Ang ika-21 siglo ay ang siglo ng radio electronics, atom, space exploration at ultrasound. Ang agham ng ultrasound ay medyo bata pa ngayon. Sa pagtatapos ng ika-19 na siglo, si P. N. Lebedev, isang Russian physiologist, ay nagsagawa ng kanyang unang pag-aaral. Pagkatapos noon, maraming kilalang siyentipiko ang nagsimulang mag-aral ng ultrasound.
Ano ang ultrasound?
Ang Ultrasound ay isang nagpapalaganap na undulating oscillatory motion na ginagawa ng mga particle ng medium. Ito ay may sariling mga katangian, kung saan ito ay naiiba sa mga tunog ng naririnig na hanay. Ito ay medyo madali upang makakuha ng direktang radiation sa hanay ng ultrasonic. Bilang karagdagan, ito ay nakatutok nang mabuti, at bilang isang resulta nito, ang intensity ng mga oscillations na ginawa ay tumataas. Kapag nagpapalaganap sa mga solido, likido at mga gas, ang ultrasound ay nagbibigay ng mga kagiliw-giliw na phenomena na nakahanap ng praktikal na aplikasyon sa maraming larangan ng teknolohiya at agham. Ito ang ultrasound, na ang papel nito sa iba't ibang larangan ng buhay ngayon ay napakalaki.
Ang papel ng ultrasound sa agham at pagsasanay
Ang Ultrasound sa mga nakalipas na taon ay nagsimulang tumugtog sa siyentipikong pananaliksikisang lalong mahalagang papel. Ang mga pang-eksperimentong at teoretikal na pag-aaral sa larangan ng mga acoustic flow at ultrasonic cavitation ay matagumpay na naisagawa, na nagpapahintulot sa mga siyentipiko na bumuo ng mga teknolohikal na proseso na nangyayari kapag nalantad sa ultrasound sa likidong yugto. Ito ay isang makapangyarihang paraan para sa pag-aaral ng iba't ibang phenomena sa isang larangan ng kaalaman gaya ng pisika. Ang ultratunog ay ginagamit, halimbawa, sa semiconductor at solid state physics. Ngayon, isang hiwalay na sangay ng kimika ay nabuo, na tinatawag na "ultrasonic chemistry". Ang application nito ay nagbibigay-daan sa pagpapabilis ng maraming kemikal-teknolohiyang proseso. Ipinanganak din ang molecular acoustics - isang bagong sangay ng acoustics na nag-aaral sa molecular interaction ng sound waves sa matter. Ang mga bagong lugar ng paglalapat ng ultrasound ay lumitaw: holography, introscopy, acoustoelectronics, ultrasonic phase measurement, quantum acoustics.
Bilang karagdagan sa eksperimental at teoretikal na gawain sa larangang ito, maraming praktikal na gawain ang nagawa ngayon. Ang mga espesyal at unibersal na ultrasonic machine, mga instalasyon na gumagana sa ilalim ng tumaas na static pressure, atbp. ay binuo. Ang mga awtomatikong ultrasonic installation na kasama sa mga linya ng produksyon ay ipinakilala sa produksyon, na maaaring makabuluhang tumaas ang labor productivity.
Higit pa tungkol sa ultrasound
Pag-usapan pa natin kung ano ang ultrasound. Nasabi na natin na ang mga ito ay mga nababanat na alon at mga oscillation. Ang dalas ng ultrasound ay higit sa 15-20 kHz. Tinutukoy ng mga pansariling katangian ng aming pandinig ang mas mababang limitasyon ng mga frequency ng ultrasonic, nanaghihiwalay nito sa dalas ng naririnig na tunog. Ang hangganan na ito, samakatuwid, ay may kondisyon, at bawat isa sa atin ay naiiba ang kahulugan kung ano ang ultrasound. Ang itaas na limitasyon ay ipinahiwatig ng nababanat na mga alon, ang kanilang pisikal na katangian. Sila ay nagpapalaganap lamang sa isang materyal na daluyan, iyon ay, ang haba ng daluyong ay dapat na mas malaki kaysa sa ibig sabihin ng libreng landas ng mga molekula na nasa gas o ang mga interatomic na distansya sa mga solido at likido. Sa normal na presyon sa mga gas, ang pinakamataas na limitasyon ng mga frequency ng ultrasonic ay 109 Hz, at sa mga solido at likido - 1012-10 13 Hz.
