Het gebruik van echografie in de geneeskunde en technologie. Echografie en de toepassing ervan in technologie

De drie belangrijkste toepassingen van ultrageluid in de geneeskunde zijn ultrageluiddiagnostiek, de "ultrasone scalpel" en ultrageluidfysiotherapie. Laten we beginnen met de laatste twee.

De "ultrasone scalpel" wordt voornamelijk gebruikt waar nauwkeurige en beperkte blootstelling nodig is, waar elke extra millimeter vernietigd weefsel ernstige gevolgen kan hebben, zoals bijvoorbeeld bij de chirurgische behandeling van oogziekten, plastische chirurgie van het gezicht, enz. Focusing echografie in een kleine, afhankelijk van de grootte van een bepaald gebied, maakt het het mogelijk om de diep gelegen structuren van het lichaam te beïnvloeden. Dit is vooral belangrijk bij het uitvoeren van neurochirurgische operaties aan de hersenen, tijdens operaties voor de vernietiging van extra geleidingsroutes van het hart. Met een toename van de frequentie van echografie, is de werking ervan extreem gelokaliseerd. Bij een frequentie van 4 MHz is het bijvoorbeeld mogelijk om een ​​weefselgebied met een volume van slechts 0,05 mm3 te vernietigen, terwijl het omringende weefsel intact blijft.

Voor de behandeling van oogziekten werd echografie voor het eerst gebruikt door artsen van het Odessa Research Institute of Eye Diseases and Tissue Therapy, genoemd naar V.I. V. P. Filatov, bekend van de ontwikkeling van een aantal nieuwe methoden voor de behandeling van cornea-troebelheid, cataract van traumatische oorsprong, netvliesloslating, enz. Laagfrequente echografie met een frequentie van 20-40 kHz werd gebruikt om het traankanaal uit te breiden, evenals tijdens operaties aan het hoornvlies.

Chirurgie voor staar (troebeling van de lens) wordt meestal pas gedaan nadat het volwassen is geworden, wanneer het gezichtsvermogen al volledig is verloren. Onder natuurlijke omstandigheden duurt dit proces soms jaren. "Sounding" met echografie versnelt het tot enkele minuten, waardoor u de operatie eerder en met betere resultaten kunt uitvoeren. Om deze operatie uit te voeren, werd een origineel ultrasoon instrument ontwikkeld in de vorm van een holle naald van 1 mm dik, ingesloten in een dunne siliconenhuls en verbonden met een ultrasone generator. De chirurg observeert de beweging van de naald door een microscoop, brengt deze dicht bij de lens en zet de echografie aan. Onder invloed van ultrageluid wordt de troebele lens na enkele ogenblikken vloeibaar. De resulterende vloeistof wordt uit de capsule gespoeld met een desinfecterende oplossing die door de opening tussen de naald en de behuizing binnenkomt en door het interne kanaal van de naald wordt weggezogen. Het verloop van de postoperatieve periode na een dergelijke operatie is aanzienlijk verminderd.

Gerichte echografie is gebruikt om een ​​verblindende netvliesloslating te vertragen. Zijn gerichte actie op verschillende punten fixeert het netvlies aan de onderliggende weefsels. In veel gevallen helpt echografie een operatie voor glaucoom te voorkomen. Het belangrijkste symptoom van deze ziekte is een toename van de intraoculaire druk. De sclera van het oog wordt op verschillende punten door echografie "ingesproken", waarna de intraoculaire druk afneemt. Volgens Amerikaanse artsen is deze methode in 80% van de gevallen effectief.

Het destructieve effect van ultrageluid wordt ook gebruikt om bloedstolsels uit grote bloedvaten te verwijderen. Door een gat gemaakt met een speciale naald brengt de chirurg een dunne ultrasone golfgeleider in het vat en schuift deze voorzichtig naar de trombus. Na 10-12 seconden "uiten" houdt de trombus op te bestaan ​​en wordt de resulterende vloeistofinhoud uit het lumen van het vat gewassen en door dezelfde naald weggezogen. Het gereedschap wordt verwijderd en het gat wordt afgedicht met een ultrasone las.

Echografie wordt ook gebruikt bij de chirurgische behandeling van ziekten van het oor, de keel en de neus. Operaties om gezwollen weefsels van een chronisch ontstoken neusslijmvlies te verwijderen en om een ​​afwijkend septum te corrigeren, worden in de meeste gevallen uitgevoerd met een scalpel, beitel en hamer. Later ontwikkelde ultrasone apparatuur voor deze operatie. Het ultrasone instrument maakte het mogelijk om het bloedloos, bijna pijnloos en bovendien vele malen sneller uit te voeren. Dezelfde groep Russische artsen heeft een ultrasoon scalpel ontwikkeld voor tracheotomie (tracheale incisie). Deze operatie wordt meestal uitgevoerd volgens vitale indicaties - met een plotseling begin van verstikking. Elk moment is hier kostbaar en het gebruik van echografie bespaart maar liefst 10 minuten.

Volgens veel artsen vergroot de ultrasone methode ongetwijfeld de mogelijkheden van chirurgische behandeling van patiënten met verschillende pathologieën van de longen en het borstvlies. Artsen voeren borstoperaties uit met behulp van echografie. Een ultrasoon instrument snijdt en verbindt het borstbeen, ribben, bronchiën, bougiens vernauwde slagaders. Lange flexibele ultrasone golfgeleiders voor manipulaties aan de luchtpijp en de bronchiën, voor het eerst ter wereld ontwikkeld door een groep Sovjetwetenschappers, worden in de praktijk gebracht. vastgehouden experimentele studies door het trayweefsel aan te sluiten en de bronchusstomp te sluiten met behulp van echografie.

Wetenschappers hebben de methode van ultrasoon snijden en verbinden van botweefsel met behulp van ultrasoon lassen ontwikkeld en toegepast - eerst in tal van dierproeven en later in de kliniek. Om met een gewone zaag een bot te snijden, is het noodzakelijk om er over een vrij grote mate zachte weefsels van af te pellen, en voor een ultrasone zaag is een gat in de zachte weefsels met een diameter van 1 cm voldoende. speciale betekenis met trepanatie van de schedel, resectie van de ribben, enz.

De methode van ultrasoon opduiken van botweefsel bestaat uit het feit dat de holte die in het bot wordt gevormd na verwijdering van de pathologische focus, wordt gevuld met botchips, die geïmpregneerd zijn met een speciaal vulmateriaal en klinken met echografie. Na "intoneren" verandert al deze massa in een conglomeraat, stevig gesoldeerd tot op het bot. Echografie wordt ook gebruikt om de weefsels van de lever, milt en endocriene klieren te verbinden.

