РЕФЕРАТ

на тему:

„Ультразвук, джерела ультразвуку”

План

Поняття ультразвуку.

Використання ультразвуку в медицині.

Джерела ультразвуку.

Література.

Всяке коливання пов'язане з порушенням рівноважного стану системи і виражається у відхиленні її характеристик від рівноважних значень.

Звуком називаються механічні пружного (твердої, рідкої або газоподібної) середовища, спричиняючі за собою виникнення в ній ділянок стиснення і розрядки, що послідовно чергуються. Якщо виробити різкий зсув частинок пружного середовища в одному місці, наприклад, за допомогою поршня, то в цьому місці збільшиться тиск. Завдяки пружним зв'язкам частинок тиск передається на сусідні частинки, які, у свою чергу, впливають на наступні. Таким чином, область підвищеного тиску як би переміщається в пружному середовищі. За областю підвищеного тиску слідує область зниженого тиску. Якщо ж виробляти безперервні зсуви частинок пружного середовища з якоюсь частотою, то утворюється ряд областей стиснення і розрядки, що розповсюджується в середовищі у вигляді хвилі, що чергуються. Кожна частинка пружного середовища в цьому випадку скоюватиме коливальні рухи, зміщуючись те в одну, то в іншу сторону від первинного положення.

У рідких і газоподібних середовищах, де відсутні значні коливання густини, акустичні хвилі мають подовжній характер, тобто в них співпадають напрями коливання частинок і переміщення хвилі. У твердих тілах і щільних біотканинах крім подовжніх деформацій, виникають також і пружні деформації зрушення, обумовлюючі збудження поперечних (сдвігових) хвиль, в цьому випадку частинки скоюють коливання перпендикулярно напряму розповсюдження хвилі. Швидкість розповсюдження подовжніх хвиль значно більше швидкості розповсюдження сдвігових хвиль.

Ультразвук - пружні хвилі високої частоти, яким присвячені спеціальні розділи науки і техніки.  Звичайно ультразвуковим діапазоном вважають смугу частот від 20 000 до декількох мільярдів герц. Хоча про існування ультразвука ученим було відомо давно, практичне використовування його в науці, техніці і промисловості почалося порівняно недавно

Людське вухо не сприймає ультразвук, проте, деякі тваринні, наприклад, кажани, можуть сприймати і видавати ультразвук. Частково сприймають ультразвук гризуни, кішки, собаки, кити, дельфіни. Ультразвукові коливання виникають при роботі моторів автомобілів, верстатів і ракетних двигунів. У практиці для отримання ультразвука звичайно застосовують електромеханічні генератори ультразвука, дія яких заснована на здатності деяких матеріалів змінювати свої розміри під дією магнітного (магнітострикційні генератори) або електричного поля (п'єзоелектричні генератори), видаючи при цьому звуки високої частоти. Через велику частоту (малої довжини хвилі) ультразвук володіє особливими властивостями.

Він сильно поглинається газами і слабко рідинами. У рідині під впливом ультразвука утворюються пустки у вигляді найдрібніших міхурів з короткочасним зростанням тиску усередині них. Крім того, ультразвукові хвилі прискорюють протікання процесів дифузії (взаємопроникнення двох середовищ один в одного),.  істотно впливають на розчинність речовини і в цілому на хід хімічних реакцій. Ці властивості ультразвука і особливості його взаємодії з середовищем обумовлюють його широке технічне і медичне використовування.

Вперше ідея практичного використовування ультразвука виникла, як відомо, в першій половині минулого століття у зв'язку з розробкою методів і приладів для виявлення в глибині моря різних об'єктів: підводних човнів, рифів, підводних частин айсбергів і т.д. Це було викликано перш за все загибеллю в 1912р. "Титаніка" і участю підводних човнів, що почалася, у військових операціях під час першої світової війни.

Відоме обстеження хворих за допомогою УЗІ, прикладів використовування ультразвука в лікувальній практиці множина (ультразвуком лікують зараз захворювання нервової системи і опорно-рухового апарату, стоматологічні, урологічні, гінекологічні, офтальмологічні і інші недуги), проте і сьогодні ця область медичної науки і техніки успішно розвивається. Це не дивно, оскільки навіть малоінтенсивне УЗ-ІЗЛУЧЕНІЄ впливає на тканинні і внутріклітинні процеси в організмі, на проникність стінок кровоносних судин, властивості і функції інших органів.

Дії ультразвукових хвиль гинуть багато мікроорганізмів, що було важливе для медицини. Так, ультразвук викликав загибель деяких хвороботворних мікробів: тифозної палички, кишкової і туберкульозної. Ця властивість використовується для очищення води, стерилізації інструментів.

Американські ж учені з Пенсільванського ракового центру розробили складну, але достатньо ефективну методику руйнування пухлин, які не можуть бути через різні причини видалені звичним хірургічним способом, у тому числі і раку печінки. Для цього вони замість скальпеля використовують високочастотні радіохвилі в поєднанні з ультразвуковими. Перш ніж провести таку операцію, лікарі "заморожують" печінку за допомогою криогенного апарату і "просвічують" пухлину ультразвуком.

Генерація ультразвукових хвиль. Ультразвук можна одержати від механічних, електромагнітних і теплових джерел. Механічними випромінювачами звичайно служать різного роду сирени переривистої дії. У повітря вони випускають коливання потужністю до декількох кіловат на частотах до 40 кГц. Ультразвукові хвилі в рідинах і твердих тілах звичайно порушують електроакустичними, магнітострикційними і п'єзоелектричними перетворювачами.

Магнітострикційні перетворювачі. Ці пристрої перетворять енергію магнітного поля в механічну (звукову або ультразвукову) енергію. Їх дія заснована на магнітоупругому ефекті, тобто на тому, що деякі метали (залізо, нікель, кобальт) і їх сплави деформуються в магнітному полі. Яскраво вираженими магнітоупругими властивостями володіють і ферити (матеріали, спікаючі з суміші окислу заліза з оксидами нікелю, міді, кобальту і інших металів). Якщо магнітоупругий стрижень розташувати уздовж змінного магнітного поля, то цей стрижень стане поперемінно скорочуватися і подовжуватися, тобто випробовувати механічні коливання з частотою змінного магнітного поля і амплітудою, пропорційної його індукції. Вібрації перетворювача порушують в твердому або рідкому середовищі, з якою він стикається, хвилі ультразвука тієї ж частоти. Звичайно такі перетворювачі працюють на власній частоті механічних коливань, оскільки на ній найбільш ефективне перетворення енергії з однієї форми в іншу. Магнітострикційні