Introduction à la technologie ultrasonique

Principe de l'échographie.

Les ultrasons interagissent avec le milieu pendant la propagation, les changements de phase et d’amplitude, modifient les propriétés physiques, chimiques et biologiques ou l’état du milieu, ou accélèrent le processus de ce changement, entraînant une série d’effets, tels que la mécanique, la thermique. , effets chimiques et biologiques, etc. Ces effets peuvent être attribués aux effets suivants:

Cavitation

Les bulles de cavitation croissent dans la zone de pression négative formée par la propagation longitudinale des ondes ultrasonores et forment une interface de bulle.

Il est rapidement fermé dans la zone de pression positive pour être comprimé et étiré en alternance de pressions positives et négatives.

Un microjet à haute vitesse (110 m / s) peut être généré lorsque la bulle de cavitation est comprimée jusqu'à un écaillage à grande vitesse et que la densité de collision atteint 1,5 kg / m2, ce qui entraîne un courant élevé.

L'impact du microjet haute vitesse sur le côté de la bulle distale produit un coup de bélier, c'est-à-dire une onde de choc.

L'onde de choc se propage radialement vers l'extérieur, frappe la surface solide de l'échantillon et la réfléchit sur la bulle. La bulle se transforme alors en vortex pour convecter la surface solide, générant ainsi une énorme pression instantanée. cette énorme pression instantanée peut rendre les particules solides en suspension dans le liquide ou la surface du tissu cellulaire biologique est gravement endommagée.

Outre les effets ci-dessus, il existe des effets mécaniques, thermiques et autres:

Action mécanique

Pendant la propagation des ultrasons, le milieu comprime et étire le milieu en alternance, ce qui crée un changement de pression. Le changement de pression provoque un effet mécanique. Mouvement des particules induit par ultrasons, même si le déplacement et la vitesse ne sont pas importants, mais l'accélération des particules proportionnelle au carré de la fréquence de vibration ultrasonore est très grande, dépassant parfois des dizaines de milliers de fois l'accélération gravimétrique, une accélération aussi importante suffit provoquer un puissant moyen mécanique. effet.

Effet thermique

Si les ondes ultrasonores sont absorbées par le milieu dans le milieu, c'est qu'il y a absorption d'énergie. En même temps, en raison de la vibration de l’onde ultrasonore, le milieu génère une forte oscillation à haute fréquence, qui se frotte contre l’autre pour générer de la chaleur, ce qui augmente la température du liquide et du solide. L'échographie augmente la température à l'interface de la pénétration de deux milieux différents. En effet, l'impédance caractéristique est différente à l'interface et une réflexion se produira, formant une onde stationnaire causant un frottement relatif entre les molécules et le chauffage.

Autres effets

La cavitation des ultrasons peut provoquer une oxydation, par exemple après une courte période de sonication dans de l'eau distillée pour produire du peroxyde d'hydrogène. L'acide nitrique est produit après sonication dans de l'eau dans laquelle de l'azote est dissous. Les ultrasons ont également un effet réducteur et affectent la décomposition électrique du métal.