Uvod u ultrazvučnu tehnologiju

Princip ultrazvuka.

Ultrazvuk stupa u interakciju s medijem tijekom razmnožavanja, mijenja fazu i amplitudu, mijenja fizikalna, kemijska i biološka svojstva ili stanje medija ili ubrzava proces te promjene, rezultirajući nizom učinaka, kao što su mehanika, toplina. , kemijski i biološki učinci, itd. Ovi učinci mogu se pripisati sljedećim učincima:

kavitacija

Kavitacijski mjehurići rastu u području negativnog tlaka koji se formira uzdužnim širenjem ultrazvučnih valova i tvore mjehuriće mjehurića.

Brzo se zatvara u zoni pozitivnog tlaka i komprimira i rasteže pod izmjeničnim pozitivnim i negativnim tlakom.

Mikrojet visokih brzina (110 m / s) može se generirati kada se kavitacijski mjehur komprimira sve dok se ne skine brzina, a gustoća sudara je visoka do 1,5 kg / m2, što rezultira visokom strujom.

Utjecaj mikrotočke velike brzine na stranu distalnog mjehura proizvodi udar udara vodom, tj. Udarni val.

Udarni val širi se radijalno prema van, udarajući čvrstu površinu uzorka, odražavajući je u mjehurić, i mjehurić postaje vrtlog kako bi konvektirao čvrstu površinu, stvarajući ogroman trenutni tlak; ovaj ogromni trenutni tlak može učiniti krute čestice suspendirane u tekućini ili Površina biološkog staničnog tkiva podložna drastičnim oštećenjima.

Uz navedene učinke postoje i mehanički, toplinski i drugi učinci:

Mehaničko djelovanje

Tijekom širenja ultrazvuka medij će naizmjenično komprimirati i rastezati medij, tvoreći promjenu tlaka, a promjena tlaka će uzrokovati mehanički učinak. Ultrazvučno pokretanje medijskih čestica, premda pomicanje i brzina nisu velike, ali ubrzanje čestica proporcionalno kvadratu frekvencije ultrazvučnih vibracija je vrlo veliko, ponekad i više od deset tisuća puta veće od gravitacijskog ubrzanja, tako veliko ubrzanje je dovoljno izazvati snažan mehanički medij. posljedica.

Toplinski učinak

Ako ultrazvučni valovi apsorbira medij u mediju, to jest, postoji apsorpcija energije. Istovremeno, zahvaljujući vibraciji ultrazvučnog vala, medij generira snažno visokofrekventno osciliranje, a medij trlja jedan o drugi da bi generirao toplinu, što povećava temperaturu tekućine i krutine. Ultrazvuk povećava temperaturu na sučelju 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 učinci

Kavitacija ultrazvuka može uzrokovati oksidaciju, na primjer, nakon kratkog perioda soniciranja u destiliranoj vodi da se dobije vodikov peroksid. Dušična kiselina nastaje nakon soniciranja u vodi u kojoj je otopljen dušik. Ultrazvuk također ima smanjenje učinka i utječe na električnu razgradnju metala.