Die Geschwindigkeit des Ultraschalls im Wasser. Physikalische Eigenschaften des Ultraschalls. Therapeutische Anwendung von Ultraschall in der Medizin.
Obwohl das Bestehen von Ultraschall seit langem bekannt ist, ist seine praktische Anwendung eher jung. Heutzutage wird Ultraschall häufig in verschiedenen physikalischen und technologischen Verfahren eingesetzt. Somit wird die Sin der Umgebung anhand ihrer physikalischen Eigenschaften beurteilt. Durch die Messung der Geschwindigkeit bei Ultraschallfrequenzen können bei sehr kleinen Fehlern beispielsweise die adiabatischen Eigenschaften schneller Prozesse, die spezifischen Wärmekapazitäten von Gasen und die elastischen Konstanten von Festkörpern bestimmt werden.
Ein Echo wird erzeugt, um Schallwellen von einem Hindernis zu reflektieren. Damit der Hörer die reflektierte Welle unterscheiden kann, sollte die Verzögerung, mit der er an sein Ohr kommt, eine Zehntelsekunde betragen; Wenn es niedriger ist, ist das Phänomen des Nachhalls das gleiche wie in einem Raum, in dem Schallwellen von den Wänden reflektiert werden.
Wie ist der Ultraschall gegen Cellulite und was sind die Kontraindikationen und Kosten? Wir werden versuchen zu zeigen ultraschallwirkung auf Cellulite auf einfache Weise, um das Potenzial dieser Art von Anti-Cellulite-Behandlung zu verstehen. In genauen Studien wurden die Ursachen für diese Beschwerden identifiziert, zu denen normalerweise Faktoren wie schlechte Ernährung, übermäßiger Alkoholkonsum und Rauchen, Bewegungsmangel und hoher Stress gehören.
Ultraschallquellen
Die Frequenz von Ultraschallschwingungen, die in Industrie und Biologie verwendet werden, liegt im Bereich von einigen zehn kHz bis zu MHz. Hochfrequenzschwingungen werden in der Regel mit piezokeramischen Wandlern erzeugt, beispielsweise aus Bariumtitanit. In Fällen, in denen die Kraft der Ultraschallschwingungen von größter Bedeutung ist, werden üblicherweise mechanische Ultraschallquellen verwendet. Anfangs alles ultraschallwellen durch mechanische Mittel (Stimmgabeln, Pfeifen, Sirenen) empfangen.
Es ist besser zu glauben, dass Cellulite kein unantastbarer und unnahbarer Feind ist, da es viele Behandlungsmethoden gibt, wie etwa das effektive Entfernen und Entfernen von Cellulite mit Hilfe von Ultraschall. Trotz der anfänglichen Zweifel vieler Menschen gewinnt diese Methode bei Behandlungen, die auf die Pflege der typischen Orangenschalenhaut abzielen, enormen Erfolg.
Denken Sie daran, dass Ultraschall bis vor kurzem nur zur Behandlung einiger schwacher körperlicher Probleme wie Trägheit, Entzündung oder Muskelschmerzen aller Art verwendet wurde. Heutzutage können Sie die enorme Kraft des Ultraschalls für Cellulite nutzen, indem Sie ihre Wirkung auf die Körperbereiche richten, die von der Orangenhaut betroffen sind, und die Ansammlung von Fett und Toxinen beseitigen.
In der Natur kann Ultraschall sowohl als Bestandteil vieler natürlicher Geräusche (im Geräusch von Wind, Wasserfall, Regen, im Geräusch von Kieselsteinen, durch die Meeresbrandung überrollt werden, in Geräuschen begleitet von Blitzen usw.) als auch in Geräuschen der Tierwelt gefunden werden. Einige Tiere verwenden Ultraschallwellen, um Hindernisse, Orientierung im Raum und Kommunikation zu erkennen (Wale, Delphine, Fledermäuse, Nagetiere, Tarsiere).
Wie funktioniert Cellulite-Ultraschall?
Wie kann Ultraschall von Cellulite profitieren? Hochfrequente Schallwellen erzeugt ultraschallgerätkann den von Cellulite betroffenen Bereich in der Tiefe erreichen. Diese Aktion zielt auf die Erwärmung des betroffenen Bereichs ab, wodurch der Körper mehr Blut aussendet, wodurch der Fluss der Lymphflüssigkeit einen Niederschlag der Cellulitis-Spitze verursachen kann.
Es dauert nur wenige Minuten, um sich in dem betroffenen Bereich zu bewegen und direkt mit Cellulite-Fett zu arbeiten. Nach der Behandlung können Sie eine entzündungshemmende Creme verwenden, um das durch die Behandlung verursachte Wärmeempfinden auf die Haut zu lindern.
Ultraschallemitter können in zwei große Gruppen unterteilt werden. Der erste umfasst Emitter-Generatoren; Schwingungen in ihnen werden durch das Vorhandensein von Hindernissen im Weg einer konstanten Strömung angeregt - einem Gas- oder Flüssigkeitsstrahl. Die zweite Gruppe von Emittern - elektroakustische Wandler; Sie wandeln die bereits spezifizierten Schwingungen einer elektrischen Spannung oder eines elektrischen Stroms in eine mechanische Schwingung eines Festkörpers um, die akustische Wellen in die Umgebung strahlen.
Viele Menschen bevorzugen hartnäckig die Laserbehandlung, weil sie als die effektivsten gelten. Sie sollten jedoch wissen, dass Experten auch Ultraschall gegen Cellulite empfehlen, da sie gleichermaßen nützlich und sicherlich sicherer sind. Wie können Sie Ultraschall nicht behandeln, um Cellulite zu bekämpfen, jetzt, wo Sie die Wirksamkeit und die Vorteile kennen, die sie Ihnen bieten können? Wo finde ich die Möglichkeit, Ultraschall gegen Cellulite einzusetzen? Und genug, um Ihren Arzt nach der Glaubwürdigkeit der Verschreibung zu fragen, um von der außergewöhnlichen Wirkung dieser Art von Anti-Cellulite-Behandlung zu profitieren.
