Magyarország, 1971. január-június (8. évfolyam, 1-26. szám)
1971-01-17 / 3. szám
Jáva szigetén jól ismerik a „földrengés virágát”, amely a vulkánok oldalában nő, és mindig vulkánkitörés előtt borul virágba. A kutatók értetlenül álltak eddig e különös szeizmográffal szemben. Most az ultrahangos kapillaritás felfedezése fényt derített a rejtélyre. Minden vulkánkitörés mikro-földrengések sorozatával kezdődik, s a szóban forgó primulafaj ezeket a hallhatatlan rezgéseket „érzi meg”. Megnövekszik sejtjeinek áteresztőképessége, felgyorsul anyagcseréje, s kivirul. J. G. Konovalov szovjet akadémikus laboratóriumában a virággal végzett ultrahangos ellenőrző kísérletek szemmel láthatóan igazolták a magyarázatot. Kapilláris jelenség Az utóbbi idők legérdekesebb felfedezése a hallhatatlan hangok birodalmában kétségtelenül az „ultrahangos kapilláris jelenség”. Az alapkísérlet mindenki számára ismerős. Ha vízzel töltött edénybe vékony üvegcsövet állítanak, a hajszálcsövesség (a kapillaritás) törvénye szerint a víz magasabbra kúszik az üvegcső belsejében, mint a környező víz szintje. Ámde amikor nemrégiben a belorusz fizikotechnikai intézetben elvégezték ezt a kísérletet, különös dolog történt: az 1 milliméteres belső átmérőjű csőben a víz nem állapodott meg 3 centiméter magasságban, mint ahogyan normális esetben várható lett volna, hanem sebesen kúszott tovább, s csak 13 centiméter magasságban pihent meg. A furcsa jelenség nem lepte meg a kutatókat, csak igazolta feltevésüket. A víztartó edény alján ugyanis ultrahangsugárzó tekercset helyeztek el, s arra számítottak, hogy a hallhatatlan hangok valamilyen módon fürgébb mozgásra késztetik a kapillárisban felkapaszkodó vizet. Ezután Konovalov akadémikus vezetésével alaposabb vizsgálatba fogtak, hogy felderítsék az ultrahang serkentő hatásának legkedvezőbb feltételeit. 0,01—2 milliméter átmérőjű hajszálcsövek sorával végezték el a kísérleteket, s kiderült, hogy a víz a 0,6—0,7 milliméteres kapillárisban kúszik a legmagasabbra, másodpercenként 12—13 centiméteres sebességgel. Konovalov akadémikus úgy járt, mint az aranyásó, akinek csákányütése nyomán nem arany, hanem sokkal drágább kincsűolaj bukkant a felszínre. A forgácsoló megmunkálás egyik apró problémáját kutatta először: hogyan áramlik a hűtő-kenő folyadék a munkadarabnak arra a részére, ahová a kapilláris erő önmagában már nem tudná eljuttatni. Így vetődött fel benne a gondolat, hogy csak a munkadarab rezgése válthatja ki a jelenséget, s nyilván a legmagasabb frekvenciájú rezgések, az ultrahangok „tolják előre” a hajszálcsövekben a kenő folyadékot. Ez a következtetés vezetett azután a meghökkentő kísérlethez, amely az ultrahangok új hatását tárta fel. Bebizonyosodott, hogy az ultrahang 40—50-szeresére növeli a folyadék sebességét a kapillárisokban, s a jelenség az egész élő és élettelen természet kapillárisaival kapcsolatos — írta Konovalov, és munkatársaival széles körű kutatásba kezdett, hogyan lehetne hasznosítani a hallhatatlan hangok „serkentő” hatását a tudomány és a technika különböző területein. Ezen az elven oldották meg a Gorkij autógyárban a Volga gépkocsik fémkerámia-perselyeinek olajjal való gyors átitatását a futószalagos gyártás keretében. Az ultrahangos kapilláris jelenség felhasználásával dolgozta ki V. N. Podurajev a vibrofúrás elvét: a kenőanyag felgyorsított áramlása folytán körülbelül hússzoros fúrási sebesség érhető el. Ugyancsak ultrahangokkal sikerült az egyik belorusz gépgyárban a többszörösére növelni a ragasztottfémalkatrészek kötésének szilárdságát. A nagyszerű felismerés nemcsak számos technológiai folyamatban alkalmazható, hanem hasznos elmélet lehet rejtélyesnek tűnő élettani jelenségek magyarázatában is. Az ultrahangtechnika világszerte hódít, kivált a roncsolásmentes anyagvizsgálat területén. Az amerikai Lockheed repülőgépgyárban vízbe merített modelleket „világítanak át” ultrahangokkal, így keresik a próbákon „meggyötört” prototípus rejtett szerkezeti hibáit. Ilyen vizsgálatokat sok helyütt végeznek, a gyár szakemberei azonban különleges képernyőt dolgoztak ki az ultrahangok láthatóvá tételére. Láthatóvá válik Mindenekelőtt olyan hangelnyelő lemezt készítettek, amelynek különböző pontjai annál erősebben melegednek fel, minél több hangenergiát nyelnek el. Minthogy a vizsgált modellen áthaladó ultrahangok az anyagszerkezeti hibahatáron veszítenek energiájukból, a képernyővel felfogott energiaeloszlás az anyag szerkezetét rajzolja fel. A keletkező hőtérképet azonban még