Sinds vele jaren worden ultrasone apparaten in de tandheelkunde gebruikt om tandsteen te verwijderen en de laatste jaren ook om cariës en de complicaties ervan te behandelen. Een schuurmiddel (poeder van aluminiumoxide, boor, enz., gesuspendeerd in water) wordt tussen het werkende uiteinde van de ultrasone vibrator en de tand geplaatst. Schurende deeltjes die het tandweefsel raken, verwijderen er geleidelijk laag voor laag uit. De resulterende holte reproduceert de vorm van het uiteinde van de vibrator. De muren zijn glad gepolijst. De kwaliteit van de vulling is ook beter, omdat onder invloed van "klinken" de structuur verandert en de dichtheid van het vulmateriaal toeneemt. Ultrasone tandbehandeling is stil. De warmteafgifte, en daarmee de verwarming van de tand, is zwakker dan bij het boren met een roterende boor. Daarom is pijn bij de meeste patiënten afwezig of minimaal. BIJ deze zaak Dit onbetwistbare voordeel van ultrageluid verandert in zijn nadeel. Met bijna pijnloze ultrageluidbehandeling van pulpitis is het voor een arts moeilijk om het moment van nadering van de zenuw te bepalen. Daarom mogen ultrasone boren alleen worden gebruikt door ervaren professionals.

Het verpletterende effect van ultrageluid kan ook worden gebruikt om ureterstenen te vernietigen. Het ultrasone gereedschap verplettert de steen in 5-60 seconden, afhankelijk van de grootte en dichtheid van de steen.

Een ultrasoon scalpel is qua uiterlijk noch qua werking vergelijkbaar met een chirurgisch scalpel. Uiterlijk lijkt het op een miniatuur tweetrapsraket die gemakkelijk in de hand past. De eerste trap bevat een ultrasone vibrator, waarvan de werking gebaseerd is op het principe van magnetostrictie (van het Latijnse woord "strictio" - compressie).

De essentie van het fenomeen magnetostrictie is dat sommige metalen, die in een magnetisch veld terechtkomen, hun veranderen geometrische afmetingen. Als een koperdraad op een staaf van een dergelijk ferromagnetisch materiaal wordt gewikkeld en erdoorheen wordt geleid wisselstroom met een frequentie die overeenkomt met de frequenties van ultrageluid, dan zal de staaf met dezelfde frequentie zijn afmetingen veranderen. Omdat de amplitude van veranderingen in de afmetingen van de vibrator erg klein is, is een ultrasone concentrator (de tweede fase van de "raket") ontworpen om deze te versterken. De concentrator versmalt van de basis naar de top, waarvan het oscillatiebereik tien keer groter is dan dat van de basis, die samen met de vibrator van positie verandert. De amplitude van oscillaties van de bovenkant van de concentrator bereikt 50-60 micron en de frequentie is 25-50 kHz. De ultrasone scalpel werkt als een scherpe microzaag. Door de energie van ultrasone trillingen scheidt het het weefsel bij de contactgrenzen celmembranen, vrijwel zonder de cellen zelf te beschadigen, wat bijdraagt ​​aan een betere en snellere genezing. Door het instrument iets te draaien en daardoor de richting van de ultrasone bundel te veranderen, is het mogelijk om de richting van de incisie te veranderen zonder de operationele toegang te vergroten. Wanneer weefsel wordt doorgesneden, stopt echografie de capillaire bloeding. Het is ook belangrijk dat het gebruik van echografie de pijn van chirurgische ingrepen aanzienlijk vermindert.

Chirurgische ultrasone technologie maakt nu deel uit van het arsenaal praktische geneeskunde. Het wordt gebruikt in combinatie met traditionele chirurgische instrumenten, elektrocoagulatie, laser en andere methoden, rekening houdend met de kenmerken van de ziekte, indicaties en contra-indicaties. Met de verbetering en toename van de productie van ultrasone apparatuur voor chirurgische ingrepen, zal de introductie ervan in de praktijk toenemen.

Fysieke verschijnselen die voortkomen uit de werking van ultrageluid op vloeistoffen vormden de basis van een nieuwe methode voor wondbehandeling ontwikkeld door Russische wetenschappers. Oplossingen van antibiotica of antiseptica worden in de wond geïnjecteerd, die worden "uitgesproken" met behulp van een ultrasone golfgeleider. Klonkvloeistof verwijdert dood weefsel, masseert het wondoppervlak, verbetert de bloedcirculatie erin. Ook de verspreiding van medicinale stoffen verbetert, pijn tijdens het verband neemt af, bacteriële contaminatie van de wond neemt af, wat bijdraagt ​​aan een snellere en vlottere genezing. De behandelingsvoorwaarden van dergelijke patiënten in het ziekenhuis zijn merkbaar verminderd.

Een apart toepassingsgebied van echografie in de geneeskunde is ultrasone fysiotherapie.

Mechanisme fysiologische actie therapeutische echografie op het weefsel van een levend organisme is nog niet volledig opgehelderd. Het is gebruikelijk om drie hoofdfactoren van de invloed van ultrageluid te onderscheiden: mechanisch, thermisch en fysisch-chemisch. De mechanische actie bestaat uit vibrerende micromassage van weefsels op cellulair en subcellulair niveau, wat de doorlaatbaarheid van celmembranen en het metabolisme in de cellen en weefsels van het lichaam verhoogt. Het thermische effect van ultrageluid bij lage intensiteit, gebruikt voor therapeutische doeleinden, is onbeduidend. Warmte kan zich voornamelijk ophopen in weefsels die ultrasone energie het meest absorberen (zenuw, bot), evenals de grenzen van media met verschillende akoestische weerstand (op de grens van bot met zachte weefsels) en op plaatsen met onvoldoende bloedcirculatie.

Het fysisch-chemische effect van ultrageluid is voornamelijk te wijten aan het feit dat het gebruik van akoestische energie mechanische resonantie veroorzaakt in de substantie van levende weefsels. Tegelijkertijd wordt de beweging van moleculen versneld, hun verval in ionen intensiveert, de elektrische toestand van cellen en de pericellulaire vloeistof verandert, nieuwe elektrische velden worden gevormd, diffusie door biologische membranen, stofwisselingsprocessen worden geactiveerd,

Bij blootstelling aan ultrageluid op de huid verbetert de barrière-beschermende functie, de activiteit van zweet en talgklieren neemt toe, regeneratieprocessen worden geactiveerd. Interessant is dat de gevoeligheid van de huid van verschillende delen van het lichaam voor echografie niet hetzelfde is: in het gezicht en de buik is deze hoger dan in de ledematen.

Bij blootstelling aan echografie op het zenuwstelsel met een vermogen van 0,5 W / cm2. verhoogt de mate van excitatie zenuwvezels, en bij een hogere intensiteit - 1 W/cm2. - het wordt minder. Echografie van matige intensiteit heeft een krampstillend effect - het verlicht spasmen van de bronchiën, gal en urinewegen, darmen en verhoogt het plassen. Onder zijn invloed wordt de vasculaire tonus genormaliseerd en wordt de bloedtoevoer naar de weefsels verbeterd, de opname van zuurstof door hen neemt toe.

Echografie wordt gebruikt om chronische tonsillitis te behandelen. Aangetaste amandelen worden "geuit" door echografie met lage intensiteit, die de activiteit van pathogenen vermindert, de weefselvoeding verbetert en immunobiologische processen activeert. Als gevolg hiervan helpt een dergelijke poliklinische behandeling om de amandelen te behouden, die een belangrijke rol spelen bij de beschermende reacties van het lichaam. De artsen van Rostov hebben een originele techniek ontwikkeld voor ultrasone oogmassage. Na indruppeling van een anestheticum wordt een ringframe op het oog van de patiënt geplaatst en wordt echografie ingeschakeld. Na een tiental sessies van dergelijke ultrasone massage bij patiënten met beginvorm glaucoom intraoculaire druk normaliseert.

