrason kaynaklarının birleştirilebileceği ikinci grup,Akım veya elektrik voltajındaki belirli dalgalanmaları, akustik dalgaları çevreye yayan katı bir gövde tarafından yapılan mekanik bir titreşime dönüştüren elektro-akustik dönüştürücüler.
Ultrason alıcıları
Orta ve düşük frekanslarda, ultrasonik alıcılar çoğunlukla piezoelektrik tipi elektroakustik dönüştürücülerdir. Ses basıncının zamana bağımlılığı olarak temsil edilen, alınan akustik sinyalin biçimini yeniden üretebilirler. Cihazlar, amaçlanan uygulama koşullarına bağlı olarak geniş bantlı veya rezonanslı olabilir. Zaman ortalamalı ses alanı karakteristiklerini elde etmek için termal alıcılar kullanılır. Ses emici bir madde ile kaplanmış termistörler veya termokupllardır. Ses basıncı ve yoğunluğu, ışığın ultrasonla kırınımı gibi optik yöntemlerle de tahmin edilebilir.
Ultrason nerede kullanılır?
Ultrason'un farklı özelliklerini kullanırken birçok uygulama alanı vardır. Bu alanlar kabaca üç alana ayrılabilir. Bunlardan ilki, ultrasonik dalgalar aracılığıyla çeşitli bilgilerin elde edilmesiyle bağlantılıdır. İkinci yön, madde üzerindeki aktif etkisidir. Üçüncüsü, sinyallerin iletilmesi ve işlenmesi ile bağlantılıdır. Her durumda belirli bir frekans aralığının US'si kullanılır. Yolunu bulduğu birçok alandan sadece birkaçını ele alacağız.
Ultrasonik temizleme
Bu temizliğin kalitesi diğer yöntemlerle kıyaslanamaz. Parçaları durularken, örneğin %80'e kadar kirleticiler yüzeylerinde kalır, yaklaşık %55 - titreşimli temizleme ile, yaklaşık %20 - manuel temizleme ile ve ultrasonik temizleme ile en fazla %0,5 kirletici madde kalır. Karmaşık bir şekle sahip detaylar ancak ultrason yardımı ile iyi temizlenebilir. Kullanımının önemli bir avantajı, yüksek üretkenliğin yanı sıra düşük fiziksel işçilik maliyetleridir. Ayrıca, pahalı ve yanıcı organik çözücüleri ucuz ve güvenli sulu çözeltilerle değiştirebilir, sıvı freon vb. kullanabilirsiniz.
Ciddi bir sorun, kurum, duman, toz, metal oksitler vb. ile hava kirliliğidir. Ortam nemi ve sıcaklığından bağımsız olarak gaz çıkışlarındaki hava ve gazı temizlemek için ultrasonik yöntemi kullanabilirsiniz. Bir toz çökeltme odasına ultrasonik emitör yerleştirilirse verimi yüzlerce kat artacaktır. Böyle bir arınmanın özü nedir? Havada rastgele hareket eden toz parçacıkları, ultrasonik titreşimlerin etkisi altında birbirlerine daha güçlü ve daha sık çarparlar. Aynı zamanda, birleştikleri için boyutları artar. Pıhtılaşma, partikül büyütme işlemidir. Özel filtreler, onların ağırlıklı ve büyütülmüş kümelerini yakalar.
Kırılgan ve süper sert malzemelerin işlenmesi
Ultrason, aşındırıcı malzeme kullanarak iş parçası ile aletin çalışma yüzeyi arasına girerseniz, çalışma sırasında aşındırıcı parçacıklaryayıcı bu parçanın yüzeyini etkileyecektir. Bu durumda, malzeme yok edilir ve çıkarılır, çeşitli yönlendirilmiş mikro etkilerin etkisi altında işleme tabi tutulur. İşleme kinematiği, ana hareket - yani takım tarafından yapılan uzunlamasına titreşimler ve yardımcı - makinenin gerçekleştirdiği besleme hareketinden oluşur.
Ultrason çeşitli işler yapabilir. Aşındırıcı taneler için enerji kaynağı boyuna titreşimlerdir. İşlenmiş malzemeyi yok ederler. Besleme hareketi (yardımcı) dairesel, enine ve boyuna olabilir. Ultrasonik işleme daha hassastır. Aşındırıcının tane boyutuna bağlı olarak 50 ile 1 mikron arasında değişmektedir. Çeşitli şekillerdeki araçları kullanarak sadece delikler açmakla kalmaz, aynı zamanda karmaşık kesimler, kavisli eksenler, oyma, taşlama, matrisler yapabilir ve hatta bir elmas delebilirsiniz. Aşındırıcı olarak kullanılan malzemeler - korundum, elmas, kuvars kumu, çakmaktaşı.