Pfeifen Sie Galton
Die erste Ultraschallpfeife wurde 1883 von dem Engländer Halton hergestellt.
Ein Ultraschall entsteht hier wie ein hoher Ton an der Messerschneide, wenn Luft durchströmt wird. Die Rolle einer solchen Kante in Galtons Pfeife spielt die "Lippe" in einem kleinen zylindrischen Resonanzhohlraum. Hochdruckgas durch einen Hohlzylinder trifft auf diese "Lippe"; es treten Schwingungen auf, deren Frequenz (etwa 170 kHz) durch die Größe der Düse und der Lippe bestimmt wird. Die Kraft der Galton-Pfeife ist gering. Grundsätzlich wird es verwendet, um Befehle für das Training von Hunden und Katzen zu geben.
Ultraschall greift die Fettzellen an und verwandelt sie in Fetzen. Um eine Replikation zu vermeiden, ist es notwendig, sie zu entleeren, um sie einer natürlichen Beseitigung zuzuführen. Ultraschall, bei dem es sich um hochfrequente Schallwellen handelt, ist nicht wahrnehmbar. Bei der ästhetischen Behandlung von Cellulite wird eine Frequenz von 3 MHz verwendet, um eine Penetration von etwa 2-3 cm zu erreichen. Der Nachteil dieser Methode ist die Gefahr von leichten Verbrennungen aufgrund der Erwärmung der Platten oder des dünnen und empfindlichen Hauttyps.
Cellulite und ihre Bildung sind hauptsächlich auf die Sedimentation von Fett in den inneren Geweben der Haut zurückzuführen, werden auf etwas abnormale Weise aufgetragen und sind für die Gesundheit der Epidermis schädlich. Obwohl dieser Faktor oft mit Gewichtszunahme verbunden ist, müssen Sie wissen, dass die Ursachen von Cellulite sehr unterschiedlich sind. Dies ist auf verschiedene Kombinationen von Effekten zurückzuführen, die den Körper und seine Funktionen beeinflussen, was sein Gleichgewicht und seine Funktionalität gefährdet.
Flüssige Ultraschallpfeife
Die meisten Ultraschallpfeifen können angepasst werden, um in einem flüssigen Medium zu arbeiten. Im Vergleich zu elektrischen Ultraschallquellen sind flüssige Ultraschallpfeifen nicht sehr stark, aber manchmal, zum Beispiel für die Ultraschallhomogenisierung, haben sie einen erheblichen Vorteil. Da Ultraschallwellen direkt in einem flüssigen Medium entstehen, kommt es zu keinem Energieverlust von Ultraschallwellen, wenn sie von einem Medium zum anderen übergehen. Am erfolgreichsten ist vielleicht der Entwurf einer flüssigen Ultraschallpfeife, die die englischen Wissenschaftler Cottel und Goodman in den frühen 50er Jahren des 20. Jahrhunderts gemacht haben. Dabei kommt der unter hohem Druck stehende Fluidstrom aus einer elliptischen Düse und wird auf eine Stahlplatte gelenkt.
Es ist auch ein Rätsel, warum sich Cellulite hauptsächlich in Körperteilen wie Hüften, Gesäß und Oberschenkeln bildet, manchmal auch auf Bauch und Arme, was Orangenschalen für Wissenschaftler zu einem echten Rätsel macht. Obwohl es verschiedene Behandlungen zur Bekämpfung von Cellulite gibt, scheint der Ultraschall zu Beginn verschiedener Behandlungsmethoden in der ersten Reihe zu stehen, sowohl hinsichtlich der Wirksamkeit als auch der Flexibilität.
Stellen Sie sich diese Strategie als mögliche Nebenwirkung einer leichten Überhitzung des behandelten Bereichs vor, die für die Gesundheit des Körpers absolut sicher ist. Das Ultraschallgerät erzeugt eine Reihe von niederfrequenten Schallwellen, die das Gewebe durchdringen und sie in sich zum Vibrieren bringen, um tief in die Ursachen der Cellulite einzudringen.
Verschiedene Modifikationen dieses Designs werden in weitem Umfang verwendet, um homogene Medien zu erhalten. Aufgrund der Einfachheit und Stabilität ihrer Konstruktion (nur die Schwingplatte wird zerstört), sind solche Systeme langlebig und kostengünstig.
Sirene
Die Sirene ist eine mechanische Quelle für elastische Schwingungen, einschließlich Ultraschall. Ihr Frequenzbereich kann 100 kHz erreichen, es sind jedoch Sirenen bekannt, die mit einer Frequenz von bis zu 600 kHz arbeiten. Die Leistung der Sirenen beträgt zehn kW.
Ultraschall-Cellulitebehandlung
Die Hitze des Produkts dehnt die Blutgefäße aus und zerstört die Fettzellen, wodurch Cellulite ein für alle Mal entfernt wird, zusammen mit den Toxinen und Flüssigkeiten, die dies bewirken. Zentral für die Kraft der Ultraschallstrahlung wirkt sich nur die zu behandelnde Oberfläche aus und die Verfahrensplakate dauern nur wenige Minuten.
Gewöhnlich sind entzündungshemmende Mittel zur Verhinderung von Gelenkbeschwerden, die bei Patienten verwendet werden, trotz Ultraschall-Cellulite immer eine sichere und bequeme Lösung. Es ist wichtig zu wissen, dass es wichtig ist, viel Flüssigkeit zu sich zu nehmen, um Austrocknung und die mögliche Neubildung von Toxinen zu verhindern.
Luftdynamische Sirenen werden zu Signal- und technologischen Zwecken eingesetzt (Koagulation von feinen Aerosolen (Sedimentation von Nebel), Schaumzerstörung, Beschleunigung von Massen- und Wärmeaustauschprozessen usw.).