In de gynaecologie wordt echografie gebruikt om cervicale erosie te behandelen. Al na twee of drie ultrasone procedures, uitgevoerd met een interval van 1-2 dagen, begon de erosie te genezen en na een maand bij de meeste patiënten verdween deze volledig.

Een van de specialisaties van ultrageluidtherapie is de behandeling van prostaatadenoom. Deze ziekte treft vooral oudere mannen. Behandeling en in de meeste gevallen chirurgie. Het gebruik van ultrageluidtherapie voor prostaatadenoom en prostatitis geeft: goed resultaat: na verschillende procedures verdween de pijn bij patiënten bijna volledig, het plassen werd weer normaal en de algemene toestand verbeterde. "Voicing" uitgevoerd na de operatie van verwijdering van de klier, draagt ​​bij aan een beter verloop van de postoperatieve periode.

De meest gebruikte ultrasone therapie voor osteochondrose, artrose, ischias en andere perifere ziekten zenuwstelsel en bewegingsapparaat.

Echografie wordt niet aanbevolen voor acute infectieziekten, angina pectoris, hartaneurysma, hypertensie II B- en III-stadia, bloedziekten, neiging tot bloeden, evenals tijdens de zwangerschap. Voorheen werd de aanwezigheid van kwaadaardige tumoren ook als een contra-indicatie beschouwd. Maar onlangs is de kwestie van het gebruik van ultrageluidtherapie voor hun behandeling, zowel afzonderlijk als in combinatie met röntgentherapie, onderzocht.

Soms wordt echografie gebruikt in combinatie met verschillende medicinale stoffen. Deze methode wordt fonoforese genoemd, hoewel het juister zou zijn om het ultraphonophorese te noemen. De methode is gebaseerd op het verhogen van de doorlaatbaarheid van de huid, slijmvliezen, celmembranen en het verbeteren van de lokale microcirculatie onder invloed van ultrageluid. Dit alles helpt de introductie van een aantal medicijnen door de huid en slijmvliezen.

Momenteel wordt fonoforese door velen gebruikt geneesmiddelen zoals hydrocortison, analgin, chloorpromazine, interferon, complamin, heparine, aloë-extract, FiBS, hele regel antibiotica, enz. Tegelijkertijd werd vastgesteld dat sommige medicinale stoffen, bijvoorbeeld eufillin, ascorbinezuur, thiamine (vitamine B1) en andere, wanneer ze "klinken" met echografie, ofwel niet het lichaam binnendringen of worden vernietigd. Soms wordt tijdens de fonoforese eerst de huid of het slijmvlies geklonken met echografie en vervolgens, na het verwijderen van het contactmedium, wordt een medicinale stof aangebracht in de vorm van een lotion of zalf. Maar vaker wordt de procedure op dezelfde manier uitgevoerd als conventionele bestraling met ultrageluid. Geneeskrachtige stoffen worden vooraf op het oppervlak van de huid of slijmvliezen aangebracht in de vorm van een waterige oplossing, emulsie of zalf. Ze spelen ook de rol van een contactmedium bij het scoren. Bij fonoforese, evenals bij "uiten" zonder het gebruik van medicijnen, worden twee methoden gebruikt: stabiel en labiel. Met de eerste vibrator blijft tijdens de procedure bewegingsloos, met de tweede - het beweegt langzaam langs het oppervlak van de huid of het slijmvlies.

In de afgelopen jaren zijn de mogelijkheden onderzocht van het gebruik van ultraphonopunctuur, gerichte echografie, biogecontroleerde en biogesynchroniseerde echografie. De reikwijdte van ultrageluidtherapie wordt steeds groter.

Sinds kort breed gebruik echografie is gebruikt op verschillende gebieden van wetenschap, technologie en geneeskunde.

Wat is het? Waar worden ultrasone trillingen gebruikt? Welke voordelen kunnen ze voor een persoon opleveren?

Echografie wordt golfachtige oscillerende bewegingen genoemd met een frequentie van meer dan 15-20 kilohertz, ontstaan ​​​​onder invloed van de omgeving en onhoorbaar voor het menselijk oor. Ultrasone golven zijn gemakkelijk te concentreren, wat de intensiteit van trillingen verhoogt.

Bronnen van echografie

In de natuur begeleidt echografie verschillende natuurlijke geluiden: regen, onweer, wind, waterval, zeebranding. Sommige dieren (dolfijnen, de vleermuizen), waarmee ze obstakels kunnen detecteren en door de ruimte kunnen navigeren.

Alle bestaande kunstmatige bronnen echografie is verdeeld in 2 groepen:

• generatoren - oscillaties treden op als gevolg van het overwinnen van obstakels in de vorm van een gas- of vloeistofstraal.
• elektro-akoestische transducers - zet elektrische spanning om in mechanische trillingen, wat leidt tot de emissie van akoestische golven in omgeving.

Ultrasone ontvangers

Lage en gemiddelde frequenties van ultrasone trillingen worden voornamelijk waargenomen door elektro-akoestische transducers van het piëzo-elektrische type. Afhankelijk van de gebruiksomstandigheden worden resonantie- en breedbandapparaten onderscheiden.

Om geluidsveldkarakteristieken te verkrijgen die over de tijd worden gemiddeld, worden thermische ontvangers gebruikt, weergegeven door thermokoppels of thermistoren, die zijn gecoat met een stof met geluidsabsorberende eigenschappen.

Optische methoden, waaronder lichtdiffractie, kunnen de intensiteit van ultrageluid en geluidsdruk schatten.

Waar worden ultrasone golven gebruikt?

Ultrasone golven hebben toepassing gevonden in een verscheidenheid van gebieden.

Conventioneel kunnen de toepassingsgebieden van echografie worden onderverdeeld in 3 groepen:

• het ontvangen van de informatie;
• actieve invloed;
• signaalverwerking en transmissie.

In elk geval wordt het gebruikt specifiek bereik frequenties.

Ultrasone reiniging

Ultrasone werking zorgt voor een hoogwaardige reiniging van onderdelen. Met een eenvoudige spoeling van onderdelen blijft tot 80% van het vuil erop achter, met vibratiereiniging - bijna 55%, met handmatige reiniging - ongeveer 20% en met ultrasone reiniging - minder dan 0,5%.

Details met een complexe vorm kunnen alleen worden verwijderd met behulp van echografie.

Ultrasone golven worden ook gebruikt bij de zuivering van lucht en gassen. Een ultrasone zender die in een stofkamer wordt geplaatst, verhoogt de effectiviteit van zijn actie honderden keren.

Bewerking van brosse en superharde materialen

Dankzij ultrageluid werd een ultraprecieze verwerking van materialen mogelijk. Gebruik het om uitsnijdingen te maken verschillende vormen, matrijzen, slijpen, graveren en zelfs diamanten boren.

Het gebruik van ultrageluid in radio-elektronica

In radio-elektronica is het vaak nodig om een ​​elektrisch signaal te vertragen ten opzichte van een ander signaal. Hiervoor werden ultrasone vertragingslijnen gebruikt, waarvan de werking is gebaseerd op de omzetting van elektrische impulsen in ultrasone golven. Ze zijn ook in staat om mechanische trillingen om te zetten in elektrische. Dienovereenkomstig kunnen de vertragingslijnen magnetostrictief en piëzo-elektrisch zijn.

