Ultrasonun tıpta üç ana uygulama alanı ultrason teşhisi, “ultrasonik neşter” ve ultrason fizyoterapisidir. Hikayeye son ikisiyle başlayalım.

"Ultrasonik neşter" öncelikli olarak hassas ve sınırlı maruziyetin gerekli olduğu, tahrip edilen her bir milimetrelik dokunun ciddi sonuçlara neden olabileceği yerlerde kullanılır; örneğin göz hastalıklarının cerrahi tedavisi, yüz plastik cerrahisi vb. Belirli bir alanın büyüklüğüne göre küçük bir alanda, vücudun derin yapılarını etkilemeyi mümkün kılar. Bu özellikle beyinde beyin cerrahisi operasyonları yapılırken, kalbin aksesuar yollarını yok etmeye yönelik operasyonlar sırasında önemlidir. Ultrasonun frekansı arttıkça etkisi son derece lokal hale gelir. Örneğin 4 MHz frekansta sadece 0,05 mm3 hacimli bir doku alanı yok edilebiliyor, çevredeki doku ise zarar görmeden kalıyor.

Göz hastalıklarının tedavisi için ultrason ilk kez Odessa Göz Hastalıkları ve Doku Terapisi Araştırma Enstitüsü'ndeki doktorlar tarafından kullanıldı. Kornea opasitelerini, travmatik kökenli kataraktları, retina dekolmanını vb. Tedavi etmek için bir dizi yeni yöntemin geliştirilmesiyle tanınan V. P. Filatov. Lakrimal kanalı genişletmek için 20-40 kHz frekanslı düşük frekanslı ultrason da kullanıldı. kornea operasyonları sırasında olduğu gibi.

Katarakt ameliyatı (merceğin bulanıklaşması) genellikle ancak mercek olgunlaştıktan sonra, görme tamamen kaybolduğunda gerçekleştirilir. Doğal şartlarda bu süreç bazen yıllarca sürebilir. Ultrason ile “sondaj” işlemi birkaç dakikaya kadar hızlandırır, bu da operasyonun daha kısa sürede gerçekleştirilmesine olanak sağlar. erken tarihler ve daha iyi sonuçlarla. Bu işlemi gerçekleştirmek için, ince bir silikon kılıf içine alınmış ve bir ultrasonik jeneratöre bağlanan, 1 mm kalınlığında içi boş bir iğne şeklinde orijinal bir ultrasonik alet geliştirildi. İğnenin hareketini mikroskopta gözlemleyen cerrah, iğneyi merceğe yaklaştırıp ultrasonu açar. Ultrasonun etkisi altında, birkaç dakika sonra bulanıklaşan mercek sıvılaşır. Elde edilen sıvı, iğne ile kasası arasındaki boşluktan giren dezenfektan solüsyonu ile kapsülden yıkanır ve iğnenin iç kanalından emilir. Böyle bir operasyondan sonraki postoperatif dönem önemli ölçüde azalır.

Odaklanmış ultrason, potansiyel olarak kör edici bir retina dekolmanını geciktirmek için kullanıldı. Birkaç noktada hedeflenen etkisi, retinayı alttaki dokulara sabitler. Çoğu durumda ultrason, glokom ameliyatından kaçınmaya yardımcı olur. Bu hastalığın ana semptomu göz içi basıncının artmasıdır. Gözün sklerası birkaç noktada ultrasonla "seslendirilir", ardından göz içi basıncı düşer. Amerikalı doktorlara göre bu yöntem vakaların %80'inde etkilidir.

Ultrasonun yıkıcı etkisi aynı zamanda büyük damarlardaki kan pıhtılarını gidermek için de kullanılır. Cerrah, özel bir iğne ile açılan bir delikten ince bir ultrasonik dalga kılavuzunu damarın içine sokar ve bunu dikkatli bir şekilde kan pıhtısına doğru hareket ettirir. 10-12 saniyelik "sondaj" sonrasında trombüs varlığı sona erer ve ortaya çıkan sıvı içerikleri, kabın lümeninden yıkanır ve aynı iğne yoluyla emilir. Alet çıkarılır ve delik ultrasonik kaynakla "kapatılır".

Ultrason ayrıca kulak, burun ve boğaz hastalıklarının cerrahi tedavisinde de kullanılmaktadır. Kronik iltihaplı nazal mukozadan şişmiş dokuyu çıkarmak ve nazal septum eğriliğini düzeltmek için yapılan operasyonlar çoğu durumda neşter, keski ve çekiç kullanılarak gerçekleştirilir. Daha sonra bu operasyon için ultrason ekipmanı geliştirdiler. Ultrason cihazı, bunu kansız, neredeyse ağrısız ve üstelik kat kat daha hızlı gerçekleştirmeyi mümkün kıldı. Aynı grup Rus doktor, trakeotomi (trakeanın kesilmesi) gerçekleştirmek için ultrasonik bir neşter geliştirdi. Bu operasyon genellikle sağlık nedenleriyle - ani boğulma başlangıcı durumunda - yapılır. Burada her an değerlidir ve ultrason kullanımı 10 dakikaya kadar zaman kazandırabilir.

Birçok doktora göre ultrason yöntemi şüphesiz olasılıkları genişletiyor cerrahi tedavi akciğer ve plevranın çeşitli patolojileri olan hastalar. Doktorlar operasyon yapıyor göğüs ultrason kullanarak. Ultrasonik bir alet göğüs kemiğini, kaburgaları, bronşları ve bougiens'in daralmış arterlerini keser ve birleştirir. Dünyada ilk kez bir grup Sovyet bilim adamı tarafından geliştirilen, trakea ve bronşlardaki manipülasyonlara yönelik uzun esnek ultrasonik dalga kılavuzları uygulamaya konulmaya başlandı. Ultrason kullanılarak tepsi dokusunun bağlanması ve bronş güdüğünün kapatılması için deneysel çalışmalar yapılıyor.

Bilim adamları, önce hayvanlar üzerinde yapılan çok sayıda deneyde ve daha sonra klinikte, ultrasonik kaynak kullanarak kemik dokusunun ultrasonik olarak kesilmesi ve birleştirilmesi için bir yöntem geliştirdi ve uyguladı. Sıradan bir testere ile kemiği kesmek için oldukça geniş bir alanda yumuşak dokuyu soymak gerekirken, ultrasonik testere için yumuşak dokuda 1 cm çapında bir delik açılması yeterlidir. özel anlam kraniyotomi, kaburga rezeksiyonu vb. sırasında

Kemik dokusunun ultrasonik yüzey kaplaması yöntemi, patolojik odağın çıkarılmasından sonra kemikte oluşan boşluğun, özel bir dolgu malzemesiyle emprenye edilmiş ve ultrasonla "seslendirilen" kemik parçalarıyla doldurulması gerçeğinden oluşur. "Sondaj" yapıldıktan sonra tüm bu kütle, kemiğe sıkı bir şekilde kaynaşmış bir kümeye dönüşür. Ultrason ayrıca karaciğer, dalak ve endokrin bezlerinin dokularını bağlamak için de kullanılır.

Diş hekimliğinde uzun yıllardan beri ultrasonik cihazlar tartarın uzaklaştırılmasında kullanılmaktadır. son yıllar- ayrıca çürüklerin ve komplikasyonlarının tedavisi için. Ultrasonik vibratörün çalışma ucu ile diş arasına bir aşındırıcı (su içinde asılı alüminyum oksit, bor vb. toz) yerleştirilir. Diş dokusuna çarpan aşındırıcı parçacıklar, yavaş yavaş katman katman çıkarılır. Ortaya çıkan boşluk, vibratörün ucunun şeklini yeniden üretir. Duvarları düzgünce cilalanmıştır. "Sondaj" etkisi altında yapı değiştiği ve dolgu malzemesinin yoğunluğu arttığı için dolgunun kalitesi de daha iyidir. Ultrason diş tedavisi sessizdir. Isı üretimi ve dolayısıyla dişin ısınması, dönen bir frezle delmeye göre daha zayıftır. Bu yüzden acı verici hislerçoğu hastada ya hiç değişiklik olmaz ya da çok az değişiklik olur. İÇİNDE bu durumda Ultrasonun bu şüphesiz avantajı dezavantaja dönüşmektedir. Pulpitisin neredeyse ağrısız ultrason tedavisi ile doktorun sinire yaklaşma anını belirlemesi zordur. Bu nedenle ultrasonik matkaplar yalnızca deneyimli uzmanlar tarafından kullanılabilir.