láthatóvá kellett tenni. Ezért a képernyőt folyékony kristállyal, olyan szerves anyaggal vonták be, amely bizonyos hőmérséklet felett áttetsző folyadékként viselkedik, de színe a hőmérséklet szerint változik. A folyadékfilm rendkívül érzékeny a legkisebb hőmérsékletkülönbségre is, így az elnyelt ultrahangok eloszlása közvetlenül színes kép alakjában jelenik meg a képernyőn. Az AGIS-rendszerhez nagy reményeket fűznek a szakemberek, mert sokoldalúbban és veszélytelenebből használható, mint a hagyományos röntgenátvilágítási módszerek. Különböző mérések elvégzéséhez nincs mindig szükség az ultrahangok láthatóvá tételére. Sokszor elég csupán olyan „fülelő” készülék is, amely meghallja az emberi fül számára túlságosan magas rezgésszámú hangokat. Ilyen alapon az Edison Instruments mérnökei sikerrel oldották meg csövekben áramló folyadékok és gázok sebességének mérését. Csupán a cső oldalához kell szorítani a készülék ultrahangérzékelő mikrofonját, s a műszer azonnal számszerűen jelzi az anyag haladási sebességét, amiből közvetlenül kiszámítható az átáramló anyag mennyisége is. A készülék a súrlódó, örvénylő anyagban keletkező ultrahangrezgéseket „hallgatja”, s egyszázalékos pontossággal állapítja meg az áramlás sebességét. Az emberi test „csőhálózata” is ellenőrizhető ultrahangok segítségével. Egy Arteriasonde nevű készülék a felkarra csatolva ultrahang-impulzusokat küld a főverőér felé, majd a visszaérkező hanghullámok piezo-elektromos kristályokat rezegtetnek meg, így végül villamos jelek jutnak a készülékbe, amely rendkívül nagy pontossággal jelzi a vizsgált személy vérnyomását. Különösen sokkos állapotban hasznos ez, mert ilyenkor a vérnyomás oly alacsony, hogy csak az ultrahangos mérés ad pontos értéket. Térbeli hangkép Ismeretes, ha a búvárok nagy vízmélységből gyorsan emelkednek a felszínre, a vérben oldott nitrogén buborékok alakjában kiválik, és halálos „nitrogénmámort” okozhat. R. G. Buckles és C. Knox amerikai fizikusok olyan berendezést szerkesztettek az efféle veszély idejekorán való felismerésére, amely ultrahangokkal vizsgálja az élő szöveteket. A vízbe merített végtag ereiben a buborékok jobban elnyelik az ultrahangokat, mint a környező szövetek, így a vízfelszínen szabad szemmel láthatatlan hullámok alakjában jelenik meg az „átvilágított” testrész hangképe. Hélium-neon lézer segítségével a buborékok láthatóvá is tehetők egy képernyőn A nagy rezgésszámú hangok tehát olyasmit „látnak meg”, amire az emberi szem nem képes. Lényegében ez az alapjuk azoknak a kísérleteknek is, amelyek hangképek formájában igyekeznek visszaadni a világtalan emberek látását. A sokféle kísérleti vakvezető készülék között a legfrissebb újdonság L. Kay angol professzor ultrahangos szemüvege, amely a korábbi készülékekhez hasonlóan a kibocsátott és visszaérkező ultrahang-impulzusok időkülönbsége révén tájékoztat az akadályok távolságáról, csakhogy most a hallható hangokká alakított távolságjelzés sokkal finomabb. Az összetett hangrezgés a tárgy felületének érdességéről is informál, tehát hallással is megkülönböztethető például egy fatörzs és egy álló ember. A vakvezető szemüvegben két érzékelő helyezkedik el, így a világtalan szinte térbeli hangképet kap, s néhány napos gyakorlás után két egymás mellett álló tárgy helyzetét, sőt egymáshoz képest a mozgásukat is megállapíthatja. Csonthegesztés Ha az ultrahang ilyen sokoldalú, nem lehetne-e csontok öszszehegesztésére is felhasználni? — tette fel magának a bizarr kérdést V. Poljakov szovjet profeszszor, s az első kísérletek igazolták fantasztikus elképzelését. Már több mint 150 ultrahangos műtétet végeztek el a moszkvai orvostovábbképző intézet traumatológiai tanszékén. Különleges műanyagragasztóval kenik be a törési felületeket, majd nagyfrekvenciás ultrahanggal kezelik. A hegesztési varrat szilárdan rögzíti a csontvégeket, felszívódása után pedig csontszövet tölti ki a helyét. A műtét mindössze néhány percig tart, s egy hét múltán a beteg gyógyultan távozhat. A kísérleti alapon kidolgozott csonthegesztési módszer sikere alighanem az ultrahangos kapilláris jelenségre vezethető vissza. Talán itt is annak köszönhető az erős kötés, hogy az ultrahang hatására a műanyag mélyen felszívódik a porózus csontszövetbe. Ez a kérdés azonban még tisztázásra vár. GREGUSS FERENC MAGYARORSZÁG 1971 3 Ultrahangtechnika Sebesen kúszott tovább A földrengés virága Arteriasonde, vakvezető Műtét percek alatt FAGYASZTOTT HAL ULTRAHANGOS MINŐSÉGELLENŐRZÉSE Szilárdan rögzíti a csontvégeket