Паличев Павел, PPalichev.org - Санкт-Петербург, Россия
©Copyright 2005-2006 ppalichev.org

Ультразвук

В одном из древних китайских храмов есть необыкновенный таз. Достаточно потереть его ручки, и холодная вода в нем вдруг будто вскипает. «Чудо» это объясняется тем, что при трении медные стенки таза начинают колебаться с большой, ультразвуковой, частотой. В технике ультразвук получают, конечно, не так. Для этого служат особые излучатели ультразвука. В 1880 году французские физики, братья Жак и Пьер Кюри, открыли неизвестное ранее физическое явление — пьезоэлектрический эффект. Если пластинку из кварца сжимать и разжимать, то на гранях ее появятся электрические заряды. Можно и наоборот: действовать на кварцевую пластинку переменным электрическим полем. Тогда она станет сама сжиматься и разжиматься, другими словами, колебаться с огромной частотой. Возникнет ультразвук. Если опустить такой излучатель в воду, то и там понесутся ультразвуковые волны. Пьезоэлектрический эффект был открыт в кварце. Долгое время только этот минерал и применялся в излучателях. Но из маленьких пластинок излучатели получались маломощными. Крупные же кристаллы кварца в природе встречаются крайне редко, а потребность в ультразвуковых излучателях все росла. Во время второй мировой войны возник даже «кварцевый голод». Пришлось ученым искать заменители, вещества, которые бы так же обладали пьезоэлектрическим эффектом. И они были найдены:  сегнетова соль, фосфат аммония, сульфат лития. Советский физик Б. М. Вул в 1944 году открыл вещество титанат бария, у которого пьезоэлектрический эффект оказался в пятьдесят раз сильнее, чем у кварца. А сернистый кадмий позволяет получать очень высокие частоты колебаний, совершенно недоступные для других веществ. Но это не единственный способ возбуждения ультразвука. Гораздо раньше, чем пьезоэлектрический, был открыт другой эффект — магнито-стрикционный. В чем же он заключается? Если по проволоке, намотанной на железный стержень, пропускать переменный электрический ток, то стержень начнет быстро-быстро, с ультразвуковой частотой, удлиняться и укорачиваться. Вот вам еще один ультразвуковой излучатель. Оба они применяются в ультразвуковых приборах. Какой конкретно выбрать, это зависит от устройства и назначения прибора. А ученые продолжают совершенствовать источники ультразвука, придумывают новые, еще более совершенные. Но почему используется именно ультразвук? Дело в том, что его легче собрать в узкий, строго направленный пучок звуковых лучей. Этот пучок легко проходит через непрозрачные преграды — свойство тоже чрезвычайно важное. Когда-то, еще в конце 20-х годов, советский физик Сергей Яковлевич Соколов предсказывал ультразвуку большое будущее. Тогда мало кто в это верил. Но прошло всего несколько лет, и началось победное шествие неслышимого звука. Оказалось, что его можно применить во многих областях науки, техники, производства и даже для удовлетворения наших повседневных нужд. К примеру, он может быть отличным чистильщиком деталей от грязи, жира, окалины, ржавчины (эта технология в основном распространена в европе, в Голландии, в Германии в Stadtrundfahrt Dortmund, Munchen, Hannover, Mainz, Frankfurt am main, Berlin, Heilbronn, Mannheim, Bremen). Для этого детали опускают в ванну с раствором и начинают облучать ее ультразвуком. В растворе появляется масса воздушных пузырьков. Они возникают и тут же с шумом лопаются, почти взрываются. Под действием таких микровзрывов не удержаться никакой грязи, не устоять никакой окалине. Ультразвук применяют для стирки белья. А одна японская фирма создала ультразвуковую домашнюю ванну. Не нужно ни мыла, ни мочалки. Посидел в такой ванне минут двадцать — и готово: выходишь чистым и бодрым. Ультразвук одновременно и массаж делает. Попробуйте перемешать масло с водой. Ничего у вас не выйдет. И у химиков раньше не выходило. А с помощью ультразвука можно делать идеальные смеси, эмульсии, любых несмешивающихся жидкостей. Они незаменимы при изготовлении лаков, красок, различных лекарств. Если обработать ультразвуком молоко, его вкусовые качества заметно улучшатся, оно будет дольше храниться. Вкуснее станет и шоколад. Ультразвук может сваривать, то есть соединять детали машин. Две такие детали надо прижать одну к другой и через них пропустить ультразвук. Не расплавляясь, даже не нагреваясь, детали прочно соединятся. Да, у неслышимого звука множество профессий. Он упрочняет металлы и бетон; повышает урожайность овощей, если семена их предварительно «озвучить»; дезинфицирует, то есть уничтожает болезнетворных микробов; помогает в разведке полезных ископаемых; измельчает твердые материалы; очищает трубы. Или такое необычное и любопытное применение неслышимого звука. Его как огня боятся мыши и крысы. Под действием ультразвука они делаются нервными, пугливыми и либо погибают, либо покидают помещение, где стоит прибор ультразвуковой генератор. Однако, пожалуй, чаще всего неслышимый звук используется в качестве контролера — надежного и удобного. Не разрезая, не разрушая деталь, можно при помощи ультразвука увидеть, что у нее внутри, нет ли там каких-нибудь дефектов. Проходя через сталь, бетон, пластмассу ультразвуковой луч заметит любой  изъян: трещины,  раковины. Но если материалы можно проверять ультразвуком, то почему бы не просвечивать подобным же образом тело человека, его сердце, печень, легкие и другие внутренние органы? Попробовали медики — получилось неплохо. С тех пор ультразвук в медицине нередко заменяет рентген. Он так же позволяет увидеть все болезненные отклонения, но значительно безопаснее и безвреднее. А это, понятно, в медицине очень важно. Узнай больше: ppalichev.org