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

Next