Московская государственная академия ветеринарной медицины
и биотехнологии К.И. Скрябина
Кафедра физики и биофизики
Реферат
на тему:
«Ультразвук и его применение в ветеринарии»
Преподаватель:
Белановский А.С.
Москва 2005 г.
!!!Работа выполнена вручную, путем ручного набора текста без использования сканера.
При создании реферата использовались программы: MicrosoftOfficeXP:MicrosoftWordXP.
Содержание
Содержание 1
Биофизика ультразвука. 2
Получение и регистрация ультразвука 4
Взаимодействие ультразвука с веществом. 7
Применение ультразвука в ветеринарии 9
Ультразвуковая терапия 9
Ультразвуковая диагностика 10
Ультразвуковой эхо-метод. 10
Диагностика на основе эффекта Доплера 11
Заключение: 13
Литература 14
Биофизика ультразвука.
Ультразвуком принято называть упругие колебания и волны, частоты которых превышают частоты звука, воспринимаемого человеческим ухом. Такое определение сложилось исторически, но эта граница – 20 кГц – является условной, так как есть люди, воспринимающие частоты в 25 кГц, а есть те, которые не слышат звуки с частотами в 10 кГц. Поэтому официально принятая граница ультразвука не 20 кГц, а 11,12 кГц. Это нижняя граница ультразвука, а верхняя его граница обуславливается физической природой упругих волн, которые могут распространятся в среде лишь при условии, что длина волны больше средней длины свободного пробега молекул в газах или межатомных расстояний в жидкостях и твердых телах. Поэтому в газах верхнюю границу ультразвуковых волн определяют из приблизительного равенства длины звуковой волны и средней длины пробега молекул газа
( ≈ 10‾6), что дает частоту порядка 1 ГГц ( 109 Гц). Расстояние между атомами и молекулами в кристаллической решетке твердого тела примерно равно 10‾10. Считая, что и длина волны ультразвука такого же порядка величины, получаем частоту 1013 Гц. Упругие волны с частотами более 1 ГГц называют гиперзвуком.
Ультразвуковые волны по своей природе не отличаются от волн слышимого диапазона или инфразвука, и распространение ультразвука подчиняется законам общим для всех акустических волн. Это законы отражения, преломления, рассеивания и другие. Скорости распространения ультразвуковых волн примерно такие же как и скорости слышимого звука, а поэтому длины ультразвуковых волн значительно меньше. Так, при распространении в воде ( С = 1500м/с) ультразвука с частотой 1 МГц длина волны λ = 1500/106 = 1,5 ∙ 10‾3 = 1,5мм. Благодаря малой длине волны дифракция ультразвука происходит на объектах меньших размеров, чем для слышимого звука. Поэтому во многих случаях к ультразвуку можно применять законы геометрической оптики и изготавливать ультразвуковые фокусирующие системы: выпуклые и вогнутые зеркала и линзы, которые используют для получения звуковых изображений в системах звукозаписи и акустической голографии. Помимо этого, фокусировка ультразвука позволяет концентрировать звуковую энергию, получая при этом большие интенсивности.
Поглощение ультразвука в веществе, даже в воздухе, весьма значительно, что обусловлено его малой длиной волны. Однако, как и для обычного звука, затухание ультразвука определяется не только его поглощением, но т отражением на границах раздела сред, отличающихся своими акустическими сопротивлениями. Этот фактор имеет большое значение при распространении ультразвука в живых организмах, ткани которых обладают самыми различными акустическими сопротивлениями. Так как акустическое сопротивление биологических тканей в среднем в сотни раз превышает акустическое сопротивление воздуха, то на границе воздух – ткань происходит практически полное отражение ультразвука. Это создает определенные трудности при ультразвуковой терапии, так как слой воздуха всего в 0,01 мм между вибратором и кожей является непреодолимым препятствием для ультразвука. Поскольку избежать прослоек воздуха между кожей и излучателем невозможно, для заполнения имеющихся между ними неровностей используют специальные контактные вещества, которые должны удовлетворять определенным требованиям:
● иметь акустическое сопротивление близкое к сопротивлениям Кижи и излучателя
● обладать малым коэффициентом поглощения ультразвука
● иметь значительную вязкость
● хорошо смачивать кожу
● быть нетоксичными для организма
В качестве контактных веществ обычно используют вазелиновое масло, глицерин, ланолин и даже воду.