برای تولید امواج فراصوت از چه روش هایی استفاده می شود؟

  • 6 مهر 1398
  • 144
  • 0

 

برای تولید امواج فراصوت همانطور از روش های متفاوتی استفاده می شود که دو تا از مهمترین این روشها، روش های Magneto Strictive  و Inverse Piezoelectric هستند، در روشMagneto Strictive ، یک میله ی فلزی مثل نیکل را تحت تاثیر یک میدان مغناطیسی متغیر قرار می دهند و به این ترتیب با تغییر میدان مغناطیسی، طول میله در حد میکرون تغییر می کند، در این حالت اگر میله در یک محیط الاستیک مثل هوا قرار داشته باشد، با تغییر طول میله، یک موج آکوستیکی تولید می شود که فرکانس آن برابر با فرکانس تغییر طول میله می باشد، منتها با توجه به اینکه این روش برای تولید فرکانسهای بالا کارآمد نیست، در دستگاههای پزشکی مثل دستگاههای سونوگرافی از این روش برای تولید امواج فراصوت استفاده نمی کنند. روش دیگری که برای تولید امواج فراصوت مورد استفاده قرار می گیرد روش Inverse Piezoelectric است، کلمه پیزوالکتریک از دو کلمه پیزو که در زبان یونانی به معنای فشار است و Electric که به معنای الکتریسیته می باشد، تشکیل شده و خاصیت پیزوالکتریک خاصیتی است که در کریستال هایی مثل کوارتز یا بعضی سرامیکها وجود دارد. در مواد غیر بلوری دو قطبی های الکتریکی بصورت تصادفی در درون ماده قرار گرفته اند، به عنوان مثال شیشه ی معمولی یک غیر بلور است، چون در آن ذرات Sio2 بصورت تصادفی و بدون رعایت هیچگونه نظمی در کنار هم قرار گرفته اند و شیشه ساخته شده است، منتها اگر همین ماده ی غیر بلور را تا نقطه ی کوری آن گرم کنیم، دو قطبی های موجود در آن که برای مثال در مورد شیشه ذرات Sio2 هستند، می توانند آزادانه در درون ماده حرکت کنند. در این حالت اگر یک میدان الکتریکی در اطراف ماده برقرار بشود، این دوقطبی ها در راستای میدان الکتریکی خارجی جهت گیری می کنند و در این شرایط با سرد کردن ماده تا دمای زیر کوری ترکیب دو قطبی ها  fix می شود و یک ماده ای تولید می شه که به آن کریستال یا بلور گفته می شود. پس بطور خلاصه، کریستالها موادی هستند که ملکولهای دو قطبی در آنها به صورت منظم چیده شده اند. بعضی از این کریستالها دارای خاصیت پیزو الکتریک هستند، به این معنا که اگر در راستای ویژه ای از کریستال یک فشار مکانیکی اعمال بشود، فاصله ی بین اتم ها تغییر می کند و در نتیجه مرکز ثقل بارهای مثبت و منفی که در حالت عادی بر هم منطبق هستند، از هم جدا می شوند و یک اختلاف پتانسیل الکتریکی در دو طرف بلور بوجود می آید، به همین صورت اگر به جای اعمال یک نیروی مکانیکی، یک موج اکوستیکی هم به بلور اعمال بشود، باز هم بلور فشرده یا منبسط می شود و یک اختلاف پتانسیل الکتریکی بین دو طرف کریستال ایجاد می شود، بنابراین بطور کلی این کریستالها قادرند انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل کنند که به این خاصیت پیزوالکتریک گفته می شود. حال اگر به جای اعمال نیروی مکانیکی، به کریستال یک اختلاف پتانسیل الکتریکی اعمال بشود، مولکولهای دو قطبی برای همراستا شدن با میدان الکتریکی اعمالی می چرخند و در نتیجه ی حرکت آنها ضخامت بلور تغییر می کند. به این ترتیب اگر جهت میدان الکتریکی اعمالی را با یک فرکانس مشخصی تغییر بدهیم، جهت حرکت مولکولهای دو قطبی و در نتیجه ضخامت کریستال هم با همان فرکانس تغییر می کند، که اثر این تغییر ضخامت بر روی محیط اطراف به صورت انتشار امواج آکوستیکی می باشد، به این صورت که وقتی ضخامت کریستال کم می شود، فشار هم در محیط اطراف کم می شود و وقتی ضخامت کریستال زیاد می شود، فشار هم در محیط اطراف زیاد می گردد و به این ترتیب یک موج آکوستیکی در محیط اطراف تولید می شود، به این خاصیت کریستال که در آن انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی یا همان انرژی فراصوتی تبدیل می شود، پیزوالکتریک معکوس گفته می شود و این خاصیت اساس تولید امواج فراصوت توسط مبدل های سونوگرافی است. به این معنا که در دستگاه های سونوگرافی با اعمال ولتاژی بین 600 تا 700 ولت به یک کریستال پیزوالکتریک، ضخامت کریستال را به صورت متناوب تغییر می دهند و امواج فراصوت تولیدی را به درون بدن بیمار می فرستند، این امواج در برخورد با سطح مشترک بافتهای داخلی بدن، بازتاب می شوند و اکوهای بازتابشی به سمت کریستال برمیگردند، نهایتاً این اکوهای بازگشتی با توجه به خاصیت پیزوالکتریک کریستال، در مبدل به انرژی الکتریکی تبدیل می شوند و برای تجزیه و تحلیل به کامپیوتر ارسال می گردند. بنابراین بطور خلاصه از پیزوالکتریک معکوس برای تولید امواج فراصوت و از پیزوالکتریک مستقیم برای آشکارسازی اکوها استفاده می شود.

مد فیزیک دات کام، پنجره ای رو به دنیای فیزیک پزشکی

نظرات کاربران

شما هم میتوانید نظر خود را در رابطه با این مطلب برای ما ارسال نمایید.

برای ارسال نظر باید عضو سایت باشید، اگر قبلا در سایت ثبت نام کرده اید اینجا را کلیک کنید.

captcha Refresh

مطالب مرتبط