Ultrasonun kırma etkisi üreter taşlarını yok etmek için de kullanılabilir. Ultrasonik alet taşın büyüklüğüne ve yoğunluğuna bağlı olarak 5-60 saniyede taşı kırar.

Ultrasonik bir neşter ne görünüşte ne de çalışma prensibinde cerrahi olana benzer. Dıştan, elinize kolayca sığan iki aşamalı minyatür bir rokete benziyor. İlk aşaması, eylemi manyetostriksiyon ilkesine (Latince "strictio" - sıkıştırma kelimesinden) dayanan bir ultrasonik vibratör içerir.

Manyetostriksiyon olgusunun özü, bazı metallerin manyetik alana maruz kaldığında geometrik boyutlarının değişmesidir. Böyle bir ferromanyetik malzemeden yapılmış bir çubuğun etrafına bakır bir tel sararsanız ve içinden geçirirseniz klima ultrason frekanslarına karşılık gelen bir frekansla çubuğun boyutları aynı frekansla değişecektir. Vibratörün boyutundaki değişikliklerin genliği çok küçük olduğundan, onu güçlendirmek için bir ultrason yoğunlaştırıcı ("roketin" ikinci aşaması) tasarlanmıştır. Yoğunlaştırıcı, titreşim aralığı, vibratörle birlikte konumu değiştiren tabanınkinden onlarca kat daha fazla olan tabandan tepeye doğru incelir. Yoğunlaştırıcının üst kısmının salınım genliği 50-60 mikrona ulaşır ve frekans 25-50 kHz'dir. Ultrasonik neşter keskin bir mikro testere gibi çalışır. Ultrasonik titreşimlerin enerjisi nedeniyle, hücre zarlarının temas sınırlarındaki dokuyu neredeyse hücrelere zarar vermeden ayırır, bu da daha iyi ve daha hızlı iyileşmeyi destekler. Aleti hafifçe döndürerek ve böylece ultrason ışınının yönünü değiştirerek, cerrahi yaklaşımı genişletmeden insizyonun yönünü değiştirebilirsiniz. Doku keserken ultrason kılcal kanamayı durdurur. Ultrason kullanımının cerrahi müdahalenin acısını önemli ölçüde azaltması da önemlidir.

Cerrahi ultrason teknolojisi artık cephaneliğin bir parçası pratik tıp. Hastalığın özellikleri, endikasyonları ve kontrendikasyonları dikkate alınarak geleneksel cerrahi aletler, elektrokoagülasyon, lazer ve diğer yöntemlerle birlikte kullanılır. Cerrahi müdahalelere yönelik ultrason ekipmanlarının üretimi geliştikçe ve arttıkça pratikteki uygulaması da genişleyecektir.

Ultrasonun sıvıları etkilemesi sonucu ortaya çıkan fiziksel olaylar, Rus bilim adamları tarafından geliştirilen yeni bir yara tedavisi tekniğinin temelini oluşturdu. Yaraya antibiyotik veya antiseptik solüsyonları enjekte edilir ve bunlar ultrasonik bir dalga kılavuzu kullanılarak "seslendirilir". Sonikasyona tabi tutulan sıvı ölü dokuyu uzaklaştırır, yara yüzeyine masaj yapar ve içindeki kan dolaşımını iyileştirir. Tıbbi maddelerin difüzyonu da iyileşir, pansuman sırasındaki ağrı azalır ve yaranın bakteriyel kontaminasyonu azalır, bu da daha hızlı ve daha düzgün iyileşmeye katkıda bulunur. Bu tür hastaların hastanede tedavi süresi gözle görülür şekilde kısalır.

Ultrasonun tıpta ayrı bir uygulama alanı ultrason fizyoterapisidir.

Terapötik ultrasonun canlı bir organizmanın dokusu üzerindeki fizyolojik etkisinin mekanizması henüz tam olarak açıklanmamıştır. Ultrasonun etkisinin üç ana faktörünü ayırt etmek gelenekseldir: mekanik, termal ve fiziko-kimyasal. Mekanik etki, hücresel ve hücre altı seviyelerde dokuların titreşim mikro masajından oluşur, hücre zarlarının geçirgenliğini ve vücudun hücrelerinde ve dokularında metabolizmayı arttırır. Termal etki Tedavi amaçlı kullanılan düşük yoğunluktaki ultrason önemsizdir. Isı, başta ultrasonik enerjiyi en çok emen dokularda (sinir, kemik) olmak üzere, farklı akustik dirence sahip ortamların sınırlarında (kemik ve yumuşak doku sınırında) ve kan dolaşımının yetersiz olduğu yerlerde birikebilir.

Ultrasonun fizikokimyasal etkisi esas olarak akustik enerji kullanımının canlı dokuların maddesinde mekanik rezonansa neden olmasından kaynaklanmaktadır. Aynı zamanda moleküllerin hareketi hızlanır, iyonlara parçalanması artar, hücrelerin ve hücre çevresi sıvının elektriksel durumu değişir, yeni elektrik alanları oluşur, biyolojik zarlardan difüzyon artar, metabolik süreçler aktive olur,

Cilt ultrasona maruz kaldığında bariyer koruyucu işlevi iyileşir, ter ve yağ bezlerinin aktivitesi artar ve yenilenme süreçleri etkinleştirilir. Vücudun farklı bölgelerindeki cildin ultrasona duyarlılığının aynı olmaması ilginçtir: yüz ve karın bölgesinde uzuvlara göre daha yüksektir.

Sinir sistemi üzerinde 0,5 W/cm2 gücünde ultrasona maruz kaldığında. sinir lifleri boyunca uyarılma hızı artar ve daha yüksek yoğunlukta - 1 W/cm2. - azalır. Orta şiddette ultrasonun antispazmodik bir etkisi vardır - bronşların, safra ve idrar yollarının, bağırsakların spazmlarını hafifletir ve idrara çıkmayı artırır. Etkisi altında damar tonu normalleşir, dokulara kan akışı iyileştirilir ve oksijen emilimi artar.

Ultrason kronik bademcik iltihabını tedavi etmek için kullanılır. Etkilenen bademcikler, patojenik mikroorganizmaların aktivitesinin azaldığı, doku beslenmesinin iyileştirildiği ve immünbiyolojik süreçlerin aktive edildiği düşük yoğunluklu ultrason ile "seslendirilir". Sonuç olarak, bu tür ayakta tedavi, oynayan bademciklerin korunmasına yardımcı olur. önemli rol V savunma reaksiyonları vücut. Rostov doktorları orijinal bir ultrasonik göz masajı yöntemi geliştirdiler. Anestezik ilaç damlatıldıktan sonra hastanın gözüne halka çerçeve yerleştirilerek ultrason açılır. Hastalarda bu tür ultrasonik masajın bir düzine seansından sonra başlangıç ​​formu glokom, göz içi basıncı normalleştirilir.

Jinekolojide ultrason servikal erozyonu tedavi etmek için kullanılır. 1-2 gün aralıklarla yapılan sadece iki veya üç ultrason işleminden sonra erozyon iyileşmeye başladı ve çoğu hastada bir ay sonra tamamen ortadan kalktı.

Ultrason tedavisinin uzmanlık alanlarından biri prostat adenomunun tedavisidir. Bu hastalık esas olarak yaşlı erkekleri etkiler. Çoğu durumda tedavi cerrahidir. Prostat adenomu ve prostatit için ultrason tedavisinin kullanılması iyi sonuçlar verir: Birkaç işlemden sonra hastaların ağrıları neredeyse tamamen ortadan kalktı, idrara çıkma normale döndü ve genel durumları iyileşti. Bezin çıkarılması ameliyatı sonrasında yapılan “sondaj” ameliyat sonrası dönemin daha iyi geçmesine katkı sağlar.

Ultrason tedavisi en yaygın olarak osteokondroz, artroz, radikülit ve diğer periferik hastalıklarda kullanılır. sinir sistemi ve kas-iskelet sistemi.

Akut enfeksiyon hastalıkları, anjina pektoris, kalp anevrizması, hipertansiyon II B ve ultrason tedavisinin kullanılması önerilmez. III aşamaları, kan hastalıkları, kanama eğilimi ve ayrıca hamilelik sırasında. Daha önce kontrendikasyonlar arasında varlığı da vardı kötü huylu tümörler. Ancak son zamanlarda, bunların tedavisinde ultrason terapisinin hem ayrı ayrı hem de radyoterapi ile kombinasyon halinde kullanımı araştırılmaktadır.