Het gebruik van echografie in de geneeskunde

Het gebruik van ultrasone trillingen in de medische praktijk is gebaseerd op de effecten die optreden in biologische weefsels tijdens het passeren van ultrageluid daar doorheen. Oscillerende bewegingen hebben een masserend effect op weefsels, en wanneer ultrageluid wordt geabsorbeerd, worden ze plaatselijk verwarmd. Tegelijkertijd worden in het lichaam verschillende fysisch-chemische processen waargenomen die geen onomkeerbare veranderingen veroorzaken. Als gevolg hiervan worden metabolische processen versneld, wat de werking van het hele organisme gunstig beïnvloedt.

Het gebruik van echografie bij chirurgie

De intense werking van ultrageluid veroorzaakt sterke verhitting en cavitatie, die in de chirurgie is toegepast. Het gebruik van focale echografie tijdens operaties maakt het mogelijk om een ​​lokaal destructief effect uit te voeren in de diepe delen van het lichaam, inclusief in het hersengebied, zonder nabijgelegen weefsels te beschadigen.

Chirurgen gebruiken in hun werk gereedschappen met een werkend uiteinde in de vorm van een naald, scalpel of zaag. In dit geval hoeft de chirurg geen inspanningen te leveren, wat het trauma van de procedure vermindert. Tegelijkertijd heeft echografie een analgetisch en hemostatisch effect.

Blootstelling aan echografie wordt voorgeschreven wanneer een kwaadaardig neoplasma in het lichaam wordt gedetecteerd, wat bijdraagt ​​​​aan de vernietiging ervan.

Ultrasone golven hebben ook een antibacteriële werking. Daarom worden ze gebruikt om instrumenten te steriliseren en geneesmiddelen.

Onderzoek van inwendige organen

Met behulp van echografie wordt een diagnostisch onderzoek van de organen in de buikholte uitgevoerd. Hiervoor wordt een speciaal apparaat gebruikt.

Tijdens een echografisch onderzoek is het mogelijk om verschillende pathologieën en abnormale structuren te detecteren, een goedaardig neoplasma te onderscheiden van een kwaadaardig neoplasma en een infectie te detecteren.

Ultrasone trillingen worden gebruikt bij de diagnose van de lever. Hiermee kunt u ziekten van de galstromen identificeren, de galblaas onderzoeken op de aanwezigheid van stenen en pathologische veranderingen daarin, cirrose en goedaardige leverziekten identificeren.

Echografie heeft een brede toepassing gevonden op het gebied van gynaecologie, vooral bij de diagnose van de baarmoeder en eierstokken. Het helpt gynaecologische aandoeningen op te sporen en onderscheid te maken tussen kwaadaardige en goedaardige tumoren.

Ultrasone golven worden ook gebruikt bij de studie van andere interne organen.

Het gebruik van echografie in de tandheelkunde

In de tandheelkunde worden tandplak en tandsteen verwijderd met behulp van echografie. Dankzij hem worden de lagen snel en pijnloos verwijderd, zonder het slijmvlies te beschadigen. Tegelijkertijd wordt de mondholte gedesinfecteerd.

De 21e eeuw is de eeuw van radio-elektronica, het atoom, verkenning van de ruimte en echografie. De wetenschap van echografie is tegenwoordig relatief jong. Aan het einde van de 19e eeuw voerde P. N. Lebedev, een Russische fysioloog, zijn eerste studies uit. Daarna begonnen veel vooraanstaande wetenschappers echografie te bestuderen.

Wat is echografie?

Echografie is een golfachtig voortplantend effect van middelgrote deeltjes. Het heeft zijn eigen kenmerken, waarin het verschilt van de geluiden van het hoorbare bereik. Het is relatief eenvoudig om gerichte straling in het ultrasone bereik te verkrijgen. Bovendien is het goed gefocust, en als gevolg hiervan neemt de intensiteit van de gemaakte oscillaties toe. Bij de voortplanting in vaste stoffen, vloeistoffen en gassen geeft ultrageluid aanleiding tot interessante fenomenen die praktische toepassing hebben gevonden in veel gebieden van technologie en wetenschap. Dit is wat echografie is, waarvan de rol in verschillende levenssferen tegenwoordig erg groot is.

De rol van echografie in wetenschap en praktijk

De laatste jaren is echografie een steeds belangrijkere rol gaan spelen in wetenschappelijk onderzoek. Experimentele en theoretische studies op het gebied van akoestische stromingen en ultrasone cavitatie werden met succes uitgevoerd, waardoor wetenschappers technologische processen konden ontwikkelen die optreden bij blootstelling aan ultrageluid in de vloeibare fase. Het is een krachtige methode om verschillende fenomenen in een kennisgebied als de natuurkunde te bestuderen. Echografie wordt bijvoorbeeld gebruikt in de halfgeleiderfysica en stevig lichaam. Tegenwoordig wordt een aparte tak van chemie gevormd, genaamd "ultrasone chemie". De toepassing ervan maakt het mogelijk om veel chemisch-technologische processen te versnellen. Moleculaire akoestiek werd ook geboren - nieuwe sectie akoestiek, die moleculaire interactie met materie bestudeert.Er zijn nieuwe toepassingsgebieden van ultrageluid ontstaan: holografie, introscopie, akoeso-elektronica, ultrasone fasemeting, kwantumakoestiek.

Naast experimenteel en theoretisch werk op dit gebied is er tegenwoordig veel praktisch werk verricht. Er zijn speciale en universele ultrasone machines ontwikkeld, installaties die werken onder verhoogde statische druk, enz. Er zijn automatische ultrasone installaties opgenomen in productielijnen in productie genomen, die de arbeidsproductiviteit aanzienlijk kunnen verhogen.

Meer over echografie

Laten we het hebben over wat echografie is. We hebben al gezegd dat dit elastische golven zijn en dat ultrageluid meer dan 15-20 kHz is. De subjectieve eigenschappen van ons gehoor bepalen de ondergrens van ultrasone frequenties, die het scheidt van de frequentie van hoorbaar geluid. Deze grens is daarom voorwaardelijk en ieder van ons definieert anders wat echografie is. De bovengrens wordt aangegeven door elastische golven, hun fysieke aard. Ze zijn alleen van toepassing op materiële omgeving, dat wil zeggen, de golflengte moet aanzienlijk groter zijn dan het gemiddelde vrije pad van de moleculen die aanwezig zijn in het gas of de interatomaire afstanden in vaste stoffen en vloeistoffen. Bij normale druk in gassen is de bovengrens van ultrasone frequenties 109 Hz, en in vaste stoffen en vloeistoffen - 10 12 -10 13 Hz.

