Jaké jsou různé typy ultrazvukových aplikací?
Zvuk je tlaková oscilace média, jako je vzduch nebo voda. Vlnová délka zvuku se liší podle teploty, média a počáteční energie. Ultrazvuk se týká vlnových délek nad lidským rozsahem sluchu, přibližně 20 000 kilohertů. Mnoho ultrazvukových aplikací používá mechanické vibrace zvuku k narušení buněčné nebo částicové struktury. Jiné aplikace používají odraz zvukových vln k detekci nebo pozorování objektů.
Ultrazvukové aplikace vyplývají z vlastností zvuku. Zvuk není lehký; sestává z mechanické vibrace plynu nebo kapaliny, zatímco světlo má elektromagnetickou povahu. Vlny se šíří ve třech rozměrech z bodového zdroje, rozptylují se v energii a zmenšují se v amplitudě, když cestují. Méně hustá média, jako jsou plyny, přenášejí zvukové vlny dále než kapaliny. Pevné látky vedou zvuk nárazem vlny na jeden povrch a fyzickým pohybem plynu nebo kapaliny na druhém povrchu pevné látky.
Fyzikální dopad zvukových vln zlepšuje konzistenci směsí pevné látky a kapaliny v laboratorních a komerčních ultrazvukových aplikacích. Homogenizace nastává snížením velikosti částic pevných látek, dispergací pevných látek nebo rozpadem aglomerátů částic. Ultrafrekvenční energie zvukových vln způsobuje kavitaci v tekutině. Kavitace se vyskytuje jako střídání oblastí vysokého a nízkého tlaku, což způsobuje, že se mikrobubliny prudce vytvářejí a kolabují.
Biologické laboratoře používají mechanickou sílu ultrazvuku, aby rozbily buňky a oddělily organely, které jsou malými intracelulárními složkami. Užitečné biologické sloučeniny mohou být extrahovány z buněčné tekutiny. Podobně lze jako sterilizační techniku použít ultrazvukové narušení buněk. Čištění laboratorního nádobí z tvrdých organických látek nebo minerálních usazenin se často provádí namáčením kusů v ultrazvukových lázních.
Sonochemistry podporuje chemické reakce pomocí násilného kavitačního míchání ultrazvukových aplikací. Reakční rychlosti se zvyšují v důsledku zvýšeného míchání reakčních složek nebo zvýšené aktivity katalyzátorů ve smíšené fázi. Komerční aplikace této technologie zahrnují přeměnu rostlinných olejů na bionaftu.
Další ultrazvukové aplikace využívají vlnového charakteru zvuku. Zvuk se odráží od pevných povrchů a může být přijímán anténou. Mnoho ultrazvukových aplikací poskytuje diagnostické informace v lékařské oblasti, aby pomohlo při hodnocení plodů, nádorů a zranění. Tato neinvazivní vyšetření jsou jednoduchá, bezbolestná a levná.
Sonar používá zvuk jako měřící zařízení, zařízení, které vysílá a přijímá vlnovou energii k lokalizaci objektů. Vlnové délky se mohou lišit od infrazvukových po ultrazvukové. Vojenské jednotky používají aplikace pro určování vzdálenosti pro získávání, navigaci a zabezpečení cílů. Rybáři často používají sonar, aby pomohli najít hejno ryb. Drony a roboty lze ovládat pomocí ultrazvukových příkazů.