Nachteile und Nebenwirkungen eines Anti-Cellulite-Medikaments
Es gibt einige Nachteile, die sich aus der Verwendung von Ultraschall zur Bekämpfung von Cellulite ergeben. Eine davon ist, dass der Körper nach der Behandlung in Ruhe bleibt und manchmal für mehrere Tage. Dies liegt daran, dass die Ultraschalltherapie bei Cellulite, die Sie mehrere Tage in Anspruch nehmen könnten, Sie müde und erschöpft machen kann. Daher ist es besser, Feiertage zu berücksichtigen.
Gegenanzeigen und der Preis von Ultraschalluntersuchungen gegen
Ein negativer Hinweis kann sein, dass es keine Garantie für eine dauerhafte und dauerhafte Wirkung über die Zeit gibt und somit alle möglichen Verpflichtungen dazu dienen, die Rückgabe von Cellulite zu vermeiden. Ultraschall-Cellulite hat keine spezifischen Kontraindikationen bei Erwachsenen und ist in guter körperlicher Verfassung, aber es ist offensichtlich, dass bei jeder Erkrankung Metallplatten, Friedensstifter und der Zustand im Allgemeinen schlecht sind. Sie sollten den Praktizierenden vor Beginn des Sitzes warnen, was seiner Erfahrung entspricht entscheiden, ob Sie fortfahren möchten oder nicht.
Alle Rotationssirenen bestehen aus einer Kammer, die oben durch eine Scheibe (Stator) geschlossen ist, in der eine große Anzahl von Löchern angebracht ist. Die gleiche Anzahl von Löchern ist auch auf der sich in der Kammer drehenden Scheibe vorhanden - dem Rotor. Wenn sich der Rotor dreht, stimmt die Position der Löcher in diesem periodisch mit der Position der Löcher auf dem Stator überein. Die Kammer wird kontinuierlich mit Druckluft versorgt, die während der kurzen Momente, in denen die Bohrungen in Rotor und Stator zusammenfallen, aus dieser herausgezogen wird.
Ihr Feld ist unter Vibrationen mit einer Frequenz von etwa 000 Hertz begrenzt, die an der oberen Grenze der Empfindlichkeit unseres Gehörorgans liegen. Sowohl beim Ultraschall als auch beim Klang verändert eine Frequenzzunahme allmählich die allgemeinen Phänomene der Beugung, Diffusion, Absorption und Ausbreitung, um ihnen besondere Eigenschaften zu verleihen, die sie für den praktischen Einsatz für bestimmte und sehr wichtige Zwecke vorziehen.
Die Ultraschalluntersuchung ist ein Spezialfall der Theorie der elastischen Wellen, für die Interferenz und Beugung; Wellen: akustische Wellen; der Ton Um zu klären, was später gesagt wird, denken Sie daran. Es stellt sich heraus, dass die Strahlen nach unten platzen und verursachen, bevor diese Brechung einen Schall oder "Ultraschall von der Quelle" erzeugt, selbst für eine kurze Distanz. Dieses Phänomen kann sogar in der Luft, in der Sie aufgrund der Brechungsmerkmale der Ruhezonen sind, perfekt erkannt werden.
Die Frequenz des Tons in den Sirenen hängt von der Anzahl der Löcher und ihrer geometrischen Form sowie der Rotationsgeschwindigkeit des Rotors ab.
Ultraschall in der Natur
Ultraschallanwendung
Diagnostische Anwendung von Ultraschall in der Medizin (Ultraschall)
Aufgrund der guten Verteilung des Ultraschalls in menschlichen Weichgeweben, seiner relativen Unbedenklichkeit im Vergleich zu Röntgenstrahlen und der einfachen Verwendung im Vergleich zur Magnetresonanztomographie wird Ultraschall häufig verwendet, um den Zustand zu visualisieren innere Organe Person, insbesondere in [ quelle nicht angegeben 899 Tage]
Ultraschallgeneratoren verschiedener Typen; Pfeifen, Schallräder, Sirenen können Ultraschall mit verschiedenen Frequenzen aussenden. Viele Musikinstrumente erzeugen Klänge mit vielen Ultraschallkomponenten. Reibung und Reibung zwischen verschiedene Materialien haben auch viele Ultraschallkomponenten. Die Hauptquellen, die heute für Ultraschallwellen verwendet werden, sind diejenigen, die piezoelektrische und magnetostriktive und mechanische Phänomene verwenden, wie die Galton-Pfeife und den Hartman-Pulsator.
Empfänger haben auch eine Vielzahl von Typen, aber unter den wichtigsten sind nur piezoelektrische und magnetostrifizierende und Kondensatormikrofone. Diese Diagramme basieren auf der Quelle und in verschiedenen Richtungen proportional zu den Segmenten der Strahlungsintensität in der betrachteten Richtung.
Die Verwendung von Ultraschall in der Biologie
Die Fähigkeit des Ultraschalls, die Zellwände aufzubrechen, hat in der biologischen Forschung Anwendung gefunden, zum Beispiel, falls notwendig, um die Zelle von den Enzymen zu trennen. Ultraschall wird auch verwendet, um intrazelluläre Strukturen wie Mitochondrien und Chloroplasten zu zerstören, um die Beziehung zwischen ihrer Struktur und ihren Funktionen zu untersuchen. Eine andere Anwendung des Ultraschalls in der Biologie hängt mit seiner Fähigkeit zusammen, Mutationen zu verursachen. Studien in Oxford haben gezeigt, dass selbst Ultraschall mit geringer Intensität das DNA-Molekül beschädigen kann. Die künstliche gezielte Erzeugung von Mutationen spielt in der Pflanzenzüchtung eine wichtige Rolle. Der Hauptvorteil des Ultraschalls gegenüber anderen Mutagenen (Röntgenstrahlen, Ultraviolettstrahlen) ist, dass es extrem einfach ist, damit zu arbeiten.
Gezeichnete Kurven sind diejenigen, die durch das Extrem dieser Segmente beschrieben werden, wenn sie die Richtung ändern. Diese Eigenschaft ist auf das Phänomen der Beugung zurückzuführen und wird umso akzentuierter, je kleiner das Verhältnis der Länge der Ultraschallwelle zur Emitterplatte ist, d.h. je höher die Frequenz der Ultraschallstrahlung ist.