Bronnen van echografie

Echografie komt in de natuur zowel voor als onderdeel van veel natuurlijke geluiden (waterval, wind, regen, kiezelstenen die door de branding worden opgerold, maar ook in de geluiden die gepaard gaan met onweersontladingen, enz.), en als een integraal onderdeel van de dierenwereld. Sommige diersoorten gebruiken het voor oriëntatie in de ruimte, detectie van obstakels. Ook is bekend dat dolfijnen in de natuur gebruik maken van ultrageluid (voornamelijk frequenties van 80 tot 100 kHz). In dit geval kan het vermogen van de locatiesignalen die ze uitzenden erg groot zijn. Van dolfijnen is bekend dat ze scholen vissen tot op een kilometer afstand kunnen detecteren.

Emitters (bronnen) van echografie zijn onderverdeeld in 2 grote groepen. De eerste zijn generatoren, waarin oscillaties worden opgewekt door de aanwezigheid van obstakels die zijn geïnstalleerd in het pad van een constante stroom - een straal vloeistof of gas. De tweede groep, waarin ultrasone bronnen kunnen worden gecombineerd, zijn elektro-akoestische transducers, die bepaalde oscillaties van stroom of elektrische spanning omzetten in mechanische oscillaties gemaakt door een vast lichaam, uitstralend akoestische golven de omgeving in.

Ultrasone ontvangers

Op medium en ultrasone ontvangers zijn elektro-akoestische transducers meestal van het piëzo-elektrische type. Ze kunnen de vorm van het ontvangen akoestische signaal reproduceren, weergegeven als een tijdsafhankelijkheid van de geluidsdruk. Apparaten kunnen breedband of resonant zijn, afhankelijk van de toepassingsomstandigheden waarvoor ze zijn bedoeld. Thermische ontvangers worden gebruikt om over de tijd gemiddelde geluidsveldkarakteristieken te verkrijgen. Het zijn thermistoren of thermokoppels gecoat met een geluidsabsorberende stof. Geluidsdruk en intensiteit kunnen ook worden geëvalueerd optische methoden:, zoals de diffractie van licht door ultrageluid.

Waar wordt echografie gebruikt?

Er zijn veel toepassingsgebieden, terwijl verschillende functies van echografie worden gebruikt. Deze gebieden zijn grofweg in te delen in drie gebieden. De eerste houdt verband met het verkrijgen van verschillende informatie door middel van ultrasone golven. De tweede richting is de actieve invloed op de stof. En de derde houdt verband met de overdracht en verwerking van signalen. VS-specifiek wordt in elk geval gebruikt. We zullen slechts enkele van de vele gebieden behandelen waarop het zijn toepassing heeft gevonden.

Ultrasone reiniging

De kwaliteit van een dergelijke reiniging is niet te vergelijken met andere methoden. Bij het spoelen van onderdelen blijft bijvoorbeeld tot 80% van de verontreinigingen op hun oppervlak achter, ongeveer 55% - bij vibratiereiniging ongeveer 20% - bij handmatige reiniging en bij ultrasone reiniging blijft niet meer dan 0,5% verontreinigingen achter. Details met een complexe vorm kunnen alleen goed worden gereinigd met behulp van echografie. Een belangrijk voordeel van het gebruik ervan is een hoge productiviteit en lage kosten. fysieke arbeid. Bovendien is het mogelijk om dure en ontvlambare organische oplosmiddelen te vervangen door goedkope en veilige. waterige oplossingen, breng vloeibare freon aan, enz.

Een serieus probleem is luchtvervuiling met roet, rook, stof, metaaloxiden, enz. U kunt de ultrasone methode gebruiken om lucht en gas in gasuitlaten te reinigen, ongeacht de luchtvochtigheid en temperatuur van de omgeving. Als een ultrasone zender in een stofkamer wordt geplaatst, zal de efficiëntie ervan honderden keren toenemen. Wat is de essentie van zo'n zuivering? Willekeurig in de lucht bewegende stofdeeltjes raken elkaar sterker en vaker onder invloed van ultrasone trillingen. Tegelijkertijd neemt hun omvang toe vanwege het feit dat ze samensmelten. Coagulatie is het proces van deeltjesvergroting. Hun gewogen en vergrote ophopingen worden opgevangen door speciale filters.

Bewerking van brosse en superharde materialen

Als u tussen het werkstuk en het werkoppervlak van het gereedschap dat ultrageluid gebruikt, binnenkomt, zullen de schurende deeltjes tijdens de werking van de zender het oppervlak van dit onderdeel beïnvloeden. In dit geval wordt het materiaal vernietigd en verwijderd, onderworpen aan verwerking onder invloed van verschillende gerichte micro-impacts. De kinematica van de verwerking bestaat uit de hoofdbeweging - snijden, dat wil zeggen de longitudinale trillingen die door het gereedschap worden gemaakt, en de hulpbeweging - de invoerbeweging die het apparaat uitvoert.

Echografie kan verschillende taken uitvoeren. Voor slijpkorrels is de energiebron: pitchen. Ze vernietigen het verwerkte materiaal. De voerbeweging (hulp) kan cirkelvormig, transversaal en longitudinaal zijn. Ultrasone verwerking is nauwkeuriger. Afhankelijk van de korrelgrootte van het schuurmiddel varieert deze van 50 tot 1 micron. Hulpmiddelen gebruiken verschillende vormen, je kunt niet alleen gaten maken, maar ook complexe uitsparingen, gebogen assen, graveren, slijpen, matrices maken en zelfs een diamant boren. De materialen die als schuurmiddel worden gebruikt, zijn korund, diamant, kwartszand, vuursteen.

Echografie in radio-elektronica

Echografie in de techniek wordt vaak gebruikt op het gebied van radio-elektronica. In dit gebied wordt het vaak nodig om een ​​elektrisch signaal te vertragen ten opzichte van een ander signaal. Wetenschappers hebben een goede oplossing gevonden door het gebruik van ultrasone vertragingslijnen (kortweg LZ) voor te stellen. Hun werking is gebaseerd op het feit dat elektrische impulsen worden omgezet in ultrasoon, hoe gebeurt dit? Het feit is dat de snelheid van ultrageluid aanzienlijk minder is dan die ontwikkeld door elektromagnetische oscillaties. De spanningspuls na de inverse transformatie in elektrisch-mechanische trillingen zal aan de uitgang van de lijn worden vertraagd ten opzichte van de ingangspuls.

Piëzo-elektrische en magnetostrictieve transducers worden gebruikt om elektrische trillingen om te zetten in mechanische trillingen en vice versa. LZ zijn respectievelijk onderverdeeld in piëzo-elektrisch en magnetostrictief.

Echografie in de geneeskunde

Verschillende soorten ultrageluid worden gebruikt om levende organismen te beïnvloeden. In de medische praktijk is het gebruik ervan nu erg populair. Het is gebaseerd op de effecten die optreden in biologische weefsels als er ultrageluid doorheen gaat. De golven veroorzaken fluctuaties in de deeltjes van het medium, waardoor een soort weefselmicromassage ontstaat. En de absorptie van ultrageluid leidt tot hun lokale verwarming. Tegelijkertijd vinden bepaalde fysisch-chemische transformaties plaats in biologische media. Deze verschijnselen veroorzaken bij matige onomkeerbare schade geen. Ze verbeteren alleen het metabolisme en dragen daarom bij aan de vitale activiteit van het lichaam dat eraan wordt blootgesteld. Dergelijke verschijnselen worden gebruikt bij ultrageluidtherapie.

