Introduzione alla tecnologia ad ultrasuoni

Principio dell'ecografia.

Gli ultrasuoni interagiscono con il mezzo durante la propagazione, i cambiamenti di fase e ampiezza, modificano le proprietà fisiche o chimiche o lo stato del mezzo o accelera il processo di questo cambiamento, determinando una serie di effetti, come la meccanica, le termiche. , effetti chimici e biologici, ecc. Questi effetti possono essere attribuiti ai seguenti effetti:

Cavitazione

Le bolle di cavitazione crescono nella regione di pressione negativa formata dalla propagazione longitudinale delle onde ultrasoniche e formano un'interfaccia a bolle.

Viene rapidamente chiuso nella zona di pressione positiva per essere compresso e stirato sotto pressioni positive e negative alternate.

Un micro getto ad alta velocità (110 m / s) può essere generato quando la bolla di cavitazione viene compressa fino alla scheggiatura ad alta velocità, e la densità di collisione arriva fino a 1,5 kg / m2, risultando in una corrente elevata.

L'impatto del microjet ad alta velocità sul lato della bolla distale produce un impatto del colpo d'ariete, ovvero un'onda d'urto.

L'onda d'urto si propaga radialmente verso l'esterno, colpendo la superficie solida del campione, riflettendola alla bolla, e la bolla diventa vortice per convalidare la superficie solida, generando un'enorme pressione istantanea; questa enorme pressione istantanea può rendere le particelle solide sospese nel liquido o la superficie del tessuto cellulare biologico è soggetta a danni drastici.

Oltre agli effetti di cui sopra, ci sono effetti meccanici, termici e altri:

Azione meccanica

Durante la propagazione degli ultrasuoni, il mezzo comprime e allunga alternativamente il mezzo, formando un cambiamento di pressione, e il cambiamento di pressione causerà un effetto meccanico. Movimento delle particelle mediate da ultrasuoni, sebbene lo spostamento e la velocità non siano grandi, ma l'accelerazione delle particelle proporzionale al quadrato della frequenza di vibrazione ultrasonica è molto grande, a volte superiore a decine di migliaia di volte l'accelerazione gravitazionale, una così grande accelerazione è sufficiente causare un potente mezzo meccanico. effetto.

Effetto termico

Se le onde ultrasoniche vengono assorbite dal mezzo nel mezzo, cioè, vi è assorbimento di energia. Allo stesso tempo, a causa della vibrazione dell'onda ultrasonica, il mezzo genera una forte oscillazione ad alta frequenza e il fluido si sfrega l'uno contro l'altro per generare calore, che aumenta la temperatura del liquido e del solido. Gli ultrasuoni aumentano la temperatura all'interfaccia di penetrazione di due supporti diversi. Questo perché l'impedenza caratteristica è diversa nell'interfaccia, e si verificherà una riflessione, formando un'onda stazionaria per causare l'attrito relativo tra le molecole e il riscaldamento.

Altri effetti

La cavitazione degli ultrasuoni può causare l'ossidazione, ad esempio, dopo un breve periodo di sonicazione in acqua distillata per produrre perossido di idrogeno. L'acido nitrico viene prodotto dopo la sonicazione in acqua in cui l'azoto viene dissolto. Ultrasuoni ha anche un effetto riducente e influenza la decomposizione elettrica del metallo.