21-кылым – радиоэлектрониканын, атомдун, космос мейкиндигин изилдөөнүн жана УЗИнин кылымы. УЗИ илими бүгүнкү күндө салыштырмалуу жаш. 19-кылымдын аягында орус физиологу П. Н. Лебедев алгачкы изилдөөлөрүн жүргүзгөн. Ошондон кийин көптөгөн атактуу окумуштуулар УЗИди изилдей башташты.
УЗИ деген эмне?
Ультрадыбыс – бул чөйрөнүн бөлүкчөлөрү жасаган толкундуу термелүү кыймылы. Анын угулуучу диапазондогу үндөрдөн айырмаланып турган өзгөчөлүгү бар. УЗИ диапазонунда багытталган нурланууну алуу салыштырмалуу оңой. Мындан тышкары, ал жакшы фокусталат жана мунун натыйжасында термелүүлөрдүн интенсивдүүлүгү жогорулайт. Катуу заттарда, суюктуктарда жана газдарда тараганда УЗИ технологиянын жана илимдин көптөгөн тармактарында практикалык колдонууну тапкан кызыктуу кубулуштарды пайда кылат. Бүгүнкү күндө жашоонун түрдүү чөйрөлөрүндөгү ролу абдан чоң болгон УЗИ деген ушул.
УЗИнин илимдеги жана практикадагы ролу
Акыркы жылдарда УЗИ илимий изилдөөдө ойной баштадыбарган сайын маанилүү роль ойнойт. Акустикалык агымдардын жана ультра үн кавитациясынын тармагында эксперименталдык жана теориялык изилдөөлөр ийгиликтүү жүргүзүлдү, бул окумуштууларга суюк фазада ультра үн таасири астында пайда болгон технологиялык процесстерди иштеп чыгууга мүмкүндүк берди. Бул физика сыяктуу билим тармагында ар кандай кубулуштарды изилдөө үчүн күчтүү ыкмасы болуп саналат. УЗИ, мисалы, жарым өткөргүч жана катуу дене физикасында колдонулат. Бүгүнкү күндө химиянын «ультраүн химиясы» деп аталган өзүнчө бир тармагы түзүлүүдө. Аны колдонуу көптөгөн химиялык-технологиялык процесстерди тездетүүгө мүмкүндүк берет. Молекулярдык акустика да – үн толкундарынын зат менен молекулярдык өз ара аракеттенүүсүн изилдеген акустиканын жаңы бөлүмү пайда болгон. Ультрадыбысты колдонуунун жаңы багыттары пайда болду: голография, интроскопия, акустоэлектроника, ультраүн фазасын өлчөө, кванттык акустика.
Бул багытта эксперименталдык жана теориялык иштер менен бирге, бугунку кунде бир топ практикалык иштер аткарылды. Атайын жана универсалдуу ультра үн машиналары, статикалык басымдын астында иштеген установкалар жана башкалар иштелип чыкты.. Өндүрүшкө өндүрүш линияларына кирген автоматтык ультра үн аппараттары киргизилди, бул эмгек өндүрүмдүүлүгүн бир кыйла жогорулатууга мүмкүндүк берет.
УЗИ жөнүндө көбүрөөк маалымат
Келгиле, УЗИ деген эмне экенин кененирээк сүйлөшөлү. Булар серпилгич толкундар жана термелүүлөр деп айтканбыз. УЗИ жыштыгы 15-20 кГцден жогору. Биздин угуунун субъективдүү касиеттери ультра үн жыштыктарынын төмөнкү чегин аныктайтаны угулуучу үндүн жыштыгынан ажыратат. Бул чек, демек, шарттуу болуп саналат жана ар бирибиз ар кандай УЗИ деген эмне экенин аныктайт. Жогорку чек серпилгич толкундар, алардын физикалык табияты менен көрсөтүлөт. Алар материалдык чөйрөдө гана тарашат, башкача айтканда, толкун узундугу газдагы молекулалардын орточо эркин жолунан же катуу жана суюктуктардагы атом аралык аралыктардан бир топ чоң болушу керек. Газдардагы нормалдуу басымда ультра үн жыштыктарынын жогорку чеги 109 Hz, ал эми катуу жана суюктуктарда - 1012-10 13 Гц.
