Ultraääni
Wikipedia
Ultraääni on mekaanista aaltoliikettä eli akustista värähtelyä, jonka taajuus on ihmisen korvan kuuloalueen yläpuolella (> 20 kHz). Nykyisillä laitteilla voidaan ultraääntä kehittää aina 1.000 MHz taajuuteen saakka. Ultraääni noudattaa yleisiä aaltoliikkeen lainalaisuuksia, mutta poikkeaa sähkömagneettisesta säteilystä siinä, että se tarvitsee edetäkseen väliaineen. Ultraääni ei etene lainkaan tyhjiössä ja vaimenee kaasuissakin nopeasti - etenkin korkeilla taajuuksilla (> 1 MHz) - mutta etenee hyvin nesteissä ja useimmissa kiinteissä aineissa.
Kaasuissa ja nesteissä ultraääni etenee vain pitkittäisenä aaltoliikkeenä, poikittainen aaltoliike vaimenee nopeasti. Pitkittäinen aaltoliike on värähtelyn tahdissa syntyviä harventumia ja tihentymiä aineen molekyylirakenteessa. Partikkelien liikkeet ovat hyvin pieniä vaikka ultraäänen teho ja paine-erot olisivat suuriakin.
Kiinteissä aineissa ultraääni etenee sekä pitkittäisinä että poikittaisina aaltoina. Kiinteän aineen ja kaasun tai nesteen rajapinnassa etenee myös pinta-aalto.
Lyhimmät ultraäänen aallonpituudet ovat verrattavissa näkyvän valon aallonpituuksiin, joten ultraäänillä on samankaltaisia ominaisuuksia kuin valolla esim. taittuminen, heijastuminen ja fokusoitavuus.
Yleisimpiä ultraääniä tuottavia laitteita ovat pietsosähköiset kiteet ohuina levyinä. Kun levyn pinnassa oleviin elektrodeihin tuodaan vaihtojännite, levy laajenee ja puristuu kokoon vaihtojännitteen tahdissa emittoiden ääniaaltoja.
Ultraääntä käytetään mm. ainetta rikkomattomassa tarkastuksessa (NDT eli Non-Destructive Testing) hitsausvirheiden mm. säröjen, liitosvikojen ja sulkeumien etsimisessä rakenteista ja hitseistä. Ultraäänellä voidaan myös mitata aineiden paksuuksia parhaimmillaan tuhannesosa millimetrin tarkkuudella.
Ultraääntä käytetään ns. ultraäänihitsauksessa myös muovien ja metallien hitsauksessa. Metallien ultraäänihitsauksella voidaan liittää nopeasti metallisia ja keraamisia materiaaleja. Menetelmä soveltuu myös eri sulamispisteen omaavien metallien liittämiseen. Tyypilliset sovellukset ovat sähkö- ja elektroniikkateollisuuden komponentit. Muoveilla ultraäänihitsaus soveltuu parhaiten termoplastisille muovilaaduille. Tyypillisimpiä ultraäänihitsauksen käyttäjiä ovat elektroniikka-, auto- ja pakkausteollisuus sekä leikkikaluvalmistajat.
Ultraäänipesussa puhdistuminen perustuu ultraäänen aiheuttamaan voimakkaaseen kavitaatioon. Pestävän kappaleen pinnassa syntyvät mikroskooppisen pienet kavitaatiokuplat saavat aikaan voimakkaita paineiskuja, jotka irrottavat tehokkaasti kaikkia epäpuhtauksia.
Lääketieteellisessä kuvantamisessa ultraääntä käytetään mm monien sisäelinten tutkimuksessa.
