מבוא לקוויטציה אולטרסאונד

קוויטציה אולטראסונית מתייחסת לתהליך הדינמי של צמיחה וקריסה של בועות קוויטציה של גרעיני מיקרו גז הקיימות בנוזלים, אשר רוטטות תחת פעולת גלי קול ומתרחשות כאשר לחץ הקול מגיע לערך מסוים. לאחר שלושה שלבים של קוויטציה היווצרות בועות, צמיחה וקריסה חמורה.
כאשר מיכל מלא בנוזל מוזן לתוך מנקה קולי, נוצרות עשרות אלפי בועות זעירות, הידועות כבועות קוויטציה, עקב רטט הנוזל. בועות אלו גדלות באזור הלחץ השלילי הנוצר על ידי התפשטות אורכית של אולטרסאונד, ונסגרות במהירות באזור הלחץ החיובי, וכך נדחסות ונמתחות בלחצים חיוביים ושליליים לסירוגין. ברגע שבו בועה נדחסת עד שהיא מתמוטטת, נוצר לחץ מיידי עצום, המגיע בדרך כלל לעשרות עד מאות מגה-פסקל.
סוסליק וחב'. נמדד שקאוויטציה יכולה להעלות את הטמפרטורה של אזור התגובה של שלב הגז לסביבות 5200 K, את הטמפרטורה האפקטיבית של אזור התגובה של שלב הנוזל לסביבות 1900 K, ואת הלחץ המקומי לסביבות 5.5O5 × 10 kPa, עם שינוי טמפרטורה קצב של עד 10. K/s, מלווה בגלי הלם חזקים ובסילוני מיקרו במהירויות של עד 400 קמ"ש. לחץ מיידי עצום זה עלול לגרום לנזק מהיר למשטח המוצק התלוי בנוזל.
קוויטציה אולטראסונית מחולקת בדרך כלל לשני סוגים: קוויטציה במצב יציב וקוויטציה חולפת:
קוויטציה במצב יציב מתייחסת לבועות הקוויטציה הנוצרות בעוצמת קול נמוכה (בדרך כלל פחות מ-10 ואט/ס"מ), שגודלן מתנודד קרוב לגודל שיווי המשקל שלה, ויוצר מחזורים של מספר מחזורים. כאשר הוא מורחב כך שתדר התהודה שלו יהיה שווה לתדירות גלי הקול, מתרחש צימוד באנרגיה גבוהה בין שדה הקול לבועה, וכתוצאה מכך לקוויטציה משמעותית.
קוויטציה חולפת מתייחסת לבועות קוויטציה בעלות תוחלת חיים קצרה יותר (המתרחשת לרוב בתוך מחזור גלי קול אחד) הנוצרות תחת פעולה של עוצמת קול גדולה (בדרך כלל גדולה מ-1 W/cm).

笔记