Ультразвуктук булактар
Ультрадыбыс жаратылышта көптөгөн табигый ызы-чуулардын (шаркыратма, шамал, жамгыр, сёрфингден дөңгөлгөн шагыл таштар, ошондой эле күн күркүрөгөн үндөр ж. жаныбарлар дүйнөсү. Жаныбарлардын кээ бир түрлөрү космосто багыт алуу, тоскоолдуктарды аныктоо үчүн колдонушат. Ошондой эле дельфиндер табиятта УЗИди колдонушат (негизинен 80ден 100 кГцге чейинки жыштыктар). Бул учурда, алар тарабынан чыгарылган жайгашкан сигналдардын күчү абдан чоң болушу мүмкүн. Дельфиндер бир километрге чейинки аралыктагы балыктардын үйүрүн байкай алары белгилүү.
УЗИнин эмитенттери (булагы) 2 чоң топко бөлүнөт. Биринчиси - генераторлор, аларда туруктуу агымдын жолунда орнотулган тоскоолдуктардын болушунан улам термелүүлөр козголот - суюктук же газ агымы. УЗИ булактары бириктирилиши мүмкүн болгон экинчи топ болуп саналаттоктун же электрдик чыңалуудагы берилген термелүүлөрдү чөйрөгө акустикалык толкундарды тараткан катуу дене жасаган механикалык термелүүгө айландыруучу электр-акустикалык өзгөрткүчтөр.
Ультрадыбысты кабылдагычтар
Орто жана төмөнкү жыштыктарда ультра үн кабылдагычтар көбүнчө пьезоэлектрдик типтеги электроакустикалык өзгөрткүчтөр болуп саналат. Алар үн басымынын убакытка көз карандылыгы катары берилген акустикалык сигналдын формасын кайра чыгара алышат. Түзмөктөр алар арналган колдонуу шарттарына жараша кең тилкелүү же резонанстуу болушу мүмкүн. Убакыт боюнча орточо үн талаасынын мүнөздөмөлөрүн алуу үчүн жылуулук кабылдагычтар колдонулат. Алар үн жутуучу зат менен капталган термисторлор же термопарлар. Үн басымын жана интенсивдүүлүгүн оптикалык ыкмалар менен да баалоого болот, мисалы, УЗИ аркылуу жарыктын дифракциясы.
УЗИ кайда колдонулат?
УЗИнин ар кандай мүмкүнчүлүктөрүн колдонуу менен бирге анын колдонулушунун көптөгөн тармактары бар. Бул аймактарды болжол менен үч аймакка бөлүүгө болот. Алардын биринчиси ультра үн толкундары аркылуу ар кандай маалыматтарды алуу менен байланышкан. Экинчи багыт - затка анын активдүү таасири. Ал эми үчүнчүсү сигналдарды берүү жана иштетүү менен байланышкан. Ар бир учурда белгилүү бир жыштык диапазонундагы АКШ колдонулат. Биз ал өз жолун тапкан көптөгөн аймактардын айрымдарын гана карайбыз.
Ультразвуктук тазалоо
Бул тазалоонун сапатын башка ыкмалар менен салыштырууга болбойт. Тетиктерди чайкоодо, мисалы, 80%ке чейин булгоочу заттардын бетинде, 55%ке жакыны - титирөө менен тазалоодо, 20%ке жакыны - кол менен тазалоодо жана ультра үн менен тазалоодо 0,5% дан ашык эмес булгоочу заттар калат. Татаал формадагы деталдарды УЗИдин жардамы менен гана жакшылап тазалоого болот. Аны колдонуунун маанилүү артыкчылыгы - жогорку өндүрүмдүүлүк, ошондой эле физикалык эмгектин аз чыгымы. Мындан тышкары, кымбат жана тез күйүүчү органикалык эриткичтерди арзан жана коопсуз суу эритмелери менен алмаштырып, суюк фреонду ж.б. колдонсоңуз болот.