Bazen ultrason çeşitli tıbbi maddelerle birlikte kullanılır. Bu yönteme fonoforez denir, ancak buna ultrafonoforez demek daha doğru olur. Yöntem, cildin, mukoza zarlarının, hücre zarlarının geçirgenliğini arttırmaya ve ultrason etkisi altında lokal mikro dolaşımı iyileştirmeye dayanmaktadır. Bütün bunlar, bir dizi tıbbi maddenin cilt ve mukoza zarlarından geçmesine yardımcı olur.

Şu anda hidrokortizon, analgin, aminazin, interferon, komplamin, heparin, aloe özü, FiBS, bir dizi antibiyotik vb. gibi birçok ilacın fonoforezi kullanılmaktadır. Bununla birlikte, bazı ilaçların, örneğin aminofilinin, askorbik asit, tiamin (B1 vitamini) ve diğerleri, ultrasonla "ses verildiğinde" ya vücuda nüfuz etmez ya da yok edilir. Bazen fonoforez sırasında, cilt veya mukoza zarı önce ultrasonla seslendirilir ve ardından temas ortamı çıkarıldıktan sonra losyon veya merhem formunda tıbbi bir madde uygulanır. Ancak daha sıklıkla prosedür, geleneksel ultrason ışınlaması ile aynı şekilde gerçekleştirilir. Tıbbi maddeler sulu bir çözelti, emülsiyon veya merhem formunda cilt veya mukoza zarının yüzeyine önceden uygulanır. Ayrıca puanlama sırasında bir temas ortamı görevi görürler. Fonoforezin yanı sıra ilaç kullanmadan "sondaj" yaparken iki teknik kullanılır: stabil ve kararsız. Birincisinde vibratör işlem sırasında hareketsiz kalır, ikincisinde ise cilt veya mukoza yüzeyi üzerinde yavaşça hareket eder.

Son yıllarda ultrafonpunktur, odaklanmış ultrason, biyokontrollü ve biyosenkronize ultrason kullanma olanakları araştırılmaktadır. Ultrason tedavisinin kapsamı genişlemeye devam ediyor.

Ultrasonun endüstride uygulanması

Ultrasonik titreşimler, insan kulağı tarafından algılanmayan, frekansı 20 kHz'in üzerinde olan elastik mekanik titreşimlerdir. En kısa ultra ses dalgaları görünür ışığın dalga boyları düzeyinde bir uzunluğa sahiptir. Işık dalgaları gibi ultrasonik dalgalar da engellerden yansır, odaklanabilirler vb.

Ultrasonik titreşimler sıvı bir ortamda yayıldığında, geçen titreşimlerin frekansıyla birlikte ikincisinde alternatif sıkıştırma ve esneme meydana gelir; Gerilme anında, sıvının lokal yırtılmaları meydana gelir ve içinde çözünmüş sıvı buhar ve gazlarla dolu boşluklar (kabarcıklar) oluşur. Sıkıştırma anında kabarcıklar çöker ve buna güçlü hidrolik şoklar eşlik eder. Bu olaya kavitasyon denir. Yerel şok basınçları genellikle 980 MPa'yı aşar.

Endüstride kullanılan ultrason kaynakları mekanik ve elektromekanik olmak üzere iki gruba ayrılabilir.

İtibaren mekanik kaynaklar Ultrason en yaygın olarak dinamik (siren) ve statik (ıslık) sistemlerde kullanılır. Sirenler Delikli bir statorları ve delikli diskten yapılmış bir rotorları vardır. Siren mahfazasına buhar, gaz veya basınçlı hava beslendiğinde rotor dönerek stator deliklerini periyodik olarak kapatıp açarak mekanik titreşimler oluşturur. Sirenler, örneğin üretimleri sırasında sülfürik asit sisi ve ince isi biriktirmek için yaygın olarak kullanılır.

Statik ultrason kaynaklarının (jeneratörler) en iyi bilineni Hartmann'ın düdüğü, ile hareket eden bir gaz jetinin çarpması sonucu ses titreşimlerinin meydana geldiği süpersonik hız nozuldan silindirik rezonatöre.

Elektromekanik kaynaklardan manyetostriktif ve piezoseramik dönüştürücüler en yaygın olarak kullanılır.

Ana bölüm manyetostriktif dönüştürücü ferromanyetik malzemeden yapılmış, manyetik alanda boyutlarını değiştirebilme özelliğine sahip olan motor olarak adlandırılan motordur. Örneğin manyetik alana yerleştirilen nikel çubuk kısalır, demir-kobalt alaşımından (permendur) yapılan çubuk ise uzar.

Piezoelektrik etki Kuvars gibi bazı kristaller belirli yönlerde gerildiğinde ve sıkıştırıldığında yüzeylerinde elektrik yüklerinin oluşması (doğrudan piezoelektrik etki) gerçeğinde yatmaktadır.

Böyle bir kuvars levhaya elektrik yükü uygulanırsa boyutu değişecektir (ters piezoelektrik etki). Alternatif bir elektrik alanı plakaya etki ettiğinde, uygulanan voltajdaki değişiklikle eşzamanlı olarak sıkışacak veya genişleyecektir. Doğrudan piezoelektrik etki, ultrasonik titreşim alıcılarında kullanılır; burada ikincisi alternatif akıma dönüştürülür.

Ters piezoelektrik etki, ultrasonik titreşim yayıcıların üretiminde kullanılır. elektriksel titreşimler mekanik olanlarda, çoğunlukla manyetostriktif olanlara kıyasla daha yüksek frekanslardadır.

Son yıllarda doğal kuvarstan daha yüksek piezoelektrik etkiye sahip olan piezoseramiklerden yapılan vibratörler yaygınlaşmaya başlamıştır.

Ultrasonun temel teknolojik uygulamalarından biri birçok teknolojik sürecin yoğunlaştırılmasıdır.

Ultra ses titreşimleri polimerizasyon gibi işlemleri hızlandırmak için kullanılır (örneğin, suni kauçuk üretiminde bir emülsiyonun ultrasonik olarak işlenmesi).

Ultrason kristalleşmeyi önemli ölçüde hızlandırır çeşitli maddeler aşırı doymuş çözeltilerden (tartarik asit, alüminyum florür vb.).

Ultrason aynı zamanda katıların sıvılarda çözünmesini de hızlandırabilir. Örneğin, ultrason kullanıldığında kimyasal elyaf üretimi sürecinde viskozun çözünme süresi 7 saatten 3 saate düşer.

Ultrason, örneğin ekstraksiyon işlemlerini hızlandırmayı mümkün kılar balık yağı balık karaciğerinden sıcaklıkta önemli bir artış olmadan, içindeki tüm değerli vitaminleri korumanıza olanak tanır.

İÇİNDE kimyasal süreçler Ultrason, parçaları (rulmanlar, elektrik kontakları vb.) ve montaj birimlerini kirlenmeden temizlemek için kullanılır.

Ultrasonik temizliğin kalitesi diğer yöntemlerle kıyaslanamaz. Örneğin, parçaları çeşitli organik çözücülerde temizlerken, yüzeylerinde% 80'e kadar kirletici madde kalır, titreşimli temizlemede - yaklaşık% 55 ve ultrasonik temizlemede -% 0,5'ten fazla olmaz.

Çoğu durumda ultrasonik yöntemler, parçaların teknik kirleticilerden tamamen temizlenmesini sağlar.

Ultrasonik temizleme, organik çözücülerde veya deterjanların sulu çözeltilerinde gerçekleştirilir.

Son yıllarda daha da yaygınlaştılar deterjanların sulu çözeltileri yanıcı olmamalarından ve toksik bileşenlerin bulunmamasından, düşük maliyetlerinden ve kirletici maddeleri temizlenen yüzeye yeniden bırakmadan süspansiyon halinde tutabilme yeteneklerinden dolayı. Sulu yıkama çözeltileri olarak alkali ve alkali tuzların yüzey aktif madde katkı maddeleri içeren çözeltileri kullanılır. Bu tür çözeltilerde temizlik yapılırken kirletici maddeler aynı anda emülsifiye edilir ve sabunlaştırılır.