Laut Pierce hängt die Geschwindigkeit der Schallausbreitung und insbesondere des Ultraschalls in Luft leicht von der Frequenz ab, entsprechend der Kurve des Typs von Fig. 1. Die Ausbreitung des Ultraschalls wurde auch in anderen Gasen untersucht, und die gesamte Erfahrung hat eine enorme Energiemenge ergeben, die praktisch durch diese extrem hochfrequenten elastischen Schwingungen übertragen werden kann. Es wurde bereits gesagt, dass die übertragene Energie proportional zum Quadrat der Frequenz ist.
Die Verwendung von Ultraschall zur Reinigung
Die Verwendung von Ultraschall zur mechanischen Reinigung beruht auf dem Auftreten verschiedener nichtlinearer Effekte in der Flüssigkeit unter ihrem Einfluss. Dazu gehören Kavitation, akustische Strömungen, Schalldruck. Die Hauptrolle spielt die Kavitation. Ihre Blasen, die in der Nähe der Verschmutzung auftauchen und zusammenbrechen, zerstören sie. Dieser Effekt ist bekannt als kavitationserosion. Ultraschall wird für diese Zwecke verwendet und hat eine niedrige Frequenz und eine hohe Leistung.
Für Ultraschall ist der Absorptionskoeffizient, wenn das erste Medium Luft ist, und die zweite der gebräuchlichsten Substanzen, wie Wasser oder Metalle, ungefähr null. Dies zeigt an, wie viel Sie für Ultraschall haben und für diese Substanzen gibt es eine vollständige eine Reflexion.
In der Regel kann gesagt werden, dass wenn eine akustische oder ultraproduktive Welle die Oberfläche eines neuen Dichtemediums erreicht, anders als in dem sie sich ausbreitet, teilweise durchläuft und teilweise reflektiert. Die Beziehung zwischen dem reflektierten Wert und der Brechung hängt von den Impedanzen ab, die von der Welle in zwei Mitteln dargestellt werden.
Unter Labor- und Industriebedingungen werden mit Lösemitteln (Wasser, Alkohol usw.) gefüllte Ultraschallbäder zum Waschen von kleinen Teilen und Geschirr verwendet. Mit ihrer Hilfe werden manchmal sogar Bodenteilchen (Kartoffeln, Karotten, Rüben usw.) von den Partikeln der Erde gespült.
Wenn die zweite Umgebung ein Hindernis aufweist, das sich geringfügig von der ersten unterscheidet, spiegelt sie wenig wider. Diese Impedanz des Mediums ist definiert als das Produkt der Dichte des Mediums für die Schallgeschwindigkeit. Gibt zuerst das Reflexionsvermögen des zweiten Mediums an. Dies erklärt, wie im Meer Ultraschall verwendet werden kann, um nach Rümpfen zu suchen oder auf den Boden zu stoßen, ohne jedoch das Vorhandensein von Eisbergen festzustellen. Die Absorption von Ultraschall während ihrer Ausbreitung wird durch die bereits angegebene Formel angegeben, und der Absorptionskoeffizient α, der anderen Bedingungen gleich ist, steigt mit zunehmender Häufigkeit schnell an.
Verwendung von Ultraschall bei der Durchflussmessung
Ab den 1960er Jahren werden Ultraschall-Durchflussmesser verwendet, um den Durchfluss und die Dosierung von Wasser und Kühlmittel in der Industrie zu steuern.
Die Verwendung von Ultraschall bei der Fehlererkennung
Ultraschall ist in einigen Materialien gut verteilt, sodass er zur Ultraschallprüfung von Produkten verwendet werden kann, die aus diesen Materialien hergestellt werden. Vor kurzem wurde die Richtung der Ultraschallmikroskopie entwickelt, die es erlaubt, die unterirdische Materialschicht mit guter Auflösung zu untersuchen.
Ultraschalleigenschaften und Anwendung. - Mit Ultraschall in der Luft lassen sich nahezu alle im optischen Feld erkannten Phänomene reproduzieren. Unter der Einwirkung von Ultraschallwellen wurde festgestellt, dass Flüssigkeiten eine Temperaturerhöhung aufweisen, und in Festkörpern kann man diese inneren Wärmeeffekte nachweisen, die umso höher sind, je höher die Frequenz ist.
In der Chemie werden einige metastabile Systeme durch Ultraschallwirkung zerstört, und viele chemische Reaktionen werden beschleunigt und andere Substanzen werden durch die Temperatur des Übergangspunkts verändert. In Wasser emittieren Ultraschallwellen gelöste Gase und Dampfblasen können bei Temperaturen unterhalb des Siedepunkts und vor dem thermischen Einwirken der Wellen erhalten werden.
Ultraschallschweißen
Ultraschallschweißen - Druckschweißen, das bei Ultraschallschwingungen ausgeführt wird. Diese Art des Schweißens wird verwendet, um schwierig zu erhitzende Teile zu verbinden, wenn unterschiedliche Metalle, Metalle mit dauerhaften Oxidfilmen (Aluminium, Edelstahl, Magnetkerne aus Permalloy usw.) bei der Herstellung von integrierten Schaltkreisen verbunden werden.
Die Verwendung von Ultraschall in der Galvanik
Ultraschall wird verwendet, um Galvanisierungsprozesse zu intensivieren und die Qualität von Beschichtungen zu verbessern, die durch ein elektrochemisches Verfahren hergestellt werden.
Ultraschall - was ist das?
Theorie und Praxis.
Bei aller Komplexität der Theorie des Ultraschalls ist es nicht so schwierig, die Prinzipien der Ultraschallreinigung von Oberflächen zu verstehen. Dieser Artikel wendet sich an alle, die sich ein Bild von den Hauptphänomenen der akustischen Reinigungstechnologien machen möchten und vor allem verstehen wollen, wie dieses Ding funktioniert, anhand welcher Kriterien man die Auswahl von Ausrüstung, Reinigungsmedien und Verarbeitungsmodi bestimmen kann.