Абанын көө, түтүн, чаң, металл оксиддери жана башкалар менен булганышы олуттуу көйгөй болуп саналат. Айлана-чөйрөнүн нымдуулугуна жана температурасына карабастан, газ түтүкчөлөрүндөгү абаны жана газды тазалоонун УЗИ ыкмасын колдонсоңуз болот. Эгерде ультра үн чыгаруучу чаңды тундургуч камерага жайгаштырылса, анын эффективдүүлүгү жүздөгөн эсе жогорулайт. Мындай тазалоонун маңызы эмнеде? Абада туш келди кыймылдаган чаң бөлүкчөлөрү ультра үн термелүүлөрдүн таасири астында бири-бирине күчтүүрөөк жана бат-бат урунушат. Ошол эле учурда биригип кеткендиктен алардын көлөмү көбөйөт. Коагуляция – бул бөлүкчөлөрдүн чоңоюу процесси. Атайын чыпкалар алардын салмактуу жана чоңойтулган кластерлерин кармайт.
Морт жана өтө катуу материалдарды иштетүү
Эгерде сиз ультра үн, абразивдик материалды колдонуу менен даярдалган тетик менен аспаптын жумушчу бетинин ортосуна кирсеңиз, анда операция учурунда абразивдүү бөлүкчөлөрэмитент бул бөлүктүн бетине таасир этет. Бул учурда, материалдык багытталган микро-таасирлердин ар кандай таасири астында кайра иштетүүгө дуушар, жок кылынат жана алынып салынат. Иштетүү кинематикасы негизги кыймылдан - кесүүдөн, башкача айтканда, аспап жасаган узунунан термелүүдөн жана көмөкчү - станок аткарган тоют кыймылынан турат.
УЗИ ар кандай иштерди аткара алат. Абразивдүү бүртүкчөлөр үчүн энергиянын булагы узунунан термелүү болуп саналат. Алар иштетилген материалды жок кылат. Тоют кыймылы (жардамчы) тегерек, туурасынан кеткен жана узунунан болушу мүмкүн. УЗИ иштетүү так болуп саналат. Абразивдин дан өлчөмүнө жараша 50дөн 1 микронго чейин жетет. Ар кандай формадагы шаймандарды колдонуу менен сиз тешиктерди гана эмес, татаал кесүүлөрдү, ийри балталарды да жасай аласыз, оюп, майдалап, матрицаларды жасап, ал тургай алмазды теше аласыз. Абразив катары колдонулган материалдар - корунд, алмаз, кварц күмү, оттук таш.
Радиоэлектроникада УЗИ
Технологиядагы ультра үн көбүнчө радиоэлектроника тармагында колдонулат. Бул чөйрөдө, ал көп учурда башка бирине салыштырмалуу электрдик сигналды кечиктирүүгө зарыл болуп калат. Окумуштуулар УЗИ кечиктирүү линияларын (кыскача LZ) колдонууну сунуштоо менен жакшы чечим табышкан. Алардын аракети электрдик импульстардын ультраүн механикалык термелүүсүнө айланганына негизделген. Бул кантип болот? Чындыгында, УЗИ ылдамдыгы электромагниттик термелүүлөр тарабынан иштелип чыккан бир кыйла аз. Пульсэлектрдик механикалык термелүүлөргө тескери трансформациядан кийинки чыңалуу линиянын чыгышында кириш импульсуна салыштырмалуу кечигет.
Пьезоэлектрдик жана магнитострикциялык өзгөрткүчтөр электрдик термелүүнү механикалык жана тескерисинче түрлөштүрүүдө колдонулат. LZ, тиешелүүлүгүнө жараша, пьезоэлектрдик жана магнитостриктивдүү болуп бөлүнөт.