Ultrasonik temizliğin süresi kirin niteliğine ve temizleme solüsyonlarına bağlı olup 10-15 dakikayı geçmez.

Alüminyum, paslanmaz çelik vb. gibi bazı metallerin ve alaşımların, yüzeylerinde güçlü, çıkarılması zor bir oksit filminin bulunması nedeniyle geleneksel yöntemlerle lehimlenmesi zordur. Erimiş lehime ultrasonik titreşimlerin uygulanması filmin tahrip olmasına yol açar ve lehimlenecek veya kalaylanacak yüzeyin lehimle ıslanmasını kolaylaştırır, lehimleme işlemini kolaylaştırır ve hızlandırır, lehim bağlantılarının kalitesini artırır. Alüminyumun lehimlenmesi sırasında ultrasonun kullanılması, işlemin emek yoğunluğunu% 20 - 30 oranında azaltır. Ultrason seramik ürünlerin servisinde kullanılabilir.

Ultrasonik boyutsal işlemenin özü, yayıcıya bağlı alet ile işlenen yüzeye etki eden iş parçası arasına aşındırıcı bir malzemenin sokulmasıdır. Aşındırıcı taneler olarak elmas, korindon, zımpara kullanılır. kuvars kumu, bor karbür, silisyum karbür vb.

Ultrason hem kırılgan malzemeleri (cam, seramik, kuvars, silikon, germanyum vb.) hem de ısıya dayanıklı sert malzemeleri (sertleştirilmiş ve nitrürlenmiş çelikler, sert alaşımlar), özellikle metal kesme aletlerinin imalatında kullanılır.

Ultrasonik tedavi yapılabilir serbestçe yönlendirilmiş aşındırıcı,örneğin dekoratif taşlama ve küçük parçaların çapaklarının alınması için.

Aletle boyutsal işleme yüksek doğruluk sağlar, açık ve kör delikler, kesikler, taşlama, markalama, gravür ve diğer işlemleri üretmenize olanak tanır.

Ultrasonik yöntemin avantajlarının yanı sıra dezavantajları da vardır: karşılaştırmalı olarak küçük alan ve işleme derinliği, yüksek enerji tüketimi, düşük proses verimliliği ve yüksek takım aşınması.

Elektrik deşarjı işleme

Elektrik deşarjı işleme yöntemleri tüm iletken malzemelere uygulanabilir. Bu yöntemler, aralarından darbeli bir elektrik akımı geçtiğinde iletken elektrotların yüzeyinin deşarjlardan aşınması (tahrip olması) olgusuna dayanmaktadır.

Malzemenin tahribatı, yerel erimesi ve erimiş malzemenin buhar-sıvı karışımı şeklinde salınması nedeniyle meydana gelir.

Her türlü elektrik deşarjlı işleme, gazyağı, petrol yağı, damıtılmış su gibi sıvı bir ortamda gerçekleştirilir.

geçerken kıvılcım deşarjı Sıvıda hızlı gaz oluşumu başlar ve bunun sonucunda sıvı patlar, bu da erozyon ürünlerinin çalışma alanından uzaklaştırılmasına yardımcı olur. Ayrıca çalışma sıvısı, işlenen malzemenin yüzeyinin oksidasyonunu önler.

Elektrik deşarj yöntemlerinin ana türleri elektrik kıvılcımı ve anodik-mekanik işlemedir.

Elektrik kıvılcımıyla işleme, kalıpların, döküm kalıplarının ve kalıplarının imalatında takım üretiminde ve ayrıca işlenmesi zor elektriksel olarak iletken malzemelerden yapılmış karmaşık profillere sahip iş parçalarının boyutsal işlenmesine yönelik temel üretimde yaygın olarak kullanılmaktadır. Onun yardımıyla, çeşitli konfigürasyonlarda açık ve kör delikler, kavisli yuvalar ve oluklar üretebilir, karmaşık bir konturu kesebilir, parçaları markalayabilir, kırık aletleri iş parçalarından vb. kaldırabilirsiniz.

Kurulumun şematik diyagramı Şekil 1'de gösterilmektedir. 18.57, a. Güç kaynağı - jeneratör 3 tek kutuplu darbeler kapasitörü şarj eder 5 elektrot-alet arasındaki boşluktaki arıza voltajına kadar 2 ve işlenen iş parçası 1. Arıza sırasında kapasitör 5 tarafından biriken enerji anında deşarj şeklinde serbest bırakılır.

Deşarjın kısa süresi nedeniyle iş parçası ve çalışma elektrodu pratikte ısınmaz, ancak biriken enerjinin büyük kısmı işlenen malzemenin eritilmesi ve buharlaştırılması için kullanılan ısıya dönüştürülür.

Çok sayıda deşarjın etkisi altında, işlenmiş malzemede elektrot aletinin ucunun izi olan bir girinti oluşur. Elektrikli kıvılcımla işleme makineleri, iş parçası ile takım arasında sabit bir boşluk, takımın uzunlamasına hareketi ve ilerleme kontrolü sağlayan yazılım kontrol cihazlarıyla donatılmıştır. İşlemin performansı darbe tekrarlama hızına, deşarj enerjisine, işlenen malzemenin özelliklerine, elektrot aletinin malzemesine ve şekline bağlıdır. Değişken direnç kullanılarak ayarlanan optimum işleme koşullarıyla 4, parçanın konfigürasyonu bir hatayla sağlandı ± 0,005 mm.

İşleme profil elektrotçeşitli kesit şekillerine sahip açık ve kör delikler üretmek için kullanılır.

Şu anda en yaygın kullanılan yöntem elektrik kıvılcımı işleme yöntemidir. profilsiz tel elektrot. Bu durumda (Şekil 18.57.6) 0,02 - 0,5 mm çapında (gerekli işleme doğruluğuna bağlı olarak) elektrot teli 2, besleme makarasından belirli bir hızda geri sarılır. 4 alma makarasına 1 , verilen herhangi bir konturun yeniden üretilmesi. Bir iş parçasında kapalı bir konturu keserken 3 teknolojik bir delik sağlanmıştır.

Anodik mekanik işlem (Şekil 18.57, V) işlenmekte olan iş parçası açıldığında gerçekleştirilir 1 anot olarak bir DC devresine ve bir çalışma aracına - bir diske 2 katot olarak. Boşluğa çalışma sıvısı (çözelti) verilir sıvı cam kaba işleme sırasında veya ince işleme sırasında bir sodyum klorür veya sülfat çözeltisi). Anodik-mekanik işleme sırasında, iş parçası metali, anodik (elektrokimyasal) çözünmenin yanı sıra, elektrik kıvılcımı işleminde olduğu gibi deşarjların etkilerinden kaynaklanan yerel erimeye ve oksit filmi ve erimiş metali çıkaran bir aletin mekanik hareketine maruz kalır.

Prosesin verimliliği geleneksel işlemeye göre 2 - 3 kat daha yüksektir. Bu yöntem silindirik deliklerin taşlanması, honlanması, cilalanması, kesilmesi için kullanılır. Anodik mekanik işlem, elektriksel olarak iletken bir aşındırıcı diskin alet olarak kullanılması veya çalışma sıvısına aşındırıcı eklenmesi yoluyla aşındırıcı işlemle birleştirilebilir.

Elektrik kıvılcımıyla sertleştirme işlemi, çeşitli metallerin ve alaşımların, çoğunlukla da kalıp ekipmanının yüzeylerini sertleştirmek için kullanılır. Boyutsal elektrik kıvılcımıyla işlemenin aksine, burada anot, yüzeyinden işlenen iş parçasına (katot) aktarılan malzeme olan bir elektrot aletidir.

Yöntemin özü, takım iş parçasına yaklaştığında aralarında bir kıvılcım oluşmasıdır. elektrik deşarjı anot malzemesini eritir. İlk aşamada bir damla erimiş metal ısıtılır. yüksek sıcaklık, kaynar ve küçük parçacıklar formundaki anot metali katoda doğru koşar. Katoda ulaşan erimiş parçacıklar ona kaynak yapılır. Bir sonraki aşamada, katodun sıcak bölümünden ikinci bir akım darbesi geçer. Bu darbeye, anodun katot üzerindeki mekanik etkisi eşlik eder; bu sırada anot metali, kimyasal reaksiyonlarla birlikte katot yüzeyine kaynaklanır. difüzyon süreçleri ve dövmenin karakteristik olayları.

