I. Ультразвук. Его виды. Источники ультразвука.
Ультразвук (УЗ) – это механические колебания, распространяющиеся в виде продольных волн в упругих средах с частотой свыше 20000 Гц.
По частоте УЗ различают:
– УЗ низких частот (2´104 ¸ 105 Гц).
– УЗ средних частот (105 ¸107 Гц).
– УЗ высоких частот (107¸ 109 Гц).
– Гиперзвук (109¸ 1012 Гц).
Источники УЗ
 |  |
естественные искусственные
 |  |  |  |  | |||||
Живые неживые Акустико- пьезо- магнитно-
(дельфин, (ветер, шум механические электрические стрекционные.
летучие листьев,
мыши) обвал,гроза).
1. Акустико-механические – их работа основана на прерывании струи газа или жидкости. Это воздушные или жидкостные свистки. Их недостаток - это нестабильность частоты и амплитуды, их область применения ограничена.
2. Пьезоэлектрические – основаны на явлении обратного пьезоэлектрического эффекта. Его сущность: под действием электрического поля происходит механическая деформация тел (сжатие и растяжение). При этом возникают колебания, частота которых зависит от частоты изменения знака потенциала на гранях кристалла. Он начинает вибрировать, излучая механическую волну (УЗ) с соответствующей частотой. Вещества, в которых хорошо выражены пьезоэлектрические свойства - кристаллические диэлектрики (кварц, сегнетова соль).
3. Магнитно-стрикционные – их работа основана на явлении магнитострикции, то есть способности ферромагнитных материалов (кобальт, никель, их сплавы, ферриты), помещённых в переменное магнитное поле, изменять свои размеры с частотой равной частоте поля. При этом возникает УЗ-волна:
|
|
Такие преобразователи дешевле пьезоэлектрических, но не могут работать при высоких температурах.
II. УЗ генератор. Принципы его работы.
Это техническое устройство для получения и выявления УЗ.
Он состоит:
1.Ламповый или полупроводниковый генератор электрических колебаний УЗ частоты.
2.Излучатель УЗ, преобразующий электрические колебания в механические.
Принцип работы: от генератора к излучателю поступает переменное
электрическое напряжение нужной частоты и мощности. При этом между электродами создаётся переменное электрическое поле, под действием которого кварцевая пластинка изменяет свои линейные размеры. При этом возникают механические колебания в среде в виде ультразвука.
В медицине генератор используется для диагностики, терапии, хирургии, для научных исследований.
Для диагностики – используется генератор с частотой 5-6 МГц и излучатели пьезоэлектрического типа.
В терапии – n = 880 кГц, излучатели пьезоэлектрического типа.
В хирургии – n = 100 кГц, излучатели магнитострикционного типа, работающие либо в непрерывном, либо в импульсивном режиме.
Особенности и свойства УЗ при его распространении в среде.
При достаточно больших частотах (малых l), УЗ обладает некоторыми свойствами:
1.УЗ имеет малую «l», поэтому дифракция (огибание) происходит на объектах малых размеров. Другие препятствия УЗ огибает плохо и оставляет за ними «акустическую тень»
при n = 1 кГц l = 1,5 м
n = 1 МГц l = 1,5 мм.
2. УЗ обладает направленностью и может фокусироваться в узкие направленные пучки с помощью специальных линз или придания определённой формы излучателю.
|
|
3. УЗ поглощается при взаимодействии со средой и это в значительной степени зависит от его частоты и свойств самой среды. В различных тканях интенсивность поглощения УЗ разная. Глубина, на которой интенсивность УЗ уменьшается вдвое, называется глубиной полупоглощения.
На частоте n = 1 МГц глубина полупоглощения:
— в мышечной ткани – 2,1 см
— в жировой ткани – 3,3 см
— в костной ткани – 0,23см
— в крови – 35,0см.
Поглощение в жидкой среде намного меньше, чем в мягких тканях, особенно, в костной.
4. УЗ может преломляться, отражаться, рассеиваться. Преломление и отражение наблюдается при прохождении УЗ через границу раздела сред с различным акустическим сопротивлением. Почти полное отражение наблюдается при переходе УЗ из твёрдого тела в жидкость или газ. На границе вода-воздух отражение » 99%, следовательно, при введении УЗ в ткань между телом человека и излучателем должна быть связующая среда (водная, масляная).
Z2 – Z1 2
r = — коэффициент отражения.
Z2 + Z1
 |  |
кг×м кг
Z = r´n — акустическое сопротивление = =
м3×с м2 ×с