Reinigungstechnologien werden ständig verbessert. Das in Russland weit verbreitete Alkohol-Benzin-Gemisch zur Reinigung der Platten von Flussmittelrückständen und Prozessverunreinigungen verliert mit abnehmender Größe der Komponenten an Effizienz. In den abnehmenden Nebenhöhlen und Lücken ist kein Lösungsaustausch erforderlich, um technologische Kontaminationen dort auszuspülen.
Der Wunsch, das Waschen durch Verlängerung der Waschzeit zu verbessern, führt zum Auswaschen des Bindemittels und zur Bildung von weißlichen Plaques auf der Oberfläche der Platten. Die im Ausland praktizierte Kondensationsreinigung mit chlorierten und fluorierten Kohlenwasserstoffen schädigt die Ökologie unseres Planeten und wird in Zukunft verschwinden. Gleichzeitig steigen die Anforderungen an die Reinigungsqualität kontinuierlich.
Sauberkeit ist in vielen Branchen zu einem relevanten Qualitätsfaktor geworden, was in der Vergangenheit nicht der Fall war. In der Elektronikbranche, in der Sauberkeit seit jeher wichtig ist, ist sie ein noch wichtigerer Faktor für die Konsistenz der Hochtechnologie.
Es scheint, dass jede Verbesserung der Technologie bei ihrer Umsetzung mehr und mehr auf Sauberkeit achtet. Daher wurden Reinigungstechnologien in den letzten Jahren kritisch überarbeitet. Viele von ihnen basieren jetzt auf dem Einsatz von Ultraschallreinigungsmethoden.
Unabhängig davon, wie wirksame Reinigungslösungen verwendet werden, ist es ohne die Hinzufügung von akustischer Energie des Ultraschalls nicht möglich, einen bestimmten Reinigungsgrad bereitzustellen.
Was ist Ultraschall?
Ultrasound (US) - elastische Schwingungen und Wellen, deren Frequenz höher als 15 ... 20 kHz ist. Die untere Grenze des Ultraschallfrequenzbereichs, die ihn vom hörbaren Schallbereich trennt, wird durch die subjektiven Eigenschaften des menschlichen Gehörs bestimmt und ist bedingt. Die Obergrenze ist auf die physikalische Natur der elastischen Wellen zurückzuführen, die sich nur im Materialmedium ausbreiten können, das heißt, vorausgesetzt, dass die Wellenlänge deutlich größer ist als der mittlere freie Weg von Molekülen in Gasen oder interatomaren Abständen in Flüssigkeiten und Festkörpern. Daher wird in Gasen die Obergrenze der Ultraschallfrequenzen aus der Bedingung einer ungefähren Gleichheit der Schallwellenlänge und des mittleren freien Weges der Moleküle bestimmt. Bei Normaldruck sind es 109 Hz. In Flüssigkeiten und Festkörpern ist die Gleichheit der Wellenlänge zu den Abständen zwischen den Atomen von entscheidender Bedeutung, und die Grenzfrequenz erreicht 1012-1013 Hz. In Abhängigkeit von der Wellenlänge und der Frequenz weist Ultraschall spezifische Merkmale für Strahlung, Empfang, Ausbreitung und Verwendung auf. Daher ist der Bereich der Ultraschallfrequenzen zweckmäßigerweise in drei Unterbereiche unterteilt: niedrig - 1,5 bis 10. ..105 Hz; mittel - 105 ... 107 Hz; hoch - 1O7 ... 1O9 Hz.
Theorie der Schallwellen.
Ultraschall als elastische Wellen.
Ultraschallwellen in der Natur unterscheiden sich nicht von elastischen Wellen des hörbaren Bereichs sowie von Infraschallwellen. Die Ausbreitung des Ultraschalls unterliegt den Grundgesetzen, die für Schallwellen eines beliebigen Frequenzbereichs gelten, die üblicherweise als Schallwellen bezeichnet werden. Die Hauptgesetze ihrer Ausbreitung umfassen die Gesetze der Reflexion und Brechung von Schall an den Grenzen verschiedener Medien, Beugung und Streuung von Schall in Gegenwart von Hindernissen und Inhomogenitäten im Medium und Unregelmäßigkeiten an den Grenzen, Gesetze der Wellenleiterausbreitung in begrenzten Bereichen des Mediums.
Die Besonderheiten des Ultraschalls.
Obwohl die physikalische Natur des Ultraschalls und seine Ausbreitungssteuerung die Grundgesetze denen für Schallwellen eines beliebigen Frequenzbereichs entsprechen, weist er eine Reihe spezifischer Merkmale auf, die seine Bedeutung in Wissenschaft und Technologie bestimmen. Sie sind aufgrund ihrer relativ hohen Frequenzen und dementsprechend einer kleinen Wellenlänge. Für den niederfrequenten Bereich überschreiten Ultraschallwellenlängen in den meisten Fällen einige Zentimeter nicht und nur in der Nähe der unteren Grenze des Bereichs erreichen mehrere Zentimeter Festkörper. Ultraschallwellen fallen viel schneller ab als niederfrequente Wellen, da der Schallabsorptionskoeffizient (pro Distanz) proportional zum Quadrat der Frequenz ist.
Ein weiteres sehr wichtiges Merkmal des Ultraschalls ist die Möglichkeit, hohe Intensitätswerte mit relativ kleinen Amplituden der Vibrationsverschiebung zu erhalten, da bei einer gegebenen Amplitude die Intensität direkt proportional zum Quadrat der Frequenz ist. Die Amplitude der oszillatorischen Verschiebung ist in der Praxis durch die Stärke der akustischen Emitter begrenzt. Der wichtigste nichtlineare Effekt in einem Ultraschallfeld ist die Kavitation - das Auftreten einer Masse pulsierender Blasen, die mit Dampf, Gas oder deren Mischung gefüllt sind. Die komplexe Bewegung der Blasen, ihr Zusammenbruch, das Zusammenführen usw. erzeugen Kompressionsimpulse (Mikroschockwellen) und Mikroströmungen in einer Flüssigkeit, verursachen eine lokale Erwärmung des Mediums und eine Ionisierung. Diese Auswirkungen wirken sich auf die Substanz aus: Die Zerstörung von Feststoffen in einer Flüssigkeit (Kavitationserosion) tritt auf, verschiedene physikalische und chemische Prozesse werden eingeleitet oder beschleunigt.