Kesici takımların (kesiciler, frezeler, matkaplar, bıçaklar vb.) sertleştirilmesi için anot malzemesi olarak çeşitli derecelerde sert alaşımlar, ferrokrom ve grafit kullanılır. Bu malzemelerin tüketimi azdır.

Son zamanlarda yaygın farklı alanlar bilim, teknoloji ve tıpta ultrasondan faydalanılmıştır.

Bu nedir? Ultrasonik titreşimler nerede kullanılır? İnsanlara ne gibi faydalar sağlayabilirler?

Ultrason, etkisi altında ortaya çıkan, 15-20 kilohertz'den fazla frekansa sahip dalga benzeri salınım hareketleri olarak adlandırılır. çevre ve insan kulağı tarafından duyulamaz. Ultrasonik dalgalar kolayca odaklanır, bu da titreşimlerin yoğunluğunu artırır.

Ultrason kaynakları

Doğada ultrason çeşitli doğal seslere eşlik eder: yağmur, fırtına, rüzgar, şelale, deniz sörfü. Bazı hayvanlar (yunuslar, yarasalar) bunu üretebilir, bu da onların engelleri tespit etmelerine ve uzayda yön bulmalarına yardımcı olur.

Tüm mevcut yapay kaynaklar Ultrason 2 gruba ayrılır:

• jeneratörler - gaz veya sıvı jeti şeklindeki engellerin aşılması sonucu titreşimler meydana gelir.
• elektroakustik dönüştürücüler - elektrik voltajını radyasyona yol açan mekanik titreşimlere dönüştürür akustik dalgalarçevreye.

Ultrason alıcıları

Ultrasonik titreşimlerin düşük ve orta frekansları esas olarak piezoelektrik tipteki elektroakustik dönüştürücüler tarafından algılanır. Kullanım koşullarına bağlı olarak rezonans ve geniş bant cihazları ayırt edilir.

Zaman içinde ortalaması alınan ses alanının özelliklerini elde etmek için, ses emici özelliklere sahip bir maddeyle kaplanmış termokupllar veya termistörlerle temsil edilen termal alıcılar kullanılır.

Işık kırınımı da dahil olmak üzere optik yöntemler, ultrason yoğunluğunu ve ses basıncını tahmin edebilir.

Ultrasonik dalgalar nerede kullanılır?

Ultrasonik dalgalar çeşitli alanlarda uygulama alanı bulmuştur.

Geleneksel olarak ultrasonun kullanım alanları 3 gruba ayrılabilir:

• bilgi edinme;
• aktif etki;
• Sinyal işleme ve iletim.

Her durumda belirli bir frekans aralığı kullanılır.

Ultrasonik temizleme

Ultrasonik maruz kalma, parçaların yüksek kalitede temizlenmesini sağlar. Parçaların basit bir şekilde durulanmasıyla, kirin% 80'e kadarı, titreşimli temizlemede -% 55'e yakın, manuel temizlemede - yaklaşık% 20 ve ultrasonik temizlemede -% 0,5'ten az kalır.

Parçalar karmaşık şekil, kirletici maddelerden ancak ultrason yardımıyla kurtulabilirsiniz.

Ultrasonik dalgalar ayrıca hava ve gazları arıtmak için de kullanılır. Toz çökeltme odasına yerleştirilen ultrasonik yayıcı, etkinliğini yüzlerce kat artırır.

Kırılgan ve ultra sert malzemelerin mekanik işlenmesi

Ultrason sayesinde malzemelerin ultra hassas şekilde işlenmesi mümkün hale geldi. Kesim yapmak için kullanın çeşitli şekiller, matrisler, taşlama, kazıma ve hatta elmasları delme.

Ultrasonun radyo elektroniğinde uygulanması

Radyo elektroniklerinde genellikle bir elektrik sinyalini başka bir sinyale göre geciktirme ihtiyacı vardır. Bu amaçla, eylemi dönüşüme dayanan ultrasonik gecikme hatlarını kullanmaya başladılar. elektriksel darbeler ultrasonik dalgalara dönüşür. Ayrıca mekanik titreşimleri elektriksel titreşimlere dönüştürebilirler. Buna göre geciktirme hatları manyetostriktif ve piezoelektrik olabilir.

Ultrasonun tıpta kullanımı

Ultrasonik titreşimlerin uygulanması tıbbi uygulama ultrasonun içlerinden geçişi sırasında biyolojik dokularda meydana gelen etkilere dayanmaktadır. Salınım hareketleri Dokulara masaj etkisi yaparlar ve ultrasonu emdiklerinde lokal olarak ısınırlar. Aynı zamanda vücutta geri dönüşü olmayan değişikliklere neden olmayan çeşitli fiziksel ve kimyasal işlemler de gözlenir. Sonuç olarak, tüm vücudun işleyişi üzerinde faydalı bir etkiye sahip olan metabolik süreçler hızlanır.

Ultrasonun cerrahide uygulanması

Ultrasonun yoğun etkisi, ameliyatta uygulama alanı bulan güçlü ısınmaya ve kavitasyona neden olur. Operasyonlar sırasında fokal ultrason kullanılması, beyin bölgesi de dahil olmak üzere vücudun derin kısımlarında, yakındaki dokulara zarar vermeden lokal yıkıcı bir etkinin gerçekleştirilmesini mümkün kılar.

Cerrahlar çalışmalarında iğne, neşter veya testere şeklinde çalışma ucu olan aletler kullanırlar. Bu durumda cerrahın herhangi bir çaba sarf etmesine gerek kalmaz, bu da işlemin travmatik yapısını azaltır. Aynı zamanda ultrasonun analjezik ve hemostatik etkisi vardır.

Vücutta, tahribatına katkıda bulunan malign bir neoplazm tespit edildiğinde ultrasona maruz kalma reçete edilir.

Ultrasonik dalgaların antibakteriyel etkisi de vardır. Bu nedenle aletleri ve ilaçları sterilize etmek için kullanılırlar.

İç organların muayenesi

Ultrason, karın boşluğunda bulunan organların teşhis muayenesini yapmak için kullanılır. Bunun için özel bir aparat kullanılır.

Ultrason muayenesi sırasında çeşitli patolojileri ve anormal yapıları tespit etmek, iyi huylu neoplazmları kötü huylu neoplazmlardan ayırmak ve enfeksiyonu tespit etmek mümkündür.

Karaciğer teşhisinde ultrason titreşimleri kullanılır. Safra akışı hastalıklarını tanımlamanıza, safra kesesini taş ve patolojik değişiklikler açısından incelemenize, siroz ve iyi huylu karaciğer hastalıklarını tanımlamanıza olanak tanır.

Ultrason muayenesi jinekoloji alanında, özellikle rahim ve yumurtalıkların tanısında geniş uygulama alanı bulmuştur. Jinekolojik hastalıkların tespitine ve kötü huylu ve iyi huylu tümörlerin ayrımına yardımcı olur.

Ultrason dalgaları diğer iç organları incelemek için de kullanılır.

Ultrasonun diş hekimliğinde uygulanması

Diş hekimliğinde diş plağı ve tartar ultrason kullanılarak uzaklaştırılır. Bu sayede katmanlar mukoza zarına zarar vermeden hızlı ve ağrısız bir şekilde çıkarılır. Aynı zamanda ağız boşluğu dezenfekte edilir.

Eserin metni görseller ve formüller olmadan yayınlanmaktadır.
Çalışmanın tam versiyonuna PDF formatında "Çalışma Dosyaları" sekmesinden ulaşılabilir.

Yirmi birinci yüzyıl atomun, uzay araştırmalarının, radyo elektroniğinin ve ultrasonun yüzyılıdır. Ultrason bilimi nispeten gençtir. Birinci laboratuvar çalışması Ultrason araştırması bir Rus bilim adamı olan P.N. 19. yüzyılın sonunda Lebedev ve ardından J.-D. Colladon, J. ve P. Curie, F. Galton.