Ultrasonic sources
Ang Ultrasound ay matatagpuan sa kalikasan bilang bahagi ng maraming natural na ingay (talon, hangin, ulan, mga maliliit na bato na iginulong ng surf, gayundin sa mga tunog na kasama ng mga bagyo, atbp.), at bilang mahalagang bahagi ng mundo ng hayop. Ginagamit ito ng ilang mga species ng mga hayop para sa oryentasyon sa espasyo, pagtuklas ng mga hadlang. Alam din na ang mga dolphin ay gumagamit ng ultratunog sa kalikasan (pangunahin ang mga frequency mula 80 hanggang 100 kHz). Sa kasong ito, ang kapangyarihan ng mga signal ng lokasyon na ibinubuga ng mga ito ay maaaring maging napakalaki. Ang mga dolphin ay kilala na nakaka-detect ng mga paaralan ng isda hanggang isang kilometro ang layo.
Ang mga naglalabas (source) ng ultrasound ay nahahati sa 2 malalaking grupo. Ang una ay mga generator, kung saan ang mga oscillations ay nasasabik dahil sa pagkakaroon ng mga obstacle sa kanila na naka-install sa landas ng isang pare-pareho ang daloy - isang jet ng likido o gas. Ang pangalawang pangkat kung saan maaaring pagsamahin ang mga pinagmumulan ng ultrasound aymga electro-acoustic transducers na nagko-convert ng mga ibinigay na pagbabago sa kasalukuyang o de-koryenteng boltahe sa isang mekanikal na panginginig ng boses na ginawa ng isang solidong katawan na nagpapalabas ng mga acoustic wave sa kapaligiran.
Ultrasound receiver
Sa medium at mababang frequency, ang mga ultrasonic receiver ay kadalasang piezoelectric type electroacoustic transducers. Maaari nilang i-reproduce ang anyo ng natanggap na acoustic signal, na kinakatawan bilang isang time dependence ng sound pressure. Maaaring maging broadband o resonant ang mga device, depende sa mga kundisyon ng application kung saan nilalaan ang mga ito. Ang mga thermal receiver ay ginagamit upang makakuha ng time-average na mga katangian ng field ng tunog. Ang mga ito ay mga thermistor o thermocouples na pinahiran ng isang sound-absorbing substance. Ang presyon at intensity ng tunog ay maaari ding matantya sa pamamagitan ng mga optical na pamamaraan, tulad ng diffraction ng liwanag sa pamamagitan ng ultrasound.
Saan ginagamit ang ultrasound?
Maraming bahagi ng paggamit nito, habang gumagamit ng iba't ibang feature ng ultrasound. Ang mga lugar na ito ay maaaring halos nahahati sa tatlong lugar. Ang una sa kanila ay konektado sa pagkuha ng iba't ibang impormasyon sa pamamagitan ng ultrasonic waves. Ang pangalawang direksyon ay ang aktibong impluwensya nito sa sangkap. At ang pangatlo ay konektado sa paghahatid at pagproseso ng mga signal. US ng isang tiyak na hanay ng dalas ay ginagamit sa bawat kaso. Sasaklawin lang namin ang ilan sa maraming lugar kung saan ito nakahanap ng paraan.
Ultrasonic cleaning
Ang kalidad ng paglilinis na ito ay hindi maihahambing sa ibang mga pamamaraan. Kapag nagbanlaw ng mga bahagi, halimbawa, hanggang sa 80% ng mga contaminant ang nananatili sa kanilang ibabaw, mga 55% - na may vibration cleaning, mga 20% - na may manu-manong paglilinis, at may ultrasonic cleaning, hindi hihigit sa 0.5% ng mga contaminant ang nananatili. Ang mga detalye na may kumplikadong hugis ay maaaring malinis na mabuti lamang sa tulong ng ultrasound. Ang isang mahalagang bentahe ng paggamit nito ay mataas na produktibo, pati na rin ang mababang gastos ng pisikal na paggawa. Bukod dito, maaari mong palitan ang mahal at nasusunog na mga organikong solvent ng mura at ligtas na aqueous solution, gumamit ng liquid freon, atbp.