Durch Änderung der Kavitationsbedingungen können verschiedene Kavitationseffekte verstärkt oder geschwächt werden. Mit einer Zunahme der Ultraschallfrequenz nimmt beispielsweise die Rolle von Mikroflüssen zu und die Kavitationserosion nimmt ab, und mit zunehmendem hydrostatischem Druck in einer Flüssigkeit nimmt die Rolle von Mikroaufpralleffekten zu. Eine Erhöhung der Frequenz führt normalerweise zu einem Anstieg des Intensitätsschwellwerts entsprechend dem Beginn der Kavitation, der von der Art der Flüssigkeit, ihrem Gasgehalt, der Temperatur usw. abhängt. Für Wasser im niederfrequenten Ultraschallbereich bei atmosphärischem Druck beträgt es normalerweise 0,3 bis 1 W / cm 3.
Ultraschallquellen
In der Natur kann Ultraschall in vielen natürlichen Geräuschen (Windgeräuschen, Wasserfall, Regen, Kieselgeräuschen, Wellenrollen, Geräuschen bei Blitzen usw.) sowie in der Welt der Tiere gefunden werden, die ihn für die Echoortung verwenden und Kommunikation. Technische Ultraschallgeräte für Ultraschall und deren Untersuchung technische Anwendungenkann in zwei Gruppen unterteilt werden.
Der erste umfasst Emitter-Generatoren (Pfeifen). Schwingungen in ihnen werden durch das Vorhandensein von Hindernissen im Weg eines konstanten Gas- oder Flüssigkeitsstroms angeregt.
Die zweite Gruppe von Emittern sind elektroakustische Wandler: Sie wandeln die bereits angegebenen elektrischen Schwingungen in mechanische Schwingungen eines Festkörpers um, die akustische Wellen in die Umgebung strahlen.
Die Verwendung von Ultraschall.
Mehrere Anwendungen von Ultraschall, bei denen die verschiedenen Merkmale verwendet werden, können in drei Bereiche unterteilt werden.
Die erste bezieht sich auf den Empfang von Informationen mittels eines RAS, die zweite - mit aktiver Wirkung auf den Stoff und die dritte - auf die Verarbeitung und Übertragung von Signalen (die Richtungen sind in der Reihenfolge ihrer historischen Anordnung aufgeführt).
Prinzipien der Ultraschallreinigung.
Die Hauptrolle beim Einfluss von Ultraschall auf Substanzen und Prozesse in Flüssigkeiten ist die Kavitation. Die Kavitation basiert auf dem am weitesten verbreiteten technologischen Ultraschallverfahren - der Reinigung von Festkörperoberflächen. Abhängig von der Art der Verschmutzung können verschiedene Manifestationen der Kavitation einen mehr oder weniger großen Wert haben, wie z. B. Mikroeinwirkung, Mikroflow, Erwärmung. Durch die Wahl der Parameter des Schallfelds, der physikalisch-chemischen Eigenschaften der Waschflüssigkeit, ihres Gasgehalts, äußerer Faktoren (Druck, Temperatur) ist es möglich, den Reinigungsprozess über einen weiten Bereich zu steuern und ihn hinsichtlich der Art der Verschmutzung und der Art der zu reinigenden Teile zu optimieren.
Eine Vielzahl von Reinigungsvorgängen betrifft das Ätzen im Ultraschallbereich, wo die Wirkung des Ultraschalls mit der Wirkung starker Chemikalien kombiniert wird. Ultraschallmetallisierung und Löten basieren eigentlich auf Ultraschallreinigung (einschließlich oxidfilm) verbundene oder metallisierte Oberflächen. Reinigung während des Lötens durch Kavitation in der Metallschmelze. Gleichzeitig ist der Reinigungsgrad so hoch, dass Verbindungen nicht absorbierbarer Materialien, z. B. Aluminium, mit anderen Metallen, verschiedenen Metallen mit Glas, Keramiken und Kunststoffen gebildet werden. Bei den Reinigungs- und Metallisierungsprozessen ist auch der schallkapillare Effekt wichtig, der das Eindringen der Waschlösung oder das Schmelzen in die kleinsten Risse und Poren gewährleistet.
Reinigungs- und Waschmechanismen.
Die Reinigung erfordert in den meisten Fällen, dass die Verunreinigungen aufgelöst werden (im Falle der Auflösung von Salzen), gereinigt (im Fall von unlöslichen Salzen) oder sowohl gelöst als auch gereinigt werden (wie im Fall von unlöslichen Teilchen, die in einer Schicht von Fettfilmen fixiert sind). Die mechanischen Wirkungen der Ultraschallenergie können sowohl zur Beschleunigung der Auflösung als auch zum Abtrennen von Partikeln von der zu reinigenden Oberfläche nützlich sein.
Ultraschall kann auch effektiv beim Spülprozess eingesetzt werden. Reinigungsmittelrückstände können durch Ultraschallspülung schnell entfernt werden. Beim Entfernen von Verunreinigungen durch Auflösen muss das Lösungsmittel mit einem verunreinigenden Film in Kontakt kommen und diesen zerstören.
Wenn das Lösungsmittel die Verunreinigung auflöst, entsteht an der Grenze der Lösungsmittelverunreinigung eine gesättigte Lösung der Verunreinigung im Lösungsmittel, und die Auflösung stoppt, da keine frische Lösung an die Oberfläche der Verunreinigung abgegeben wird. Die Wirkung von Ultraschall zerstört eine Schicht gesättigter Lösungsmittel und gewährleistet die Abgabe einer frischen Lösung an die Oberfläche der Verunreinigung. Dies ist besonders effektiv, wenn "falsche" Oberflächen mit einem Sinuslabyrinth und Oberflächenrelief, wie Leiterplatten und Elektronikmodule, einer Reinigung unterzogen werden. Einige Verunreinigungen sind eine Schicht unlöslicher Teilchen, die durch Ionenbindung und Adhäsionskräfte stark an der Oberfläche haften. Diese Partikel müssen nur von der Oberfläche getrennt werden, um die Anziehungskräfte zu brechen und in das Volumen des Waschmediums zur anschließenden Entfernung zu überführen. Kavitation und akustische Strömungen stören den Staub (z. B. Staub) von der Oberfläche, waschen und entfernen ihn.