Modern dünyada ultrason, bilimsel araştırmalarda giderek daha önemli bir rol oynamaktadır. Ultrasonik kavitasyon ve akustik akışlar alanında, sıvı fazda ultrasonun etkisi altında meydana gelen yeni teknolojik süreçlerin geliştirilmesini mümkün kılan teorik ve deneysel çalışmalar başarıyla yürütülmüştür. Şu anda, birçok kimyasal ve teknolojik süreci hızlandırmayı mümkün kılan yeni bir kimya yönü oluşturuluyor - ultrasonik kimya. Bilimsel araştırmalar, ses dalgalarının madde ile moleküler etkileşimini inceleyen yeni bir akustik dalının - moleküler akustik - ortaya çıkmasına katkıda bulundu. Ultrasonun yeni uygulama alanları ortaya çıkmıştır. Ultrason alanında teorik ve deneysel araştırmaların yanı sıra birçok uygulamalı çalışma yapılmıştır.

Hastaneyi gezerken ultrasona dayalı çalışan cihazlar gördüm. Bu tür cihazlar, insan dokularında, beyin tümörlerinde ve diğer oluşumlarda bulunan maddelerin çeşitli homojenliklerini veya heterojenliklerini tespit etmeyi mümkün kılar, patolojik durumlar beyin, kalbin ritmini kontrol etmeyi mümkün kılar. Bu kurulumların ultrason yardımıyla nasıl çalıştığı ve genel olarak ultrasonun ne olduğu ile ilgilenmeye başladım. İÇİNDE okul kursu Fizik, ultrason ve özellikleri hakkında hiçbir şey söylemiyor ve ben de ultrasonik olayları kendim incelemeye karar verdim.

İşin amacı: Ultrasonu inceleyin, özelliklerini deneysel olarak araştırın, ultrasonu teknolojide kullanma olanaklarını inceleyin.

Görevler:

ultrason oluşumunun nedenlerini teorik olarak düşünün;

ultrasonik çeşmeyi alın;

sudaki ultrasonik dalgaların özelliklerini keşfetmek;

farklı çözeltiler (viskoz ve viskoz olmayan) için çeşmenin yüksekliğinin çözünmüş maddenin konsantrasyonuna bağımlılığını araştırmak;

çalışmak modern uygulamalar Teknolojide ultrason.

Hipotez: ultrasonik dalgalar ses dalgalarıyla aynı özelliklere sahiptir (yansıma, kırılma, girişim), ancak maddeye daha fazla nüfuz etme güçleri nedeniyle ultrasonun teknolojide uygulama olanakları daha fazladır; Çözelti konsantrasyonu (sıvı yoğunluğu) arttıkça ultrasonik çeşmenin yüksekliği azalır.

Araştırma yöntemleri:

Teorik bilgilerin analizi ve seçimi; bir araştırma hipotezi ileri sürmek; deney; hipotez testi.

II. - Teorik kısım.

1. Ultrasonun tarihçesi.

Akustiğe dikkat, önde gelen güçlerin (İngiltere ve Fransa) donanmalarının ihtiyaçlarından kaynaklandı, çünkü akustik, suda uzaklara gidebilen tek sinyal türüdür. 1826'da Fransız bilim adamları J.-D. Colladon ve C.-F. Saldırı, sesin sudaki hızını belirledi. Deneyleri modern hidroakustiğin doğuşu olarak kabul ediliyor. Barutun aynı anda ateşlenmesiyle Cenevre Gölü'ndeki su altı zili vuruldu. Barutun parlaması bilim adamları tarafından 10 mil mesafeden gözlemlendi. Zilin sesi de su altı işitme tüpü kullanılarak duyuldu. Bu iki olay arasındaki zaman aralığı ölçülerek ses hızının 1435 m/sn olduğu hesaplandı. Farkı modern bilgi işlem yalnızca 3 m/sn.

Ses ilk kez 1838 yılında ABD'de telgraf kablosu döşemek amacıyla deniz tabanının profilini belirlemek için kullanıldı. Sesin kaynağı, Colladon'un deneyinde olduğu gibi, su altında çalan bir zildi ve alıcı da geminin yan tarafına indirilen büyük işitsel tüplerdi. Deneyin sonuçları hayal kırıklığı yarattı. Zil sesi (ve barut fişeklerinin sudaki patlaması), denizin diğer sesleri arasında neredeyse duyulamayacak kadar zayıf bir yankı verdi. Yönlendirilmiş ses ışınlarının oluşturulmasına, yani ultrasona geçilmesine izin veren daha yüksek frekanslar bölgesine gitmek gerekiyordu.

İlk ultrason jeneratörü 1883 yılında İngiliz Francis Galton tarafından yapıldı. Ultrason, bıçağın ucuna üflediğinizde çıkan ıslık sesi gibi yaratıldı. Galton'un düdüğündeki böyle bir ucun rolü, keskin kenarlı bir silindir tarafından oynandı. Silindirin kenarıyla aynı çapa sahip halka şeklindeki bir ağızlıktan basınç altında çıkan hava veya başka bir gaz, kenara doğru aktı ve yüksek frekanslı salınımlar meydana geldi. Hidrojenle düdük çalarak 170 kHz'e kadar salınımlar elde etmek mümkün oldu.

1880 yılında Pierre ve Jacques Curie ultrason teknolojisi için belirleyici olan bir keşifte bulundular. Curie kardeşler kuvars kristallerine basınç uygulandığında, elektrik yükü kristale uygulanan kuvvetle doğru orantılıdır. Bu olaya "piezoelektriklik" adı verildi Yunanca kelime"basmak" anlamına gelir. Ayrıca kristale hızla değişen bir elektrik potansiyeli uygulandığında meydana gelen ve kristalin titreşmesine neden olan ters piezoelektrik etkiyi de gösterdiler. Bu titreşim ultrasonik bir frekansta meydana geldi. Artık teknik olarak küçük boyutlu ultrason yayıcı ve alıcıları üretmek mümkün.

Elektrostriksiyon olgusu (ters piezoelektrik etki), bazı su moleküllerinin amino asitlerin iyonik grupları etrafında yönlendirilmesi ve yoğun bir şekilde paketlenmesinden kaynaklanır ve buna bipolar iyon çözeltilerinin ısı kapasitesinde ve sıkıştırılabilirliğinde bir azalma eşlik eder. Elektrostriksiyon olgusu, belirli bir cismin bir elektrik alanında deformasyonundan oluşur. Dielektrik içindeki elektrostriksiyon olgusu nedeniyle, mekanik kuvvetler. Her ne kadar birçok dielektrikte elektrostriksiyon olayı gözlemlense de çoğu kristalde bunlar zayıf bir şekilde ifade edilir. Rochelle tuzu ve baryum titanat gibi bazı kristallerde elektrostriksiyon olgusu çok yoğundur.

III. - Pratik kısım.

Ultrasonik çeşmelerin oluşturulması.

Ultrason elde etmek için çalışmada 2 farklı ultrasonik kurulum kullanıldı: 1) okul ultrasonik kurulumu UD-1 ve 2) ultrasonik gösteri kurulumu UD-6.

Bir çeşme elde etmek için, bir mercek camı aldık ve onu yayıcının üstüne yerleştirdik, böylece camın alt kısmı ile piezoelektrik eleman arasında deneylere büyük ölçüde müdahale edecek hava kabarcıkları oluşmadı. Bunu yapmak için, cam, yayıcı kapağın alt kısmı boyunca, cam yayıcının çıkıntısına çarpana kadar hareket ettirilerek yerleştirildi. Lens camını doğru şekilde taktıktan sonra gözlem yapmaya başladık. Lens camına sıradan içme suyu döktük.

Jeneratöre şebekeden güç verildikten yaklaşık bir dakika sonra, frekans ayar düğmesi ve ayar vidaları kullanılarak ayarlanan bir ultrasonik çeşme (Ek 1, Şekil 1) gözlemlendi. Frekans ayar düğmesini çevirerek, camın kenarından su sıçramaya başlayacak yükseklikte bir çeşme elde ettik (Ek 1, Şekil 3, 12). Ayar kapasitörünü bir tornavidayla tekrar çevirdik, çeşmeyi azalttık ve çeşmenin yeni maksimumuna kadar vidayı ayarlamaya devam ettik ( maksimum yükseklikçeşme 13-15 cm). Çeşmenin ortaya çıkışıyla eş zamanlı olarak kavitasyon olgusunun sonucu olan su sisi ortaya çıktı (Ek 1, Şekil 2).

