Oddziaływanie

ultradźwięków z

materią

Skutki ultradźwięków



Cieplne



Mechaniczne(kawitacja)



Chemiczne

Emisja cieplna wynikiem tłumienia



Tłumienie wynika głównie z pochłaniania

przez obiekty, na które pada(tkanki).



W trakcie tłumienia dochodzi do

zmniejszenia amplitudy fali,



Tłumienie zależy od:

A)

Drogi przebytej przez falę,

B)

Współczynnika tłumienia

Kawitacja



Powstawanie i rezonansowe pulsowanie

mikropęcherzyków gazu



Mikropęcherzyki powstają w wyniku rozerwań

ośrodka pod wpływem dużych sił rozciągających

Próg kawitacji zależy
od:

- rodzaju cieczy

- częstotliwości fali
ultradźwiękowej

- obecności
mikroskopijnych
zanieczyszczeń

Kawitacja
nieinercyjna(trwała)



Pęcherzyki kawitacyjne mogą zbliżać się do

siebie i łączyć w większe dzięki
mikroprzepływom i zawirowaniom



Pęcherzyki o odpowiednich rozmiarach

wpadają w rezonans z drganiami fali
ultradźwiękowej



Drgania ze względu na dużą amplitudę mogą

prowadzić do mechanicznych uszkodzeń
pobliskich struktur biologicznych

Kawitacja inercyjna(przejściowa)



Występuje przy wyższych natężeniach

ultradźwięków i ma bardziej burzliwy
charakter



Pod wpływem ciśnienia pęcherzyki zwiększają

swój promień a następnie zapadają się



Objawia się to lokalnym wzrostem

temperatury i ciśnienia



Powstaje hydrodynamiczna fala uderzeniowa

Rozpad wody



ekstremalne warunki przyczyniają się do

termicznego rozpadu cząsteczek wody w
wyniku, którego powstają atomy wodoru i
rodniki hydroksylowe

Rodnikowe przemiany

Wolne rodniki



Powstają w:

- wnętrzu pęcherzyka(rodniki hydroksylowe i
atomy wodoru)
- granica faz gaz/ciecz(ilość produktów
termicznego rozkładu zależy od
hydrofobowości i energii aktywacji)
- pozostała część bardziej odseparowana od
pęcherzyków (produkty podobne do tych w
radiolizie wody)

SONOLUMINESCENCJA



Emisja fal świetlnych w chwili zapadania
się pod wpływem ciśnienia akustycznego
bąbelków gazu zawieszonych w cieczy
(kawitacja akustyczna)



Emitowane błyski są bardzo krótkie
(zwykle do kilkuset pikosekund), mają
moc ok. 10 miliwatów, emitowane są w
chwili, gdy bąbelek ma średnicę ok. 1
mikrometra



Dokładny mechanizm
sonoluminescencji nie jest
jednoznacznie określony;
proponowane hipotezy zakładają
formowanie się plazmy, zjawiska
tunelowe, i wiele innych wyjaśnień



Niektóre zespoły badawcze sugerują,
że temperatura wewnątrz bąbelka
powietrza może sięgać milionów
kelwinów

MECHANIZMY NAPRĘŻENIA



W układach biologicznych narażonych
na działanie ultradźwiękow pojawiają
się naprężenia

siły pławne o charakterze

oscylacyjnym, ktore wywierają
ciśnienie ultradźwiękowe na ciała o
gęstości rożnej od gęstości
otaczającego go ośrodka

siły przemieszczenia, które mogą

wywoływać względny ruch pomiędzy
obiektem niejednorodnym a
ośrodkiem otaczającym

siły związane ze zmianą lepkości

ZJAWISKO

TYKSOTROPOWE

FALA MECHANICZNA ULTRADŹWIĘKÓW

ŻEL ZOL

EFEKT CHEMICZNY



przyspieszenie niektórych reakcji
chemicznych



rozpad niektórych białek



wzrost dyfuzji przez błony
półprzepuszczalne