超聲波在介質中傳播的什麼波

Ⅰ 超聲波治療的物理特性

超聲波與聲波的本質相同，都是物體的機械振動在彈性介質中傳播所形成的機械振動波。 1.因聲波是物質傳播能的一種形式，所以其傳播必須依賴介質，而在真空中則不能傳播，此與光波、電磁波不同。
2.超聲波向周圍介質傳播時，產生一種疏密的波形。這種連續的壓縮層和稀疏層交替形成的彈性波和聲源振盪的方向一致，是一種彈性縱波）。由於超聲波具有非常短的波長，可以聚集成狹小的發射線束而呈束狀直線播散，故傳播具有一定的方向性。
3.傳播速度聲波的傳播速度與介質的特性有關，而與聲波的頻率無關。聲波的傳播速度都隨介質溫度的上升而加快。
4.超聲的吸收與穿透：超聲在介質中傳播時，強度隨其傳播距離而減弱，這說明超聲能量被吸收，超聲的吸收與介質的密度、粘滯性、導熱性及超聲的頻率等有關。超聲在氣體中被吸收最大，液體中被吸收較小，固體中吸收最小，在空氣中的吸收系數比在水中約大一千倍。且介質的吸收系數又與超聲波頻率的平方成正比，因而高頻超聲在空氣中衰減異常劇烈，所以在治療中聲頭下雖是極小的空氣光泡，也應避免。
在實際工作中常用半價層或半吸收層來表明一種介質對超聲波的吸收能力。半吸收層是指超聲波在某種介質中衰減至原來能量的一半時的厚度。半吸收層厚度大，表示吸收能力弱，不同組織對同一頻率的超聲波其半吸收層值不同，如頻率300千赫的超聲波，肌肉半吸收層值為3.6厘米，脂肪為6.8厘米，肌肉加脂肪為4.9厘米。同一組織對不同頻率的超聲波吸收也不同，超聲頻率愈高吸收愈多，穿透愈淺，如90千周的超聲能穿透軟組織10厘米，1兆周的超聲將穿透5厘米，而4兆周的超聲只穿透1厘米深度。因此，常用於理療的超聲波選用8000千周/秒，穿透深度為5厘米左右。
5.折射、反射與聚焦：超聲波由一種介質傳播至另一種介質時，將在界面處一部分反射回第一種介質（反射），其餘透過界面進入第二種介質，但會發生傳播方向的偏轉（折射）。聲波在界面被反射的程度決定於兩種介質的聲阻差及入射角的角度。入射角越小，反射角就越小，超聲能量反射越少，作用效率越高。聲阻差越大，反射程度也越大，（介質的密度和聲速的乘積叫介質的聲阻）。
聲頭與空氣間反射近於100%，所以超聲治療時需用石臘油等作接觸劑，以減少反射。實驗證明，由聲頭進入組織的超聲能量只有35～40%，而60～65%被反射。由於空氣與組織間的反射，使大量超聲能喪失，所以超聲波不能通過肺和充氣的胃腸。
基於超聲傳播的反射、折射原理，採用透鏡及弧面反射而將聲束聚焦於焦點上以產生強大的能量，而治療某些疾病，如用集束超聲波破壞腦部腫瘤等 超聲波在介質中傳播的空間范圍即介質受到超聲振動能作用的區域叫超聲聲場。超聲因其頻率高，具有類似光線的束射特性，在接近聲頭的一段為幾乎平行的射束，稱之為近場區。其後射束開始擴散，稱之為遠場區。由於超聲場的這種特性，為克服能量分布的不均，在治療時聲頭應在治療部位緩慢地移動。
超聲聲場
描寫超聲聲場的主要物理量有聲壓和聲強。
1.聲壓：超聲波在介質中傳播時，介質質點在其平衡位置附近做往復運動，使介質內部發生有節律的疏密變化，這種疏密變化形成了壓力變化，即聲壓。代表超聲波的強度。聲壓與超聲波的頻率和振幅成正比，與聲阻成反比。
2. 聲強：為單位時間內聲能的強度，即在每秒內垂直通過每平方厘米面積的聲能。常用測量單位是瓦特/厘米2（W/cm2）。臨床常用治療劑量為3W/cm2以下。 超聲波在介質中傳播時，介質質點在其平衡位置附近作往復運動，使介質內部發生有節律的疏密變化，這種疏密變化形成了壓力變化，能對人體組織細胞產生微細按摩作用。微細按摩作用是超聲波治療疾病的最基本的機制。這種對細胞的微細按摩作用可以改變組織細胞的體積，減輕腫脹，改變膜的通透性，促進代謝物質的交換，改變細胞的功能，提高組織細胞的再生能力。所以治療某些局部循環障礙性疾病，如營養不良性潰瘍效果良好。有人觀察在超聲波的機械作用下，脊髓反射幅度降低，反射的傳遞受抑制，神經組織的生物電活性降低，因而超聲波有明顯鎮痛作用。超聲的機械作用還能使堅硬的結締組織延長、變軟，用於治療疤痕、粘連及硬皮症等。
可見，超聲波的機械作用可軟化組織、增強滲透、提高代謝、促進血液循環、刺激神經系統及細胞功能，因此有重要的治療意義，在超聲治療機理上占重要地位。 超聲波作用於機體時可產生熱，超聲波在機體內熱的形成，主要是組織吸收聲能的結果。其產熱有以下特點：
1.由於人體各組織對聲能的吸收量各有差異，因而產熱也不同。一般超聲波的熱作用以骨和結締組織為量顯著，脂肪與血液為最少。如在超聲波5W/cm2，1.5分鍾作用時，溫度上升在肌肉為1.1℃，在骨質則為5.9℃。
2.超聲波熱作用的獨特之處是除普便吸收之外，還可選擇性加熱，主要是在兩種不同介質的交界面上生熱較多，特別是在骨膜上可產生局部高熱。這在關節、韌帶等運動創傷的治療上有很大意義。所以超聲波的熱作用（不均勻加熱）與高頻是及其他物理因子所具有的彌漫性熱作用（均勻性加熱）是不同的。
3.超聲波產生的熱將有79－82%由血液循環帶走，18－21%由鄰近組織的熱傳導散布，因此當超聲波作用於缺少血循環的組織時，如眼的角膜、晶體、玻璃體、睾丸等則應十分注意產生過熱，以免發生損害 。 超聲波在液體介質中傳播時產生聲壓。當產生的負聲壓超過液體的內聚力時，液體中出現細小的空腔，即空化現象。空腔分為兩種，即穩定空腔和暫時空腔。
穩定空腔在聲壓的作用下來回振動，空腔周圍產生局部的單向的液體流動。這種非常小的液體流動叫做微流，在超聲波治療中起重要作用。微流可以改變細胞膜的通透性，改變膜兩側的鉀、鈣等離子的分布，因而加速組織修復的過程，改變神經的電活動，緩解疼痛。暫時的空腔在聲壓變化時破滅，產生高熱、高壓、發光、放電等現象，對機體有破壞作用。