Ang isang seryosong problema ay ang polusyon sa hangin na may soot, usok, alikabok, metal oxide, atbp. Maaari mong gamitin ang ultrasonic na paraan ng paglilinis ng hangin at gas sa mga saksakan ng gas, anuman ang ambient humidity at temperatura. Kung ang isang ultrasonic emitter ay inilagay sa isang dust settling chamber, ang kahusayan nito ay tataas ng daan-daang beses. Ano ang kakanyahan ng gayong paglilinis? Ang mga particle ng alikabok na gumagalaw nang random sa hangin ay tumama sa isa't isa nang mas malakas at mas madalas sa ilalim ng impluwensya ng ultrasonic vibrations. Kasabay nito, ang kanilang laki ay tumataas dahil sa katotohanan na sila ay pinagsama. Ang coagulation ay ang proseso ng pagpapalaki ng butil. Nahuhuli ng mga espesyal na filter ang kanilang timbang at pinalaki na mga kumpol.
Machining brittle at super hard materials
Kung papasok ka sa pagitan ng workpiece at ng gumaganang ibabaw ng tool gamit ang ultrasound, nakasasakit na materyal, pagkatapos ay ang mga nakasasakit na particle sa panahon ng operasyonAng emitter ay makakaapekto sa ibabaw ng bahaging ito. Sa kasong ito, ang materyal ay nawasak at inalis, na sumasailalim sa pagproseso sa ilalim ng pagkilos ng iba't ibang direktang micro-impact. Ang kinematics ng pagproseso ay binubuo ng pangunahing paggalaw - paggupit, iyon ay, ang mga longitudinal vibrations na ginawa ng tool, at ang auxiliary - ang feed na paggalaw na ginagawa ng makina.
Ang Ultrasound ay maaaring gumawa ng iba't ibang trabaho. Para sa mga nakasasakit na butil, ang pinagmumulan ng enerhiya ay mga longitudinal vibrations. Sinisira nila ang naprosesong materyal. Ang paggalaw ng feed (auxiliary) ay maaaring pabilog, transverse at longitudinal. Ang pagpoproseso ng ultrasonic ay mas tumpak. Depende sa laki ng butil ng nakasasakit, ito ay mula 50 hanggang 1 micron. Gamit ang mga tool ng iba't ibang mga hugis, maaari kang gumawa ng hindi lamang mga butas, kundi pati na rin ang mga kumplikadong hiwa, mga hubog na palakol, ukit, giling, gumawa ng mga matrice at kahit na mag-drill ng brilyante. Mga materyales na ginamit bilang abrasive - corundum, brilyante, quartz sand, flint.
Ultrasound sa radio electronics
Ultrasound sa teknolohiya ay kadalasang ginagamit sa larangan ng radio electronics. Sa lugar na ito, madalas na kinakailangan na antalahin ang isang de-koryenteng signal na may kaugnayan sa iba. Nakahanap ang mga siyentipiko ng magandang solusyon sa pamamagitan ng pagmumungkahi ng paggamit ng mga ultrasonic delay lines (LZ para sa maikli). Ang kanilang aksyon ay batay sa katotohanan na ang mga electrical impulses ay na-convert sa ultrasonic mechanical vibrations. Paano ito nangyayari? Ang katotohanan ay ang bilis ng ultrasound ay makabuluhang mas mababa kaysa sa binuo ng electromagnetic oscillations. PulseAng boltahe pagkatapos ng reverse transformation sa electrical mechanical vibrations ay maaantala sa output ng linya na may kaugnayan sa input pulse.
Piezoelectric at magnetostrictive transducers ay ginagamit upang i-convert ang mga electrical vibrations sa mechanical at vice versa. Ang LZ, ayon sa pagkakabanggit, ay nahahati sa piezoelectric at magnetostrictive.