Echografie bij chirurgie

Cavitatie en sterke verhitting bij hoge intensiteiten leiden tot weefselvernietiging. Dit effect wordt tegenwoordig gebruikt bij chirurgie. Gerichte echografie wordt gebruikt voor chirurgische ingrepen, waardoor lokale vernietiging in de diepste structuren (bijvoorbeeld de hersenen) mogelijk is, zonder de omliggende structuren te beschadigen. Bij chirurgie worden ook ultrasone instrumenten gebruikt, waarbij het werkende uiteinde eruitziet als een vijl, scalpel, naald. De trillingen die erop worden uitgeoefend, geven deze apparaten nieuwe kwaliteiten. De benodigde kracht wordt aanzienlijk verminderd, daarom wordt het trauma van de operatie verminderd. Bovendien manifesteert zich een analgetisch en hemostatisch effect. Impact met een stomp instrument met behulp van echografie wordt gebruikt om bepaalde soorten neoplasmata die in het lichaam zijn verschenen, te vernietigen.

Impact op biologische weefsels wordt uitgevoerd om micro-organismen te vernietigen en wordt gebruikt bij de sterilisatieprocessen van medicijnen en medische instrumenten.

Onderzoek van inwendige organen

Kortom, we hebben het over de studie van de buikholte. Voor dit doel kan een speciale worden gebruikt om verschillende anomalieën van weefsels en anatomische structuren te vinden en te herkennen. De taak is vaak als volgt: er is een vermoeden van een kwaadaardige formatie en het is nodig om deze te onderscheiden van een goedaardige of infectieuze formatie.

Echografie is nuttig bij het onderzoeken van de lever en voor andere taken, waaronder het opsporen van obstructies en ziekten van de galwegen, evenals het onderzoeken van de galblaas om de aanwezigheid van stenen en andere pathologieën daarin te detecteren. Daarnaast kunnen testen op cirrose en andere diffuse goedaardige leverziekten worden gebruikt.

Op het gebied van gynaecologie, met name bij de analyse van de eierstokken en de baarmoeder, is het gebruik van echografie lange tijd de belangrijkste richting geweest waarin het met bijzonder succes wordt uitgevoerd. Vaak is hier ook differentiatie van goedaardige en kwaadaardige formaties nodig, wat meestal het beste contrast en de beste ruimtelijke resolutie vereist. Soortgelijke conclusies kunnen nuttig zijn bij de studie van vele andere interne organen.

Het gebruik van echografie in de tandheelkunde

Echografie heeft ook zijn weg gevonden naar de tandheelkunde, waar het wordt gebruikt om tandsteen te verwijderen. Hiermee kunt u snel, bloedloos en pijnloos tandplak en steen verwijderen. Tegelijkertijd is het mondslijmvlies niet gewond en worden de "zakken" van de holte gedesinfecteerd. In plaats van pijn ervaart de patiënt een gevoel van warmte.

Echografie

Echografie - elastische trillingen op een frequentie die het menselijk gehoor te boven gaat. Gewoonlijk wordt het ultrasone bereik beschouwd als frequenties boven 18.000 hertz.

Hoewel het bestaan ​​van echografie al lang bekend is, is het praktisch gebruik jong genoeg. Tegenwoordig wordt echografie veel gebruikt in verschillende fysieke en technologische methoden. Dus, volgens de snelheid van geluidsvoortplanting in een medium, is het fysieke eigenschappen. Snelheidsmetingen bij ultrasone frequenties maken het mogelijk om met zeer kleine fouten bijvoorbeeld de adiabatische eigenschappen van snelle processen, de waarden van de soortelijke warmtecapaciteit van gassen en de elastische constanten van vaste stoffen te bepalen.

Bronnen van echografie

De frequentie van ultrasone trillingen die in de industrie en de biologie worden gebruikt, ligt in de orde van enkele MHz. Dergelijke trillingen worden meestal gecreëerd met behulp van piëzo-keramische transducers van bariumtitaniet. In gevallen waar de kracht van ultrasone trillingen van primair belang is, worden meestal mechanische bronnen van ultrageluid gebruikt. Aanvankelijk werden alle ultrasone golven mechanisch opgevangen (stemvorken, fluitjes, sirenes).

In de natuur komt de VS zowel voor als componenten van veel natuurlijke geluiden (in het geluid van wind, waterval, regen, in het geluid van kiezelstenen die door de branding van de zee worden gerold, in de geluiden die gepaard gaan met bliksemontladingen, enz.), en tussen de geluiden van de dierenwereld. Sommige dieren gebruiken ultrasone golven om obstakels, oriëntatie in de ruimte te detecteren.

Ultrageluidstralers kunnen in twee grote groepen worden verdeeld. De eerste omvat emitters-generatoren; oscillaties daarin worden opgewekt door de aanwezigheid van obstakels op het pad van een constante stroom - een straal van gas of vloeistof. De tweede groep zenders - elektro-akoestische transducers; ze zetten de reeds gegeven fluctuaties van elektrische spanning of stroom om in een mechanische trilling van een vast lichaam, dat akoestische golven de omgeving in straalt.

Fluitje Galton

Het eerste ultrasone fluitje werd in 1883 gemaakt door de Engelsman Galton. Echografie wordt hier gemaakt als een hoge toon op de rand van een mes wanneer er een luchtstroom op slaat. De rol van zo'n punt in Galton's fluitje wordt gespeeld door een "lip" in een kleine cilindrische resonantieholte. Het gas ging onder hoge druk door een holle cilinder, raakt deze "lip"; Er treden oscillaties op waarvan de frequentie (het is ongeveer 170 kHz) wordt bepaald door de grootte van het mondstuk en de lippen. De kracht van de Galton-fluit is laag. Het wordt voornamelijk gebruikt om commando's te geven bij het trainen van honden en katten.

Vloeibare ultrasone fluit

De meeste ultrasone fluitjes kunnen worden aangepast om in een vloeibaar medium te werken. Vergeleken met elektrische bronnen van ultrageluid hebben vloeibare ultrasone fluitjes een laag vermogen, maar soms, bijvoorbeeld voor ultrasone homogenisatie, hebben ze een aanzienlijk voordeel. Omdat ultrasone golven direct in een vloeibaar medium ontstaan, is er geen energieverlies van ultrasone golven tijdens de overgang van het ene medium naar het andere. Misschien wel het meest succesvolle is het ontwerp van een vloeibaar ultrasoon fluitje, gemaakt door de Engelse wetenschappers Kottel en Goodman in het begin van de jaren vijftig. Daarin verlaat een hogedrukfluïdumstroom een ​​elliptisch mondstuk en wordt op een stalen plaat gericht. Verschillende modificaties van dit ontwerp zijn vrij wijdverbreid geworden om homogene media te verkrijgen. Vanwege de eenvoud en stabiliteit van hun ontwerp (alleen de oscillerende plaat wordt vernietigd), zijn dergelijke systemen duurzaam en goedkoop.

