Свисток Гальтона.

Перший ультразвуковий свисток зробив в 1883 році англієць Гальтон.

Ультразвуковий свисток Гальтона з резонансною порожниною:

1 – стислий ;

2 – циліндровий поршень;

3 – кільцеве сопло;

4 – резонансна область;

5 – опорна стійка.

Ультразвук тут створюється подібно звуку високого тону на вістря ножа, коли на нього потрапляє потік повітря. Роль такого вістря в свистку Гальтона виконує „губа” в маленькій циліндровій резонансній порожнині. Газ, що пропускається під високим тиском через порожнистий циліндр, ударяється об цю „губу”; виникають коливання, частота яких (вона складає близько 170 кГц) визначається розмірами і губи. Потужність свистка Гальтона невелика. В основному його застосовують для подачі команд при дресируванні собак.

Рідинний ультразвуковий свисток.

Більшість ультразвукових свистків можна пристосувати для роботи в рідкому середовищі. В порівнянні з електричними джерелами ультразвука рідинні ультразвукові свистки малопотужні, але іноді, наприклад, для ультразвукової гомогенізації, вони володіють істотною перевагою. Оскільки ультразвукові хвилі виникають безпосередньо в рідкому середовищі, то не відбувається втрати енергії ультразвукових хвиль при переході з одного середовища в іншу. Мабуть, найвдалішою є конструкція рідинного ультразвукового свистка, виготовленого англійськими ученими Коттелем і Гудменом на початку 50-х років 20 століття. У ньому потік рідини під виходить з еліптичного сопла і прямує на сталеву пластинку.

Різні модифікації цієї конструкції набули досить широке поширення для отримання однорідних середовищ. Завдяки простоті і стійкості своєї конструкції (руйнується пластинка, що тільки коливається) такі системи довговічні і недорогі.

Сирена.

Інший різновид механічних джерел ультразвука – сирена. Вона володіє відносно великою потужністю і застосовується в міліційних і пожежних машинах. Всі ротаційні сирени складаються з камери, закритої зверху диском (статором), в якому зроблено велику кількість отворів. Стільки ж отворів є і на диску, що обертається усередині камери, - роторі. При обертанні ротора положення отворів в ньому періодично співпадає з положенням отворів на статорі. У камеру безперервно подається стисле повітря, яке виривається з неї в ті короткі миті, коли отвори на роторі і статорі співпадають.

Поперечний перетин ультразвукової сирени:

1 – мотор;

2 – ротор;

3 – статор;

4 – камера;

5 – отвір;

6 – вхідний отвір для подачі в камеру повітря.

Основна задача при виготовленні сирен – це, по-перше, зробити якомога більше отворів в роторі і, по-друге, досягти великої швидкості його обертання. Проте, практично виконати обидва ці вимоги дуже важко.

2. Використання ультразвуку у фармації

Вельми ефективними у виробництві суспензій є пристрої для ультразвукового диспергыровання.

Механізм дії ультразвука на дисперсну фазу полягає у тому, що при дії ультразвука на гетерогенну систему на межі розділу фаз виникають зони стиснення і розрідження, які, у свою чергу, створюють тиск. Надмірний тиск, створюваний ультразвуковою хвилею, накладається на постійний гідростатичний тиск і сумарно може складати декілька атмосфер. У фазу розрідження у всьому об'ємі рідини, особливо біля кордонів розділу фаз, в місцях, де є міхури газу і найдрібніші тверді частинки, утворюються порожнини (кавітаційні міхури).

При повторному стисненні кавітаційні міхури закриваються, розвиваючи тиск до сотень атмосфер. Утворюється ударна хвиля високої інтенсивності, яка приводить до механічного руйнування твердих частинок. При ультразвуковому диспергуванні може відбуватися не тільки диспергування частинок, але і їх коагуляція, що пов'язане з руйнуванням сольватної оболонки на частинках дисперсної фази. З введенням стабілізаторів ефективність дії ультразвука різко зростає, підвищується ступінь дисперсності.

Для отримання ультразвукових хвиль використовують різні апарати і установки, що генерують ультразвукові коливання. Джерелами ультразвукового випромінювання можуть бути механічні і електромеханічні (електродинамічні, магнітострикційні і електрострікційні) випромінювачі.

До механічних джерел ультразвука відноситься рідинною свисток. Принцип його роботи полягає в наступному: струмінь рідини подається під тиском через сопло на вістря закріпленої в двох місцях пластинки; під ударом струменя рідини пластинка коливається, випромінюючи два пучки ультразвука, направлені перпендикулярно до її поверхні. Частота коливань, порушуваних випромінювачем, складає близько 30 кГц. Рідинної свисток використовується, в основному, для отримання емульсій; при цьому як рідина використовується безпосередньо дисперсійне середовище і дисперсна фаза.

До електродинамічних випромінювачів відноситься високочастотний ротаційний апарат, побудований по типу турбінної мішалки. Збудливий їм ультразвук має низьку інтенсивність. Магнітострикційні випромінювачі є вібраційними пристроями, що складаються з магнітопровода (металевого стрижня) з обмоткою, вмонтованого в судину з диспергуючим середовищем.

Магнітопровід виготовляють з феромагнітних металів, різних сплавів і інших матеріалів, здатних міняти лінійні розміри при намагніченні.

Такими властивостями володіють нікель, залізо, кобальт, неіржавіюча сталь, сплави в системах залізо-нікель, залізо-кобальт і ін. Для зменшення втрат на вихрові струми магнітопровід виготовляють з тонких ізольованих один від одного пластин завтовшки 0,1-0,3 мм, покриті нікелем. Щоб уникнути підвищення температури при роботі магнітостріктора усередині металевого стрижня залишають вузький канал, через який для його охолоджування циркулює холодна вода. При пропусканні по обмотці змінного струму відповідної частоти виникає магнітне поле і відбувається деформація магнітопровода по його подовжній осі. Утворюються ультразвукові коливання, розмах яких збільшується, коли випромінювач працює в умовах резонансу порушуваних частот і власних коливань стрижня.

Електрострікционниє (п'єзоелектричні) випромінювачі є пристроями, дія яких заснована на п'єзоелектричному ефекті, використовуються при отриманні ультразвука високої частоти, від 100 до 500 кГц. Пьезоелементамі служать пластинки, виготовлені з кварцу або інших кристалів, що коливаються по товщині. Ці пластинки мають прямокутну форму, розмір їх не менше 10х15х1 мм3. Одна з граней пластинки повинна бути паралель оптичній осі кристала, інша — однієї з його електричних осей. Для створення резонансу частот пластинка з обох боків забезпечується металевими обкладаннями. При стисненні або розтягуванні таких пластинок уздовж електричної осі, на їх поверхні