Sıvı sıçraması ile çeşmedeki azalma, seviyedeki bir azalmaya bağlı olarak kaptaki sıvı seviyesi düzleminin ultrasonik merceğin odağından hareket etmesiyle açıklanmaktadır. Çeşmenin uzun süreli gözlemlenmesi için, ikincisi, fışkıran sıvının aktığı iç duvar boyunca bir cam tüp içine yerleştirildi, böylece kaptaki seviyesi değişmez. Bunu yapmak için çapı lens kabının iç çapından (d=3cm) büyük olmayan 50 cm yüksekliğinde bir tüp aldık. Cam tüp kullanıldığında, tüpün iç duvarına sıçraması nedeniyle sıvı seviyesini korumak için camın üst kenarının 5 mm altından lens camına sıvı döküldü (Ek 1, Şekil 4, 5, 6) .

Ultrason Özelliklerinin Gözlemlenmesi .

Dalgaların yansımasını sağlamak için üzerine gliserin ve su dökülen bir küvete düz metal bir plaka yerleştirildi ve su yüzeyine 45 0 açıyla yerleştirildi. Jeneratörü açtık ve dalgaların yerleştirilen plakadan ve küvet duvarından yansıması sonucu elde edilen duran dalgaların oluşumunu sağladık (Ek 1, Şekil 10). Bu deneyde eş zamanlı olarak dalga girişimi gözlendi (Ek 1, Şekil 8, 9). Tamamen aynı deneyi yaptık, ancak suyla güçlü bir potasyum permanganat çözeltisi (Ek 1, Şekil 11), ardından üstüne gliserin ve su döktük. Bu deneyde dalga kırılması da sağlandı: ultrasonik dalgalar iki sıvının arayüzünden geçtiğinde, gliserinde duran dalganın uzunluğunda bir değişiklik gözlendi; dalgası sudan daha büyüktü ve içinde çözünmüş manganez vardı. bu sıvılarda ultrasonun yayılma hızındaki farkla açıklanmaktadır. Parçacık pıhtılaşması olgusu da elde edilmiştir: temiz su içeren bir küvete nişasta eklenmiştir ve iyice karıştırılmıştır; Jeneratörü açtıktan sonra parçacıkların duran dalgaların düğümlerinde nasıl toplandığını ve jeneratörü kapattıktan sonra aşağıya düşerek suyu arındırdığını gördük. Böylece bu deneylerde parçacıkların yansımasını, kırılmasını, ultrason girişimini ve pıhtılaşmasını gözlemledik.

Çeşmenin yüksekliğinin çözünen molekülün boyutuna ve çözelti türüne bağımlılığının gözlemlenmesi.

Ultrasonik çeşmenin yüksekliğinin sıvının yoğunluğuna (çözeltinin konsantrasyonu) ve molekül boyutuna bağlı olduğu hipotezini test ettik. Bunu yapmak için, farklı moleküler büyüklükteki maddeler (nişasta, şeker, yumurta akı).

Çeşmenin yüksekliğinin çözeltinin yoğunluğuna ve çözünen molekülün boyutuna nasıl bağlı olduğunu bulmak için aşağıdaki deneyler yapıldı. Sabit frekans, voltaj ve sıvı hacminde (25 ml), içinde çözünmüş nişasta, şeker ve yumurta akı ile suyu ultrasonla ışınladım. Her madde için 4 deney yaptım, sonraki her deneyde maddelerin konsantrasyonunu 2 kat azalttım, yani. ikinci deneyde konsantrasyon 2 kat daha düşük, üçüncü deneyde - 4 kat daha düşük, dördüncüde - 8 kat daha düşük. Tüm gözlemler kaydedildi ve yukarıdaki tabloda sunuldu. Ekte ayrıca madde konsantrasyonunun nasıl azaldığını açıkça gösteren bir diyagram da bulunmaktadır (Ek 2, diyagram 1).

Böylece çeşmenin yüksekliğinin madde konsantrasyonuna bağımlılığını elde ettik (Ek 2, Diyagram 2), yumurta akı ve nişasta ile yapılan deneylerde çeşmenin yüksekliği artarken, şeker ile yapılan deneylerde azaldı.

Bu, nişasta ve protein moleküllerinin biyolojik polimerler (HMC'ler yüksek molekül ağırlıklı bileşiklerdir) olmasıyla açıklanmaktadır. Suda çözündüklerinde koloidal çözeltiler oluştururlar (çap koloidal parçacık- 1-100 nm) yüksek viskoziteye sahiptir. Çok sayıda hidrokso grubunun (-OH) varlığı nedeniyle, bu tür maddelerin moleküllerinde (su ve nişasta molekülleri, su ve protein arasında) hidrojen bağları oluşur ve bu, parçacıkların daha düzgün bir şekilde dağılmasına katkıda bulunur. Dalga iletimini olumsuz yönde etkileyen çözüm.

Şeker bir dimerdir (C12H22O11)n, çözünmesi gerçek bir çözeltinin oluşmasına yol açar (çözünen parçacıkların boyutu, çözücü moleküllerin boyutuyla karşılaştırılabilir), viskoz olmayan, yüksek nüfuz etme yeteneği sayesinde bu çözüm yapısı, dalga enerjisinin daha güçlü bir şekilde aktarılmasına katkıda bulunur.

Böylece, viskoz sıvılar için çözelti konsantrasyonunun artmasıyla ultrasonik çeşmenin yüksekliği azalır ve viskoz olmayan sıvılar için çözelti konsantrasyonunun artmasıyla ultrasonik çeşmenin yüksekliği artar.

IV. -Ultrason teknik uygulamaları.

Ultrasonun çeşitli uygulamaları üç alana ayrılabilir:

bir madde hakkında bilgi edinmek;

madde üzerindeki etki;

Sinyal işleme ve iletim.

Akustik dalgaların yayılma ve zayıflama hızının maddenin özelliklerine ve bunlarda meydana gelen süreçlere bağımlılığı aşağıdaki çalışmalarda kullanılmaktadır:

gazlar, sıvılar ve polimerlerdeki moleküler süreçlerin incelenmesi;

kristallerin ve diğer katıların yapısının incelenmesi;

akış kontrolü kimyasal reaksiyonlar, faz geçişleri, polimerizasyon vb.;

çözeltilerin konsantrasyonunun belirlenmesi;

mukavemet özelliklerinin ve malzemelerin bileşiminin belirlenmesi;

safsızlıkların varlığının belirlenmesi;

Sıvı ve gaz akış hızının belirlenmesi.

Bir maddenin moleküler yapısı hakkında bilgi, içindeki sesin hızı ve yutma katsayısı ölçülerek elde edilir. Bu, hamur ve sıvılardaki çözeltilerin ve süspansiyonların konsantrasyonunu ölçmenize, ekstraksiyon sürecini, polimerizasyonu, yaşlanmayı ve kimyasal reaksiyonların kinetiğini izlemenize olanak tanır. Ultrason kullanarak maddelerin bileşimini ve yabancı maddelerin varlığını belirlemenin doğruluğu çok yüksektir ve yüzde bir kesir kadardır.

Katılarda ses hızının ölçülmesi, yapı malzemelerinin elastiklik ve mukavemet özelliklerinin belirlenmesini mümkün kılar. Gücü belirlemenin bu dolaylı yöntemi, basitliği ve gerçek koşullarda kullanım olasılığı nedeniyle uygundur.

Ultrasonik gaz analizörleri, tehlikeli yabancı maddelerin birikimini izler. Ultrasonik hızın sıcaklığa bağımlılığı, gazların ve sıvıların temassız termometresi için kullanılır.

K. Doppler etkisine göre çalışan ultrasonik akış ölçerler, homojen olmayanlar (emülsiyonlar, süspansiyonlar, hamurlar) dahil olmak üzere hareketli sıvı ve gazlardaki ses hızının ölçülmesine dayanır. Klinik çalışmalarda kanın hızını ve akış hızını belirlemek için benzer ekipmanlar kullanılmaktadır.

Çok sayıda ölçüm yöntemi, ultrason dalgalarının ortamlar arasındaki sınırlarda yansımasına ve saçılmasına dayanmaktadır. Bu yöntemler, ortamdaki yabancı cisimlerin yerini doğru bir şekilde belirlemenizi sağlar ve aşağıdaki gibi alanlarda kullanılır:

sonar;

tahribatsız muayene ve kusur tespiti;

tıbbi teşhis;

Sıvı seviyelerinin belirlenmesi ve ufalanabilir katılar kapalı kaplarda;

ürün boyutlarının belirlenmesi;

ses alanlarının görselleştirilmesi - ses görüşü ve akustik holografi.