Radyo elektroniğinde ultrason
Ultrason teknolojisi genellikle radyo elektroniği alanında kullanılır. Bu alanda, genellikle bir elektrik sinyalini diğerine göre geciktirmek gerekli hale gelir. Bilim adamları, ultrasonik gecikme hatlarının (kısaca LZ) kullanımını önererek iyi bir çözüm bulmuşlardır. Eylemleri, elektriksel darbelerin ultrasonik mekanik titreşimlere dönüştürülmesine dayanır. Nasıl olur? Gerçek şu ki, ultrason hızı, elektromanyetik salınımlar tarafından geliştirilenden önemli ölçüde daha düşüktür. Nabızelektriksel mekanik titreşimlere ters dönüşümden sonraki voltaj, giriş darbesine göre hattın çıkışında geciktirilecektir.
Piezoelektrik ve manyetostriktif transdüserler, elektriksel titreşimleri mekanik ve tam tersi şekilde dönüştürmek için kullanılır. LZ sırasıyla piezoelektrik ve manyetostriktif olarak ikiye ayrılır.
Tıpta ultrason
Canlı organizmaları etkilemek için farklı ultrason türleri kullanılır. Tıbbi uygulamada kullanımı artık çok popüler. Ultrason içinden geçtiğinde biyolojik dokularda meydana gelen etkilere dayanır. Dalgalar, ortamın parçacıklarında dalgalanmalara neden olur ve bu da bir tür doku mikro masajı oluşturur. Ve ultrasonun emilimi, yerel ısınmalarına yol açar. Aynı zamanda biyolojik ortamda belirli fizikokimyasal dönüşümler meydana gelir. Bu fenomenler, orta derecede ses yoğunluğu durumunda geri dönüşü olmayan hasara neden olmaz. Sadece metabolizmayı geliştirirler ve bu nedenle kendilerine maruz kalan vücudun hayati aktivitesine katkıda bulunurlar. Bu tür fenomenler ultrason terapisinde kullanılır.
Ameliyatta ultrason
Yüksek yoğunluklarda kavitasyon ve güçlü ısıtma doku tahribatına yol açar. Bu etki günümüzde ameliyatta kullanılmaktadır. Odaklanmış ultrason, çevredeki yapılara zarar vermeden en derin yapılarda (örneğin beyinde) lokal yıkıma izin veren cerrahi operasyonlar için kullanılır. Ultrason da ameliyatta kullanılıyorçalışma ucunun bir dosya, neşter, iğne gibi göründüğü aletler. Üzerlerine uygulanan titreşimler bu enstrümanlara yeni nitelikler kazandırmaktadır. Gerekli kuvvet önemli ölçüde azalır, bu nedenle operasyonun travması azalır. Ek olarak, analjezik ve hemostatik bir etki ortaya çıkar. Vücutta ortaya çıkan belirli türdeki neoplazmları yok etmek için ultrason kullanan kör bir aletle darbe kullanılır.
Biyolojik dokular üzerindeki etki, mikroorganizmaları yok etmek için gerçekleştirilir ve ilaç ve tıbbi aletlerin sterilizasyon işlemlerinde kullanılır.
İç organların araştırılması
Esas olarak karın boşluğunun çalışmasından bahsediyoruz. Bu amaçla özel bir aparat kullanılır. Ultrason, çeşitli doku ve anatomik anomalileri bulmak ve tanımak için kullanılabilir. Zorluk genellikle şu şekildedir: Bir maligniteden şüpheleniliyor ve iyi huylu veya bulaşıcı bir lezyondan ayırt edilmesi gerekiyor.
Ultrason, karaciğerin incelenmesinde ve safra yollarındaki tıkanıklıkların ve hastalıkların tespitinin yanı sıra içindeki taşların ve diğer patolojilerin varlığını tespit etmek için safra kesesinin incelenmesini içeren diğer görevlerde faydalıdır. Ayrıca siroz ve diğer yaygın iyi huylu karaciğer hastalıkları için testler kullanılabilir.
Jinekoloji alanında ağırlıklı olarak yumurtalık ve rahim analizinde ultrason kullanımı uzun süredirözellikle başarılı bir şekilde gerçekleştirildiği ana yön. Genellikle, genellikle en iyi kontrast ve uzamsal çözünürlüğü gerektiren iyi huylu ve kötü huylu oluşumların farklılaşması da burada gereklidir. Benzer sonuçlar diğer birçok iç organın incelenmesinde de faydalı olabilir.
Diş hekimliğinde ultrason kullanımı
Ultrason ayrıca tartarı çıkarmak için kullanıldığı diş hekimliğinde de kendine yer buldu. Plak ve taşı hızlı, kansız ve acısız bir şekilde çıkarmanızı sağlar. Aynı zamanda, ağız mukozası yaralanmaz ve boşluğun "cepleri" dezenfekte edilir. Hasta ağrı yerine bir sıcaklık hissi yaşar.