Медицинадагы УЗИ
Тирүү организмдерге таасир этүү үчүн УЗИнин ар кандай түрлөрү колдонулат. Медициналык практикада аны колдонуу азыр абдан популярдуу. Ал ультра үн алар аркылуу өткөндө биологиялык кыртыштарда пайда болгон таасирлерге негизделген. Толкундар чөйрөнүн бөлүкчөлөрүндө флуктуацияларды пайда кылат, бул кыртыштын микромассаж түрүн түзөт. Ал эми УЗИнин жутулушу алардын жергиликтүү жылытууга алып келет. Ошол эле учурда биологиялык чөйрөдө белгилүү бир физикалык-химиялык өзгөрүү пайда болот. Бул кубулуштар үн орточо интенсивдүү болгон учурда орду толгус зыян келтирбейт. Алар бир гана зат алмашууну жакшыртат, демек, аларга дуушар болгон организмдин турмуштук активдүүлүгүнө өбөлгө түзөт. Мындай көрүнүштөр УЗИ терапиясында колдонулат.
Хирургиядагы УЗИ
Кавитация жана жогорку интенсивдүүлүктө күчтүү ысытуу ткандардын бузулушуна алып келет. Бул эффект бүгүнкү күндө хирургияда колдонулат. Фокусталган УЗИ хирургиялык операциялар үчүн колдонулат, бул эң терең структураларда (мисалы, мээде), курчап тургандарга зыян келтирбестен жергиликтүү бузулууга мүмкүндүк берет. УЗИ хирургияда да колдонулатиш учу файл, скальпель, ийне сыяктуу көрүнгөн аспаптар. Аларга жүктөлгөн термелүү бул аспаптарга жаңы сапаттарды берет. Керектүү күч кыйла азаят, демек, операциянын травматизми азаят. Мындан тышкары, проявляется обезболивающим жана гемостатические таасири. Организмде пайда болгон шишиктердин айрым түрлөрүн жок кылуу үчүн УЗИ аркылуу туңгуюк аспап менен сокку колдонулат.
Биологиялык кыртыштарга тийгизген таасири микроорганизмдерди жок кылуу үчүн жүргүзүлөт жана дары-дармектерди жана медициналык аспаптарды стерилизациялоо процесстеринде колдонулат.
Ички органдарды изилдөө
Негизинен сөз ич көңдөйүн изилдөө жөнүндө болуп жатат. Бул үчүн, атайын аппарат колдонулат. УЗИ ар кандай кыртыш жана анатомиялык аномалияларды табуу жана таануу үчүн колдонулушу мүмкүн. Кыйынчылык көбүнчө төмөнкүдөй болот: залалдуу шишиктен шектенүү жана аны зыянсыз же инфекциялык жарадан айырмалоо керек.
УЗИ боорду текшерүүдө жана өт жолдорунун тосулган жерлерин жана ооруларын аныктоону, ошондой эле анда таштын жана башка патологияларды аныктоо үчүн өт баштыкчасын текшерүүнү камтыган башка иштерди аткарууда пайдалуу. Мындан тышкары, цирроз жана боордун башка жайылган зыянсыз оорулары үчүн тесттер колдонулушу мүмкүн.
Гинекология тармагында негизинен энелик бездерди жана жатынды анализдөөдө УЗИ колдонуу узакка созулат.айрыкча ийгиликтуу жургузулуп жаткан негизги багыт. Көбүнчө, бул жерде жакшы жана залалдуу түзүлүштөрдү дифференциациялоо керек, бул, адатта, эң жакшы контрастты жана мейкиндикти талап кылат. Ушул сыяктуу корутундулар башка көптөгөн ички органдарды изилдөөдө пайдалуу болушу мүмкүн.
Стоматологияда УЗИди колдонуу
Ультрадыбыс стоматологияда да өз жолун тапты, мында таштарды кетирүү үчүн колдонулат. Бул тез, кансыз жана оорутпай бляшкалар менен таштарды алып салууга мүмкүндүк берет. Ошол эле учурда ооздун былжыр чел кабыгы жабыркабайт, көңдөйдүн “чөнтөктөрү” дезинфекцияланат. Ооругандын ордуна оорулуу жылуулукту сезет.