Verunreinigungen sind in der Regel mehrkomponentig und können lösliche und unlösliche Komponenten im Komplex enthalten. Die Wirkung des Ultraschalls besteht darin, dass er jegliche Komponenten emulgiert, dh auf das Waschmedium überträgt und sie zusammen mit diesem von der Oberfläche der Produkte entfernt. Um Ultraschallenergie in das Reinigungssystem einzuführen, sind ein Ultraschallgenerator, ein Generator für elektrische Energie des Generators für Ultraschallstrahlung und ein akustischer Leistungsmesser erforderlich.
Ein elektrischer Ultraschallgenerator wandelt die elektrische Energie eines Netzwerks in elektrische Energie bei einer Ultraschallfrequenz um. Dies geschieht nach bekannten Methoden und hat keine Spezifität. Es ist jedoch bevorzugt, eine digitale Erzeugungstechnik zu verwenden, wenn die Ausgabe ein rechteckiger Impuls mit alternierender Polarität ist. Der Wirkungsgrad solcher Generatoren liegt nahe bei 100%, wodurch das Problem der Energieintensität des Prozesses gelöst werden kann. Die Verwendung einer rechteckigen Wellenform führt zu einer akustischen Strahlung mit Oberwellen. Die Vorteile des Mehrfrequenz-Reinigungssystems bestehen darin, dass in den Interferenzknoten im Volumen des Waschmediums keine "toten" Zonen gebildet werden. Durch die Ultraschall-Bestrahlung mit mehreren Frequenzen können Sie daher in fast allen Bereichen des Ultraschallbades eine Reinigungsmöglichkeit haben.
Eine andere Technik zum Beseitigen von Totzonen ist die Verwendung eines Generators mit einer Wobbelfrequenz. In diesem Fall werden die Knoten und Gegenknoten des Interferenzfelds zu verschiedenen Punkten des Reinigungssystems bewegt, so dass keine Bereiche zur Reinigung ohne Bestrahlung übrig bleiben. Der Wirkungsgrad solcher Generatoren ist jedoch relativ gering.
Konverter.
Es gibt zwei allgemeine Arten von Ultraschallwandlern: Magnetostriktion und piezoelektrische. Beide haben die gleiche Aufgabe, elektrische Energie in mechanische Energie umzuwandeln. In magnetostriktiven Wandlern wird der Magnetostriktionseffekt verwendet, bei dem einige Materialien die linearen Abmessungen in einem magnetischen Wechselfeld ändern. Die elektrische Energie des Ultraschallgenerators wird zunächst durch die Wicklung des Magnetostriktors in ein magnetisches Wechselfeld umgewandelt. Das magnetische Wechselfeld erzeugt wiederum mechanische Schwingungen der Ultraschallfrequenz aufgrund der Verformung des Magnetkreises mit der Frequenz des Magnetfelds. Da sich magnetostriktive Materialien wie Elektromagnete verhalten, ist die Frequenz ihrer Deformationsschwingungen zweimal höher als die Frequenz des magnetischen und damit des elektrischen Feldes.
Elektromagnetische Wandler zeichnen sich durch einen Anstieg der Energieverluste durch Wirbelströme und Magnetisierungsumkehr mit zunehmender Frequenz aus. Daher werden leistungsstarke magnetostriktive Wandler bei Frequenzen über 20 kHz selten verwendet.
Im Gegensatz dazu können Piezo-Wandler im Megahertz-Bereich gut emittieren. Magnetostriktive Wandler sind im Allgemeinen weniger effizient als ihre piezoelektrisch-elektrischen Gegenstücke. Dies ist hauptsächlich auf die Tatsache zurückzuführen, dass der Magnetostriktionswandler eine doppelte Energieumwandlung benötigt: von elektrisch nach magnetisch und dann von magnetisch nach mechanisch. Bei jeder Umwandlung tritt ein Energieverlust auf. Dies reduziert den Wirkungsgrad des Magnetostriktors.
Piezowandler wandeln elektrische Energie direkt in mechanische Energie um, indem sie den piezoelektrischen Effekt verwenden, bei dem einige Materialien (piezoelektrische Materialien) ihre linearen Abmessungen ändern, wenn ein elektrisches Feld angelegt wird.
Bisher verwendeten piezoelektrische Emitter solche piezoelektrischen Materialien wie natürliche Quarzkristalle und synthetisierten Bariumtitanat, die spröde und instabil und daher unzuverlässig waren.
In modernen Wandlern werden widerstandsfähigere und hochstabile keramische piezoelektrische Materialien verwendet. Die überwiegende Mehrheit der Ultraschallreinigungssysteme verwendet heute den piezoelektrischen Effekt.
Ultraschall-Reinigungsgeräte
Das Spektrum der verwendeten Ultraschallreinigungsgeräte ist sehr breit: Von kleinen Desktop-Modulen in der Zahnheilkunde, Juweliergeschäften, der Elektronikindustrie bis zu riesigen Systemen mit Volumen von mehreren tausend Litern in einer Reihe industrieller Anwendungen. Die Wahl der richtigen Ausrüstung ist für den Erfolg der Ultraschallreinigung von entscheidender Bedeutung. Die einfachste Anwendung der Ultraschallreinigung erfordert möglicherweise nur eine erwärmte Waschflüssigkeit. Komplexere Reinigungssysteme erfordern eine große Anzahl von Bädern, wobei letztere mit destilliertem oder entionisiertem Wasser gefüllt werden müssen.