Yansıma, kırılma ve ultrasona odaklanma yeteneği, ultrasonik kusur tespitinde, ultrasonik akustik mikroskoplarda, tıbbi teşhiste ve bir maddenin makro-homojenliklerini incelemek için kullanılır. Homojenliklerin varlığı ve koordinatları yansıyan sinyaller veya gölgenin yapısı tarafından belirlenir.

Rezonans salınımlı bir sistemin parametrelerinin, onu yükleyen ortamın özelliklerine (empedans) bağımlılığına dayanan ölçüm yöntemleri, sıvıların viskozitesinin ve yoğunluğunun sürekli ölçümü ve yalnızca erişilebilen parçaların kalınlığının ölçülmesi için kullanılır. bir taraftan. Aynı prensip ultrasonik sertlik test cihazlarının, seviye göstergelerinin ve seviye anahtarlarının temelini oluşturur. Ultrasonik test yöntemlerinin avantajları: kısa ölçüm süresi, patlayıcı, agresif ve toksik ortamları kontrol edebilme yeteneği, cihazın kontrol edilen ortam ve süreçler üzerinde etkisinin olmaması.

V. - Sonuç:

Araştırma çalışması sürecinde ultrason oluşumunun nedenlerini teorik olarak inceledim; teknolojide ultrasonun modern uygulamalarını inceledi: ultrason öğrenmenizi sağlar moleküler yapı maddeler, yapısal malzemelerin elastik ve mukavemet özelliklerini belirler, tehlikeli yabancı maddelerin birikme süreçlerini izler; Ultrasonik kusur tespitinde, ultrasonik akustik mikroskoplarda, tıbbi teşhislerde, bir maddenin makro-homojenliklerinin incelenmesinde, sıvıların viskozitesinin ve yoğunluğunun sürekli ölçümünde, yalnızca bir taraftan erişilebilen parçaların kalınlığının ölçülmesinde kullanılır. Deneysel olarak ultrasonik bir çeşme elde ettim: Çeşmenin maksimum yüksekliğinin 13-15 cm olduğunu buldum (bardaktaki su seviyesine, ultrason frekansına, çözelti konsantrasyonuna, çözelti viskozitesine bağlı olarak). Sudaki ultrasonik dalgaların özelliklerini deneysel olarak araştırdı: Ultrasonik dalganın özelliklerinin ses dalgasıyla aynı olduğunu, ancak tüm süreçlerin ses dalgasıyla aynı olduğunu belirledi. yüksek frekans ultrason, maddenin derinliğine büyük bir nüfuzla meydana gelir.

Deneyler, çözeltilerin konsantrasyon, yoğunluk, şeffaflık ve çözünmüş parçacıkların boyutu gibi özelliklerini incelemek için ultrasonik bir çeşmenin kullanılabileceğini kanıtladı. Bu yöntem Araştırma, yürütme hızı ve kolaylığı, araştırmanın doğruluğu ve farklı çözümleri kolayca karşılaştırabilme yeteneği ile öne çıkıyor. Benzer çalışmalar uygulama aşamasında da geçerlidir çevresel izleme. Örneğin, Olenegorsk şehrinde çeşitli derinliklerdeki maden atıklarının bileşimini incelerken veya atık su arıtma tesislerinde suyun izlenmesi için.

Böylece, ultrasonik dalgaların ses dalgalarıyla aynı özelliklere (yansıma, kırılma, girişim) sahip olduğu, ancak maddeye daha fazla nüfuz etme güçleri nedeniyle ultrasonun teknolojide uygulama için daha fazla olasılığa sahip olduğu hipotezimi doğruladım. Ultrasonik çeşmenin yüksekliğinin sıvının yoğunluğuna bağlı olduğu hipotezi kısmen doğrulandı: çözünmüş maddenin konsantrasyonu değiştiğinde, yoğunluk değişir ve çeşmenin yüksekliği değişir, ancak ultrasonik dalga enerjisinin aktarımı bağlıdır çözeltinin viskozitesine büyük ölçüde bağlı olduğundan, farklı sıvılar için (viskoz ve viskoz olmayan), çeşmenin yüksekliğinin konsantrasyonlara bağımlılığının farklı olduğu ortaya çıktı.

VI. - Kaynakça:

Myasnikov L.L. Duyulamayan ses. Leningrad "Gemi İnşası", 1967. 140 s.

Pasaport Ultrasonik gösteri ünitesi UD-76 3.836.000 PS

Khorbenko I.G. Ses, ultrason, infrason. M., “Bilgi”, 1978. 160 s. (Bilim ve İlerleme)

Ek 1

Ek 2

Diyagram 1

Titreşim frekansına sahip mekanik dalgalar, 20.000 Hz'den büyük olanlar insanlar tarafından ses olarak algılanmaz. Ultrasonik olarak adlandırılan dalgalar veya ultrason. Ultrason, gazlar tarafından güçlü bir şekilde emilir ve katılar ve sıvılar tarafından çok daha zayıf bir şekilde emilir. Bu nedenle ultrasonik dalgalar yalnızca katılarda ve sıvılarda önemli mesafelere yayılabilir.

Dalgaların taşıdığı enerji ortamın yoğunluğu ve frekansın karesiyle orantılı olduğundan ultrason, ses dalgalarından çok daha fazla enerji taşıyabilir. Ultrasonun bir diğer önemli özelliği ise yönünü gerçekleştirmek nispeten basittir radyasyon. Bütün bunlar ultrasonun teknolojide yaygın olarak kullanılmasına izin veriyor.

Ultrasonun açıklanan özellikleri, denizin derinliğini belirlemek için bir cihaz olan yankı sireninde kullanılır (Şekil 25.11). Gemi, belirli bir frekansta bir ultrason kaynağı ve alıcısı ile donatılmıştır. Kaynak kısa süreli ultrasonik darbeler gönderir ve alıcı yansıyan darbeleri alır. Kalkışlar arasındaki zamanı bilmek ve darbelerin alınması ve ultrasonun suda yayılma hızı(25.3) formülünü kullanarak denizin derinliğini belirleyin. Ultrasonik konum belirleyici de benzer şekilde çalışır ve bir geminin yatay yöndeki yolundaki bir engele olan mesafeyi belirlemek için kullanılır. Bu tür engellerin olmaması durumunda ultrasonik darbeler gemiye geri dönmez.

İlginçtir ki, yarasalar gibi bazı hayvanlar, karanlıkta iyi yön bulmalarını sağlayan ultrasonik konum belirleyici prensibiyle çalışan organlara sahiptir. Yunusların mükemmel ultrasonik konum belirleyicileri vardır.

Ultrason bir sıvıdan geçtiğinde, sıvı parçacıklar yüksek ivmelenme ve güçlü bir şekilde sıvıya yerleştirilen çeşitli cisimleri etkiler. Bu, çeşitli işlemleri hızlandırmak için kullanılır. teknolojik süreçler(örneğin solüsyonların hazırlanması, parçaların yıkanması, deri tabaklama vb.).

Bir sıvıdaki yoğun ultrasonik titreşimlerle parçacıkları o kadar büyük ivmeler kazanırlar ki sıvı içinde oluşurlar. kısa zaman aniden kapanıp birçok küçük etki yaratan boşluklar (boşluklar), ör. Kavitasyon meydana gelir. Bu koşullar altında sıvı atomize parçacıklardan oluşan süspansiyonların hazırlanmasında kullanılan güçlü kırma etkisi sağlam bir sıvı içinde ve emülsiyonlar - bir sıvının diğerindeki küçük damlacıklarının süspansiyonları.

Ultrason metal parçalardaki kusurları tespit etmek için kullanılır. İÇİNDE modern teknoloji Ultrasonun kullanımı o kadar geniştir ki tüm kullanım alanlarını listelemek bile zordur.

Mekanik olduğuna dikkat edin Salınım frekansı 16 Hz'den küçük olan dalgalara denir infrasound dalgaları veya infrasound. Ayrıca kasırgalar ve depremler sırasında denizde ses ötesi dalgalar meydana gelmez. Sudaki infrasound yayılma hızı, bir kasırganın veya depremin oluşturduğu dev tsunami dalgalarının hızından çok daha fazladır. Bu, bazı deniz hayvanlarının İnfrasonu algılama yeteneği ile dalgalar bu şekilde yaklaşan tehlikeye ilişkin sinyalleri alır.