Ⅱ 超聲波的工作原理是什麼

超聲波的工作原理

超聲波是一種機械波，其工作原理基於物理學中的波動原理。以下是關於超聲波工作原理的

一、超聲波的基本定義

超聲波是指頻率高於人耳所能聽到的最高頻率的聲波。其頻率通常高於20千赫茲。這種波在某些介質中傳播時，因其特殊的振動和波動特性，能夠產生一系列物理和化學效應。

二、超聲波的工作原理概述

超聲波的工作原理主要是利用介質中的振動能量傳遞。當超聲波在介質中傳播時，其高頻振動會引起介質中的分子產生相應的振動，這種振動通過介質傳播出去，形成聲波。超聲波的振動能量可以傳遞信息和能量，因此廣泛應用於醫療診斷、工業檢測、材料處理等領域。

三、超聲波的具體工作原理

超聲波的發生：超聲波通常由特定的設備產生，如超聲波發生器。這些設備通過電子方式產生高頻振動信號，然後將其轉換為機械振動，從而產生超聲波。

超聲波的傳播：產生的超聲波通過介質傳播。在介質中傳播時，超聲波會引起介質分子的振動，這種振動以波的形式傳播出去。

超聲波的接收：超聲波可以通過特定的接收器或感測器進行接收和檢測。接收器將接收到的超聲波信號轉換為電信號，然後進行處理和分析。

四、超聲波的應用領域

超聲波因其獨特的物理和化學效應，廣泛應用於醫療、工業、材料科學等領域。例如，在醫療領域，超聲波被用於診斷成像和治療；在工業領域，超聲波被用於檢測材料的缺陷和故障等。此外，超聲波還應用於聲學工程、海洋學等領域。

總結來說，超聲波的工作原理主要基於波動原理，通過介質中的分子振動傳遞能量和信息。其在不同領域的應用為人們提供了許多便利和效益。