Sirene

Een ander soort mechanische bronnen van ultrageluid is een sirene. Het heeft een relatief hoog vermogen en wordt gebruikt in politie- en brandweerauto's. Alle roterende sirenes bestaan ​​uit een van bovenaf afgesloten kamer door een schijf (stator) waarin: een groot aantal van gaten. Er zijn hetzelfde aantal gaten op de schijf die in de kamer roteert - de rotor. Wanneer de rotor draait, valt de positie van de gaten erin periodiek samen met de positie van de gaten op de stator. Er wordt continu perslucht toegevoerd aan de kamer, die eruit ontsnapt op die korte momenten dat de gaten op de rotor en stator samenvallen.

De belangrijkste taak bij het vervaardigen van sirenes is enerzijds het maken van zoveel mogelijk gaten in de rotor en anderzijds het bereiken van een hoge rotatiesnelheid. In de praktijk is het echter erg moeilijk om aan beide eisen te voldoen.

Echografie in de natuur

Toepassing van echografie

Diagnostisch gebruik van echografie in de geneeskunde (echografie)

Vanwege de goede verspreiding van echografie in menselijke zachte weefsels, de relatieve onschadelijkheid ervan in vergelijking met röntgenstralen en het gebruiksgemak in vergelijking met magnetische resonantiebeeldvorming, wordt echografie veel gebruikt om de toestand van menselijke inwendige organen te visualiseren, vooral in de buikholte en bekkenholte.

Therapeutische toepassingen van echografie in de geneeskunde

Behalve dat het op grote schaal wordt gebruikt voor diagnostische doeleinden (zie Echografie), wordt ultrageluid in de geneeskunde gebruikt als een therapeutisch middel.

Echografie heeft het effect van:

• ontstekingsremmend, absorberend
• pijnstillend, krampstillend
• cavitatie verbetering van de doorlaatbaarheid van de huid

Fonoforese is een gecombineerde methode waarbij weefsels worden aangetast door ultrageluid en daarmee ingebrachte medicinale stoffen (zowel medicijnen als natuurlijke oorsprong). De geleiding van stoffen onder invloed van ultrageluid is te wijten aan een toename van de permeabiliteit van de opperhuid en huidklieren, celmembranen en vaatwanden voor stoffen met een klein molecuulgewicht, met name bischofiet-mineraalionen. Gemak van ultrafonoforese van medicijnen en natuurlijke stoffen:

• de geneeskrachtige stof wordt niet vernietigd door echografie
• synergie van de werking van ultrageluid en therapeutische stof

Indicaties voor bicofiet ultraphonophorese: artrose, osteochondrose, artritis, bursitis, epicondylitis, hielspoor, aandoeningen na verwondingen van het bewegingsapparaat; Neuritis, neuropathie, radiculitis, neuralgie, zenuwbeschadiging.

Bischofite-gel wordt aangebracht en het werkoppervlak van de zender wordt gebruikt voor micromassage van het getroffen gebied. De techniek is labiel, gebruikelijk voor ultrafonoforese (met UVF van de gewrichten, wervelkolom, de intensiteit in het cervicale gebied is 0,2-0,4 W/cm2., in de thoracale en lumbaal- 0,4-0,6 W/cm2).

Metaal snijden met ultrageluid

Op conventionele metaalsnijmachines is het onmogelijk om een ​​smal gat in een metalen onderdeel te boren. complexe vorm, bijvoorbeeld in de vorm vijfpuntige ster. Met behulp van ultrageluid is dit mogelijk, de magnetostrictieve vibrator kan gaten van elke vorm boren. Een ultrasone beitel vervangt een freesmachine volledig. Tegelijkertijd is zo'n beitel veel eenvoudiger dan een frees en is het goedkoper en sneller om metalen onderdelen ermee te bewerken dan met een frees.

Echografie kan zelfs spiraalvormig snijden maken in metalen onderdelen, in glas, in robijn, in diamant. Meestal wordt de draad eerst gemaakt van zacht metaal en vervolgens wordt het onderdeel gehard. Op een ultrasone machine kan schroefdraad worden gemaakt in reeds gehard metaal en in de hardste legeringen. Hetzelfde met postzegels. Meestal wordt de stempel getemperd nadat deze zorgvuldig is afgewerkt. Op een ultrasone machine wordt de meest complexe bewerking uitgevoerd door een schuurmiddel (amaril, korundpoeder) op het gebied van een ultrasone golf. Voortdurend oscillerend op het gebied van ultrageluid, snijden vaste poederdeeltjes in de legering die wordt verwerkt en snijden een gat in dezelfde vorm als die van de beitel.

Bereiding van mengsels met ultrageluid

Echografie wordt veel gebruikt voor de bereiding van homogene mengsels (homogenisatie). In 1927 ontdekten de Amerikaanse wetenschappers Limus en Wood dat als twee niet-mengbare vloeistoffen (bijvoorbeeld olie en water) in één beker worden gegoten en worden blootgesteld aan ultrasone bestraling, er een emulsie wordt gevormd in de beker, dat wil zeggen een fijne suspensie van olie in water. Dergelijke emulsies spelen een belangrijke rol in de industrie: dit zijn vernissen, verven, farmaceutische producten en cosmetica.

Het gebruik van echografie in de biologie

Het vermogen van ultrageluid om celmembranen te breken vindt toepassing in biologisch onderzoek, bijvoorbeeld om zo nodig een cel te scheiden van enzymen. Echografie wordt ook gebruikt om intracellulaire structuren zoals mitochondriën en chloroplasten te vernietigen om de relatie tussen hun structuur en functie te bestuderen. Een andere toepassing van ultrageluid in de biologie is gerelateerd aan het vermogen om mutaties te induceren. Studies uitgevoerd in Oxford hebben aangetoond dat zelfs ultrageluid met een lage intensiteit het DNA-molecuul kan beschadigen. Het kunstmatig doelbewust creëren van mutaties speelt een belangrijke rol in de plantenveredeling. Het belangrijkste voordeel van ultrageluid ten opzichte van andere mutagenen (röntgenstralen, ultraviolette stralen) is dat het uiterst eenvoudig is om mee te werken.

Het gebruik van ultrageluid voor reiniging

Het gebruik van ultrageluid voor mechanische reiniging is gebaseerd op het optreden van verschillende niet-lineaire effecten in een vloeistof onder zijn invloed. Deze omvatten cavitatie, akoestische stromen, geluidsdruk. De hoofdrol wordt gespeeld door cavitatie. De bubbels, die opkomen en instorten in de buurt van vervuiling, vernietigen ze. Dit effect staat bekend als: cavitatie erosie. Het ultrageluid dat voor deze doeleinden wordt gebruikt, heeft lage frequenties en een verhoogd vermogen.

In laboratorium- en productieomstandigheden worden ultrasone baden gevuld met een oplosmiddel (water, alcohol, enz.) gebruikt om kleine onderdelen en gebruiksvoorwerpen te wassen. Soms worden met hun hulp zelfs wortelgewassen (aardappelen, wortelen, bieten, enz.) Van aardedeeltjes gewassen.

Toepassing van ultrageluid bij stromingsmeting

Sinds de jaren 60 van de vorige eeuw worden ultrasone stromingsmeters in de industrie gebruikt om de stroming te regelen en water en koelvloeistof te verantwoorden.

