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超聲波技術(shù)簡(jiǎn)介及原理

發(fā)布時(shí)間:2025-01-10 來(lái)源:新芝生物 瀏覽量:0
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超聲波結(jié)構(gòu)圖

超聲波結(jié)構(gòu)圖

  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:

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。

細(xì)胞結(jié)構(gòu)圖

  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。

細(xì)胞結(jié)構(gòu)圖

  在空化泡被壓縮直至高速崩裂時(shí)可產(chǎn)生高速(110m/s)微射流,碰撞密度高達(dá)1.5kg/m2,產(chǎn)生高電流。

細(xì)胞結(jié)構(gòu)圖

  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。

細(xì)胞結(jié)構(gòu)圖

  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?;蛏锛?xì)胞組織表面受到急劇的破壞。

細(xì)胞結(jié)構(gòu)圖

細(xì)胞結(jié)構(gòu)圖

  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)

  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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