Die meisten große Systeme Verwenden Sie eintauchbare Ultraschallwandler, deren Kombination Bäder nahezu jeder Größe bestrahlen kann. Sie bieten maximale Flexibilität sowie einfache Verwendung und Wartung. Ultraschallbäder mit beheizter Waschlösung werden am häufigsten in Laboratorien, in der Medizin und in Schmuck verwendet.
In der Großserie eingesetzte Ultraschallreinigungslinien vereinen elektrische Ultraschallgeneratoren, Ultraschallwandler, ein Transportsystem zum Bewegen von Reinigungsobjekten durch Bäder und ein Steuersystem in einem Gebäude. Ultraschallbäder können in die chemisch-galvanische Metallisierungslinie integriert werden, indem modulare Ultraschall-Ultraschallwandler verwendet werden.
Ultraschallreinigungssysteme
Bei der Auswahl eines Reinigungssystems ist es besonders wichtig, auf die Eigenschaften zu achten, die eine optimale Nutzung des Reinigungssystems ermöglichen. Zunächst ist es wichtig, die Intensitätsfaktoren der Ultraschallkavitation in der Waschflüssigkeit zu bestimmen. Flüssigkeitstemperatur ist am meisten wichtiger FaktorBereitstellung von Kavitationsintensität. Temperaturänderungen führen zu Viskositätsänderungen, Gaslöslichkeit in einer Flüssigkeit, Diffusionsgeschwindigkeit von gelösten Gasen in einer Flüssigkeit und Dampfdruck.
Sie alle beeinflussen die Intensität der Kavitation. Viskose Flüssigkeiten sind inert und können nicht schnell genug reagieren, um Kavitationsblasen und starke akustische Strömungen zu bilden. Für die effektivste Kavitation sollte die Reinigungsflüssigkeit so wenig wie möglich vom gelösten Gas enthalten.
Das in der Flüssigkeit gelöste Gas entweicht während der Blasenphase des Kavitationswachstums und schwächt seine Sprengwirkung, die für die erwartete Wirkung der Ultraschallwirkung erforderlich ist. Die Menge an gelöstem Gas in einer Flüssigkeit nimmt mit steigender Temperatur ab.
Die Diffusionsrate von gelösten Gasen in einer Flüssigkeit steigt auch bei höheren Temperaturen. Daher wird die Reinigung bevorzugt in erwärmten Reinigungsmittellösungen durchgeführt.
Am effektivsten ist eine verdampfte Kavitation, bei der Kavitationsblasen mit flüssigem Dampf gefüllt sind. Die Intensität der Kavitation hängt direkt mit der Stärke der Ultraschallbestrahlung zusammen. Normalerweise wird es über der Kavitationsschwelle eingestellt. Die Intensität der Kavitation ist umgekehrt proportional zur Ultraschallfrequenz: Mit zunehmender Ultraschallfrequenz nehmen die Abmessungen der Kavitationsblasen und deren Nettoeffekt auf der zu reinigenden Oberfläche ab. Um die Abnahme der Intensität der Ultraschallbelastung mit zunehmender Frequenz zu kompensieren, kann nur die Strahlungsleistung erhöht werden.
Maximale Reinigungswirkung
Eine gute Auswahl an Reinigungsmedien ist der Schlüssel zum Erfolg bei der Ultraschallreinigung. Zunächst sollte die ausgewählte Zusammensetzung mit den Materialien der zu reinigenden Oberflächen kompatibel sein. Am besten geeignet für diesen Zweck sind wässrige Lösungen von technischen Waschmitteln. In der Regel handelt es sich dabei um übliche oberflächenaktive Substanzen (Tenside). Die Entgasung von Reinigungsmittellösungen ist äußerst wichtig, um zufriedenstellende Reinigungsergebnisse zu erzielen. Frische Lösungen oder Lösungen, die am Vortag gekühlt wurden, müssen vor dem Reinigungsprozess entgast werden. Die Entgasung erfolgt durch Erhitzen der Flüssigkeit und Vorbestrahlen des Bades mit Ultraschall. Die Zeit zum Entgasen einer Flüssigkeit reicht von wenigen Minuten für kleine Bäder bis zu einer Stunde oder mehr für einen großen Tank. Ein ungeheizter Tank kann mehrere Stunden entgast werden. Ein Zeichen für eine vollständige Entgasung ist das Fehlen sichtbarer Gasblasen, die sich zur Oberfläche der Flüssigkeit bewegen, und das Fehlen von sichtbaren Pulsationen der Blasen. Die Leistung der Ultraschallstrahlung sollte mit dem Badvolumen verglichen werden. Das Reinigen massiver Objekte oder das Verhältnis von Oberfläche zu Masse erfordern möglicherweise zusätzliche Ultraschallleistung. Übermäßige Kraft kann auf weichen Oberflächen Kavitationserosion oder einen "brennenden" Effekt verursachen. Wenn Objekte mit unähnlichen Oberflächen gereinigt werden, wird empfohlen, die Bestrahlungsstärke auf einem weniger haltbaren Bauteil zu installieren.
Es ist wichtig, dass die zu reinigenden Gegenstände ordnungsgemäß in der Badewanne platziert werden. Tauchgeräte sollten keine Gegenstände vor Ultraschall schützen.
Feststoffe haben normalerweise eine gute Schallleitfähigkeit und schirmen den zu reinigenden Gegenstand nicht ab. Gleichzeitig müssen die Reinigungsobjekte während der Reinigung ständig ausgerichtet oder gedreht werden, um die inneren Nebenhöhlen und Sacklöcher vollständig zu reinigen.
Richtig verwendet ultraschalltechnologie sorgt für eine schnellere und qualitativ hochwertige Oberflächenreinigung.
Durch den Verzicht auf die Verwendung von Lösungsmitteln durch die Verwendung wässriger Medien werden die Kosten des Verfahrens reduziert und Umweltprobleme am effektivsten gelöst.
Ultraschall ist nicht die Technologie der Zukunft, sondern die Technologie von heute.
Arkady Medvedev