Het gebruik van ultrageluid bij het opsporen van fouten

Echografie plant zich goed voort in sommige materialen, wat het mogelijk maakt om het te gebruiken voor ultrasone foutdetectie van producten die van deze materialen zijn gemaakt. Onlangs is de richting van ultrasone microscopie ontwikkeld, die het mogelijk maakt om de ondergrondse laag van een materiaal met een goede resolutie te bestuderen.

ultrasoon lassen

Ultrasoon lassen - druklassen, uitgevoerd onder invloed van ultrasone trillingen. Dit type lassen wordt gebruikt om moeilijk te verhitten onderdelen te verbinden, of bij het verbinden van ongelijksoortige metalen of metalen met sterke oxidefilms (aluminium, roestvrij staal, permalloy magnetische kernen, enz.). Dus ultrasoon lassen wordt gebruikt bij de productie van geïntegreerde schakelingen.

Het gebruik van ultrageluid bij galvaniseren

Echografie wordt gebruikt om galvanische processen te intensiveren en de kwaliteit van coatings te verbeteren die met een elektrochemische methode zijn geproduceerd.

Met de ontwikkeling van akoestiek in eind XIX eeuw werd echografie ontdekt, tegelijkertijd begonnen de eerste onderzoeken naar echografie, maar de basis voor de toepassing ervan werd pas in het eerste derde deel van de 20e eeuw gelegd.

Echografie en zijn eigenschappen

In de natuur wordt echografie gevonden als onderdeel van veel natuurlijke geluiden: in het geluid van wind, waterval, regen, zeekiezels die door de branding worden opgerold, in bliksemontladingen. Veel zoogdieren, zoals katten en honden, hebben het vermogen om ultrageluid waar te nemen met een frequentie tot 100 kHz, en de locatiemogelijkheden van vleermuizen, nachtelijke insecten en zeedieren zijn bij iedereen bekend.

Echografie- mechanische trillingen boven het voor het menselijk oor hoorbare frequentiebereik (typisch 20 kHz). Ultrasone trillingen reizen in een golfvorm, vergelijkbaar met de voortplanting van licht. In tegenstelling tot lichtgolven, die zich in een vacuüm kunnen voortplanten, vereist echografie echter: elastisch medium zoals gas, vloeistof of vaste stof.

De belangrijkste parameters van een golf zijn golflengte, frequentie en periode. Ultrasone golven verschillen door hun aard niet van de golven van het hoorbare bereik en zijn onderhevig aan hetzelfde fysieke wetten. Maar echografie heeft specifieke functies die de brede toepassing ervan in wetenschap en technologie bepaalde. Dit zijn de belangrijkste:

• 1. Korte golflengte. Voor het laagste ultrasone bereik is de golflengte in de meeste media niet groter dan enkele centimeters. De korte golflengte bepaalt de straalaard van de voortplanting van ultrasone golven. In de buurt van de zender plant ultrageluid zich voort in de vorm van bundels die qua grootte de grootte van de zender benaderen. Door inhomogeniteiten in het medium te krijgen, gedraagt ​​​​de ultrasone straal zich als een lichtstraal en ervaart reflectie, breking, verstrooiing, wat het mogelijk maakt om geluidsbeelden te vormen in optisch ondoorzichtige media met behulp van pure optische effecten(focussering, diffractie, enz.).
• 2. Een korte oscillatieperiode, die het mogelijk maakt om ultrageluid uit te zenden in de vorm van pulsen en om een ​​nauwkeurige tijdselectie van voortplantende signalen in het medium uit te voeren.

Mogelijkheid om te verkrijgen hoge waarden oscillatie-energie bij een kleine amplitude, omdat de energie van de trillingen is evenredig met het kwadraat van de frequentie. Dit maakt het mogelijk om ultrasone stralen en velden te creëren met hoog niveau energie zonder dat er grote apparatuur nodig is.

In het ultrasone veld ontwikkelen zich aanzienlijke akoestische stromen. Daarom genereert de impact van ultrageluid op de omgeving specifieke effecten: fysisch, chemisch, biologisch en medisch. Zoals cavitatie, geluid-capillair effect, dispergeren, emulgeren, ontgassen, desinfectie, lokale verwarming en vele andere.

Behoeften marine leidende machten - Engeland en Frankrijk, om de diepten van de zee te bestuderen, wekte de interesse van veel wetenschappers op het gebied van akoestiek, tk. dit is het enige type signaal dat ver in het water kan reizen. Dus in 1826 bepaalde de Franse wetenschapper Colladon de geluidssnelheid in water. In 1838 werd in de Verenigde Staten voor het eerst geluid gebruikt om het profiel van de zeebodem te bepalen om een ​​telegraafkabel aan te leggen. De resultaten van het experiment waren teleurstellend. Het geluid van de bel gaf een te zwakke echo, bijna onhoorbaar tussen andere geluiden van de zee. Het was nodig om meer naar het gebied te gaan hoge frequenties, waarmee u gerichte geluidsbundels kunt creëren.

De eerste ultrasone generator werd in 1883 gemaakt door de Engelsman Francis Galton. Echografie is gemaakt als een fluitje op de rand van een mes als je erop blaast. De rol van zo'n punt in Galtons fluitje werd gespeeld door een cilinder met scherpe randen. Lucht of ander gas dat onder druk ontsnapte door een ringvormig mondstuk met een diameter die gelijk was aan de rand van de cilinder liep tegen de rand aan en er traden hoogfrequente oscillaties op. Door op de fluit te blazen met waterstof, was het mogelijk om oscillaties tot 170 kHz te verkrijgen.

In 1880 deden Pierre en Jacques Curie een beslissende ontdekking voor ultrasone technologie. De gebroeders Curie merkten op dat wanneer druk wordt uitgeoefend op kwartskristallen, elektrische lading, die recht evenredig is met de kracht die op het kristal wordt uitgeoefend. Dit fenomeen wordt "piëzo-elektriciteit" genoemd door Grieks woord, wat "druk" betekent. Bovendien toonden ze het omgekeerde piëzo-elektrische effect aan, dat zich manifesteerde wanneer een snel veranderende elektrisch potentieel aangebracht op het kristal, waardoor het gaat trillen. Voortaan werd het technisch mogelijk om kleine zenders en ontvangers van ultrageluid te vervaardigen.

De dood van de Titanic door een botsing met een ijsberg, de noodzaak om met nieuwe wapens om te gaan - onderzeeërs eisten snelle ontwikkeling ultrasone hydro-akoestiek. In 1914 ontwikkelde de Franse natuurkundige Paul Langevin, samen met een getalenteerde Russische emigrant-wetenschapper, Konstantin Vasilievich Shilovsky, voor het eerst een sonar bestaande uit een ultrasone zender en een hydrofoon - een ontvanger van ultrasone trillingen op basis van het piëzo-elektrische effect. Sonar Langevin - Shilovsky, was het eerste ultrasone apparaat in de praktijk toegepast. Tegelijkertijd ontwikkelde de Russische wetenschapper S.Ya.Sokolov de basisprincipes van ultrasone foutdetectie in de industrie. In 1937 gebruikte de Duitse psychiater Karl Dussik, samen met zijn broer Friedrich, een fysicus, voor het eerst echografie om hersentumoren op te sporen, maar de resultaten die ze verkregen waren onbetrouwbaar. In de medische praktijk werd echografie pas in de jaren 50 van de 20e eeuw in de Verenigde Staten voor het eerst gebruikt.