รู้เบื้องต้นเกี่ยวกับเทคโนโลยีล้ำเสียง

หลักการอัลตราซาวด์

อัลตร้าซาวด์ทำปฏิกิริยากับตัวกลางระหว่างการแพร่กระจายการเปลี่ยนแปลงเฟสและแอมพลิจูดการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางกายภาพเคมีและชีวภาพหรือสถานะของตัวกลางหรือเร่งกระบวนการของการเปลี่ยนแปลงนี้ส่งผลให้มีชุดของผลกระทบเช่นกลศาสตร์เทอร์มัล ผลกระทบทางเคมีและชีวภาพ ฯลฯ ผลกระทบเหล่านี้อาจเกิดจากผลกระทบต่อไปนี้:

cavitation

ฟองอากาศคาวิเทชันเติบโตในบริเวณความดันลบที่เกิดจากการแพร่กระจายคลื่นตามยาวของคลื่นอุลตร้าโซนิคและสร้างส่วนต่อประสานฟอง

มันถูกปิดอย่างรวดเร็วในโซนแรงดันบวกที่จะถูกบีบอัดและยืดภายใต้แรงดันบวกและลบสลับกัน

สามารถสร้างไมโครเจ็ทความเร็วสูง (110 m / s) เมื่อฟองอากาศเกิดการบีบอัดจนกระทั่งเกิดการบิ่นความเร็วสูงและความหนาแน่นของการชนสูงถึง 1.5 กิโลกรัม / m2 ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าสูง

ผลกระทบของ microjet ความเร็วสูงที่ด้านข้างของฟองอากาศส่วนปลายก่อให้เกิดการกระแทกของค้อนน้ำเช่นคลื่นกระแทก

คลื่นกระแทกกระจายออกไปด้านนอกอย่างแรงกระแทกพื้นผิวของแข็งของตัวอย่างสะท้อนไปยังฟองและฟองกลายเป็นกระแสน้ำวนเพื่อพาพื้นผิวของแข็งสร้างแรงกดดันอย่างฉับพลัน ความดันชั่วขณะอันมหาศาลนี้สามารถทำให้อนุภาคของแข็งที่แขวนอยู่ในของเหลวหรือพื้นผิวของเนื้อเยื่อเซลล์ชีวภาพถูกทำลายอย่างรุนแรง

นอกจากผลข้างต้นแล้วยังมีผลกระทบทางกลความร้อนและอื่น ๆ :

การกระทำทางกล

ในระหว่างการแพร่กระจายของอัลตร้าซาวด์ตัวกลางจะบีบอัดและยืดตัวกลางสร้างการเปลี่ยนแปลงแรงดันและการเปลี่ยนแปลงแรงดันจะทำให้เกิดผลเชิงกล การเคลื่อนที่ของอนุภาคสื่อแบบอัลตราโซนิกแม้ว่าการกระจัดและความเร็วไม่มาก แต่การเร่งอนุภาคตามสัดส่วนของกำลังสองของความถี่การสั่นด้วยคลื่นอัลตราโซนิกมีขนาดใหญ่มากบางครั้งก็เกินความเร่งแรงโน้มถ่วงเป็นสิบเท่า เพื่อทำให้เกิดสื่อเชิงกลอันทรงพลัง ผล

ผลความร้อน

หากคลื่นอุลตร้าโซนิกถูกดูดซับโดยตัวกลางในตัวกลางนั่นก็คือมีการดูดซับพลังงาน ในเวลาเดียวกันเนื่องจากการสั่นสะเทือนของคลื่นอัลตราโซนิกสื่อที่สร้างความผันผวนความถี่สูงที่แข็งแกร่งและสื่อกลางถูกันเพื่อสร้างความร้อนซึ่งจะเพิ่มอุณหภูมิของของเหลวและของแข็ง อัลตร้าซาวด์เพิ่มอุณหภูมิที่อินเทอร์เฟซของการเจาะสองสื่อต่าง ๆ เนื่องจากอิมพีแดนซ์ลักษณะแตกต่างกันที่ส่วนต่อประสานและการสะท้อนจะเกิดขึ้นก่อตัวเป็นคลื่นนิ่งเพื่อทำให้เกิดการเสียดสีระหว่างโมเลกุลและความร้อน

ผลกระทบอื่น ๆ

cavitation ของอัลตร้าซาวด์สามารถทำให้เกิดออกซิเดชันตัวอย่างเช่นหลังจาก sonication ระยะเวลาสั้น ๆ ในน้ำกลั่นเพื่อผลิตไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ กรดไนตริกเกิดขึ้นหลังจาก sonication ในน้ำที่ไนโตรเจนละลาย อัลตร้าซาวด์มีผลลดและส่งผลกระทบต่อการสลายตัวทางไฟฟ้าของโลหะ