Ultrasound sa gamot
Iba't ibang uri ng ultrasound ang ginagamit upang maimpluwensyahan ang mga buhay na organismo. Sa medikal na kasanayan, ang paggamit nito ay napakapopular na ngayon. Ito ay batay sa mga epekto na nangyayari sa biological tissues kapag ang ultrasound ay dumaan sa kanila. Ang mga alon ay nagdudulot ng pagbabagu-bago sa mga particle ng medium, na lumilikha ng isang uri ng tissue micromassage. At ang pagsipsip ng ultrasound ay humahantong sa kanilang lokal na pag-init. Kasabay nito, nangyayari ang ilang pagbabagong physicochemical sa biological media. Ang mga phenomena na ito ay hindi nagdudulot ng hindi maibabalik na pinsala sa kaso ng katamtamang intensity ng tunog. Pinapabuti lamang nila ang metabolismo, at samakatuwid ay nag-aambag sa mahahalagang aktibidad ng katawan na nakalantad sa kanila. Ang ganitong mga kababalaghan ay ginagamit sa ultrasound therapy.
Ultrasound sa operasyon
Ang Cavitation at malakas na pag-init sa matataas na intensidad ay humahantong sa pagkasira ng tissue. Ang epektong ito ay ginagamit ngayon sa operasyon. Ang nakatutok na ultratunog ay ginagamit para sa mga operasyon ng kirurhiko, na nagpapahintulot sa lokal na pagkawasak sa pinakamalalim na istruktura (halimbawa, ang utak), nang hindi napinsala ang mga nakapaligid. Ginagamit din ang ultratunog sa operasyonmga tool kung saan ang gumaganang dulo ay mukhang isang file, scalpel, karayom. Ang mga vibrations na ipinataw sa kanila ay nagbibigay ng mga bagong katangian sa mga instrumentong ito. Ang kinakailangang puwersa ay makabuluhang nabawasan, samakatuwid, ang traumatismo ng operasyon ay nabawasan. Bilang karagdagan, ang isang analgesic at hemostatic effect ay ipinahayag. Ang epekto sa isang mapurol na instrumento gamit ang ultrasound ay ginagamit upang sirain ang ilang uri ng neoplasma na lumitaw sa katawan.
Ang epekto sa biological tissues ay isinasagawa upang sirain ang mga microorganism at ginagamit sa mga proseso ng isterilisasyon ng mga gamot at medikal na instrumento.
Pagsasaliksik ng mga panloob na organo
Pangunahing pinag-uusapan natin ang tungkol sa pag-aaral ng cavity ng tiyan. Para sa layuning ito, ginagamit ang isang espesyal na kagamitan. Maaaring gamitin ang ultratunog upang mahanap at makilala ang iba't ibang tissue at anatomical na anomalya. Kadalasan ang hamon ay ang mga sumusunod: pinaghihinalaan ang isang malignancy at kailangang makilala sa isang benign o nakakahawang sugat.
Ang Ultrasound ay kapaki-pakinabang sa pagsusuri sa atay at para sa iba pang mga gawain, na kinabibilangan ng pagtuklas ng mga sagabal at sakit ng mga duct ng apdo, pati na rin ang pagsusuri sa gallbladder upang makita ang pagkakaroon ng mga bato at iba pang mga pathologies dito. Bilang karagdagan, maaaring gamitin ang pagsusuri para sa cirrhosis at iba pang diffuse benign na sakit sa atay.
Sa larangan ng ginekolohiya, pangunahin sa pagsusuri ng mga obaryo at matris, ang paggamit ng ultrasound ay mahabang panahon.ang pangunahing direksyon kung saan ito ay isinasagawa lalo na matagumpay. Kadalasan, kailangan din dito ang pagkakaiba-iba ng mga benign at malignant na pormasyon, na kadalasang nangangailangan ng pinakamahusay na contrast at spatial resolution. Ang mga katulad na konklusyon ay maaaring maging kapaki-pakinabang sa pag-aaral ng maraming iba pang panloob na organo.
Ang paggamit ng ultrasound sa dentistry
Ultrasound ay nakahanap din ng paraan sa dentistry, kung saan ito ay ginagamit upang alisin ang tartar. Pinapayagan ka nitong mabilis, walang dugo at walang sakit na alisin ang plaka at bato. Kasabay nito, ang oral mucosa ay hindi nasaktan, at ang mga "bulsa" ng lukab ay nadidisimpekta. Sa halip na sakit, ang pasyente ay nakakaramdam ng init.
