超聲波技術(shù)簡(jiǎn)介(一)——技術(shù)原理
超聲波結(jié)構(gòu)圖
超聲波原理
超聲波在傳播過(guò)程中與媒介相互作用,,相位和振幅發(fā)生變化,,使媒質(zhì)的一些物理、化學(xué)和生物特性或狀態(tài)發(fā)生改變,,或者使這種改變的過(guò)程加快,,從而產(chǎn)生一系列效應(yīng),如力學(xué),、熱學(xué),、化學(xué)和生物效應(yīng)等。這些效應(yīng)可歸結(jié)以下幾項(xiàng)作用[1]:
空化作用
空化泡在超聲波縱向傳播形成的負(fù)壓區(qū)生長(zhǎng),行成氣泡界面,。
在正壓區(qū)迅速閉合,,從而在交替正負(fù)壓強(qiáng)下受到壓縮和拉伸。
高速微射流對(duì)遠(yuǎn)端氣泡一側(cè)的沖擊產(chǎn)生水錘沖擊,,即沖擊波,。
沖擊波向外呈放射狀傳播,擊中樣品固體表面,,反射到氣泡,,氣泡變?yōu)闇u旋向固體表面對(duì)流,產(chǎn)生巨大的瞬時(shí)壓力,;這種巨大的瞬時(shí)壓力,,可以使懸浮在液體中的固體顆粒或生物細(xì)胞組織表面受到急劇的破壞,。
除以上作用之外,,還有機(jī)械作用、熱學(xué)作用及其他作用:
機(jī)械作用
超聲在傳播過(guò)程中,,會(huì)引起介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)交替的壓縮與伸張,,構(gòu)成壓力變化,壓力的變化將引起機(jī)械效應(yīng),。超聲引起的介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng),,雖然位移和速度不大,但與超聲震動(dòng)頻率的平方成正比的質(zhì)點(diǎn)加速度卻很大,,有時(shí)超過(guò)重力加速度的數(shù)萬(wàn)倍,,這么大的加速度足以造成對(duì)介質(zhì)的強(qiáng)大機(jī)械效應(yīng)。
熱學(xué)作用
如果超聲波作用于介質(zhì)中被介質(zhì)吸收,,也就是有能量吸收,。同時(shí)由于超聲的振動(dòng),使介質(zhì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的高頻震蕩,,介質(zhì)間相互摩擦而發(fā)熱,,這種能量使液體、固體溫度升高,。超聲在穿透兩種不同介質(zhì)的分界面上,,溫度升高更大,這是分界面上特性阻抗不同,,將產(chǎn)生反射,,形成駐波引起分子間的相對(duì)摩擦而發(fā)熱。
其他作用
超聲的空化作用能引起氧化作用,,例如在蒸餾水中經(jīng)短時(shí)的超聲處理后,,產(chǎn)生過(guò)氧化氫,。在溶有氮的水中經(jīng)超聲處理后就產(chǎn)生硝酸。超聲還有還原作用和影響金屬的電力分解作用,。
參考文獻(xiàn)
[1]席細(xì)平,,馬重芳,王偉.超聲波技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀[J].山西化工,,2007,27(1):25-29.
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