Sonochemia Dźwięk ULTRADŹWIĘKI 1 Fale dźwiękowe należą do fal mechanicznych, sprężystych Fale poprzeczne i podłużne Właściwości fal podłużnych

Prędkość dźwięku Sonochemia 2 ULTRADŹWIĘKI 2 Prędkość rozchodzenia się fal dźwiękowych Zależność od częstotliwości

Podział dźwięków Sonochemia 3 ULTRADŹWIĘKI 3 Podział dźwięków ze względu na ich częstotliwość Dźwięki o częstotliwościach poniżej 16 Hz to infradźwięki Dźwięki z zakresu 16 Hz - 20 kHz to zakres słyszalny przez człowieka Ultradźwięki to fale akustyczne o częstotliwościach wyższych od 20 kHz i dochodzących do wielu MHz Dźwięki o częstotliwościach wyższych od 10 MHz to hiperdźwięki

Właściwości ultradźwięków Sonochemia Właściwości ultradźwięków ULTRADŹWIĘKI 4 Ultradźwięki - długość fali l = V  t  = V  T  = V / f W powietrzu: W wodzie: 20 kHz   = 1.72 cm 20 kHz   = 7.49 cm 350 kHz   = 0.98 mm 350 kHz   = 4.27 mm 5 MHz   = 0.069 mm 5 MHz   = 0.30 mm Porównanie z dźwiękami słyszalnymi Słabiej ulegają ugięciu i rozproszeniu, rozchodzą się w większym stopniu prostoliniowo (podobieństwo do światła) Łatwiej wytwarzać ukierunkowane wiązki Łatwiej generować ultradźwięki o dużym natężeniu Nie są słyszalne ...

Ultradźwięki w przyrodzie Sonochemia Ultradźwięki w przyrodzie ULTRADŹWIĘKI 5 Szerszy zakres częstotliwości dźwięków słyszanych przez niektóre zwierzęta (np. psy) Aktywna echolokacja (nietoperze, ssaki morskie) Ultradźwięki towarzyszą również przyrodzie nieożywionej (fale morskie, wiatr, wyładowania atmosferyczne itp.)

Wytwarzanie ultradźwięków Sonochemia Wytwarzanie ultradźwięków ULTRADŹWIĘKI 6 Piszczałka Galtona (1883) Możliwość regulacji częstotliwości Tylko do około 30 kHz Niewielkie natężenie dźwięku Syrena Możliwość regulacji częstotliwości Duże natężenie dźwięku Działa w gazach i w cieczach Gwizdek wodny Brak regulacji częstotliwości Prosta budowa, brak ruchomych części Stosowany do wytwarzania emulsji i do homogenizacji

Wytwarzanie ultradźwięków Sonochemia Wytwarzanie ultradźwięków ULTRADŹWIĘKI 7 Przetwornik magnetostrykcyjny Można uzyskać wysoką moc fal ultradźwiękowych Trwała, odporna konstrukcja Częstotliwości - do 100 kHz Duże straty energii (> 40%) wydziela się ciepło, konieczne chłodzenie

Wytwarzanie ultradźwięków Sonochemia Wytwarzanie ultradźwięków ULTRADŹWIĘKI 8 Efekt piezoelektryczny Odwrotny efekt piezoelektryczny

Wytwarzanie ultradźwięków Sonochemia Wytwarzanie ultradźwięków ULTRADŹWIĘKI 9 Przetwornik piezoelektryczny Szeroki zakres częstotliwości (częstotliwość rezonansowa zależy od grubości płytki) Materiał - kwarc, BaTiO3, PbNb2O6, inne Mogą występować efekty starzenia

Zastosowania ultradźwięków Sonochemia Zastosowania ultradźwięków ULTRADŹWIĘKI 10 Zastosowania ultradźwięków Echolokacja (nawigacja, badania oceanograficzne, technika wojskowa, rybołówstwo) Badania materiałów (nieniszczące badania defektoskopowe) Diagnostyka medyczna (USG, 3-D USG, Doppler) Terapia ultradźwiękowa (laryngologia, stomatologia, onkologia) Oczyszczanie wody i ścieków Niszczenie komórek (biologia, medycyna, higienizacja wody) Oczyszczanie powierzchni Mieszanie, emulgowanie, usuwanie gazów z cieczy Spawanie ultradźwiękowe (tworzywa sztuczne, metale) Mikroskopia ultradźwiękowa Kryminalistyka/systemy zabezpieczeń (np. daktyloskopia) Inicjowanie procesów fizykochemicznych Sonochemia Badania naukowe (akustyka, struktura materii, luminescencja, reakcje mechanochemiczne i rodnikowe ....)

Zastosowania ultradźwięków Sonochemia Zastosowania ultradźwięków ULTRADŹWIĘKI 11 Echolokacja nawigacja, bezpieczeństwo żeglugi badania oceanograficzne rybołówstwo technika wojskowa

Zastosowania ultradźwięków Sonochemia Zastosowania ultradźwięków ULTRADŹWIĘKI 12 Badania defektoskopowe Częstotliwość powyżej 0.5 MHz (długość fali powinna być mniejsza od wykrywanych niejednorodności) Badanie nieniszczące, niepotrzebny dostęp z obu stron obiektu Badania szyn kolejowych z szybkością do 70 km/h

Zastosowania ultradźwięków Sonochemia Zastosowania ultradźwięków ULTRADŹWIĘKI 13 Badania defektoskopowe

Zastosowania ultradźwięków Sonochemia Zastosowania ultradźwięków ULTRADŹWIĘKI 14 Badania ultrasonograficzne Krótkie impulsy ultradźwięków Częstotliwość: 1 - 5 MHz Bez potencjalnie szkodliwego promieniowania jonizującego Czy zupełnie nieszkodliwe ?

Zastosowania ultradźwięków Sonochemia Zastosowania ultradźwięków ULTRADŹWIĘKI 15 Badania ultrasonograficzne Od około 2 lat - obrazy trójwymiarowe (komputerowa obróbka wielu obrazów dwuwymiarowych) Badania i obrazowanie szybkości przepływu krwi metodą Dopplera Terapia ultradźwiękowa Laryngologia - np. upłynnianie treści zatok - efekt cieplny oraz degradacja biopolimerów Usuwanie kamienia nazębnego - efekt mechaniczny Niszczenie tkanki nowotworowej (silny efekt cieplny i degradacja biopolimerów), rodniki, efekt sonodynamiczny Kontrolowane uwalnianie i transport leków

Zastosowania ultradźwięków Sonochemia Zastosowania ultradźwięków ULTRADŹWIĘKI 16 Wybrane zastosowania techniczne Oczyszczanie powierzchni Mieszanie Emulgowanie Odgazowywanie Krystalizacja

Zastosowania ultradźwięków Sonochemia Zastosowania ultradźwięków ULTRADŹWIĘKI 17 Zastosowanie ultradźwięków w ochronie środowiska Oczyszczanie wody Oczyszczanie ścieków