ultrasuoni
ultrasuoni
Vibrazioni elastiche della materia con frequenze convenzionalmente comprese tra 20 kHz (limite di udibilità) e 1010 Hz (inizio del range degli ipersuoni). L’intervallo degli ultrasuoni copre quindi ca. 16 ottave, con lunghezze d’onda λ che dipendono dal mezzo. Nel caso di propagazione in aria (velocità media del suono pari a ca. 330 m/s), λ=(1,6÷0,3)·10−4 m; nel caso di propagazione nei liquidi (velocità media del suono pari a ca. 1200 m/s), λ=(6÷1,2)·10−4 m; nel caso di propagazione nei solidi (velocità media del suono pari a ca. 4000 m/s), λ=(20÷4)·10−4m. Le lunghezze d’onda più corte sono dunque dello stesso ordine di grandezza delle onde luminose. Nell’intervallo degli ultrasuoni valgono le stesse leggi valide per l’acustica udibile. Tuttavia, data la minore lunghezza d’onda e i maggiori gradienti di pressione, vi sono nuovi fenomeni di cui occorre tener conto, come quello della diffrazione della luce su onde ultrasoniche. Gli ultrasuoni vengono generati per mezzo di materiali piezoelettrici come il quarzo o il titanato di bario: in base al materiale scelto varia la frequenza di ultrasuoni, il tipo di propagazione nei materiali e la potenza dell’onda generata. La facilità di produzione degli ultrasuoni ha dato vita a una vasta serie di applicazioni. In generale, le applicazioni degli ultrasuoni possono dividersi, a seconda dell’ampiezza delle onde ultrasonore impiegate, in applicazioni di grande intensità (intensità maggiore di 1 W/cm2, che può arrivare fino a 104 W/cm2 nella saldatura dei metalli) e in applicazioni di piccola intensità. Esempi del primo tipo sono la saldatura dei materiali plastici, la pulitura con ultrasuoni, la manipolazione di cellule animali e vegetali. Esempi del secondo tipo sono l’ispezione non distruttiva di materiali saldati o sottoposti a sforzi, la caratterizzazione dei materiali, la microscopia acustica e l’ecografia ultrasonica. In particolare, la verifica dei materiali è una tecnica non distruttiva per scovare nei metalli la presenza di falle, rotture o altri difetti. Tale metodologia sfrutta la capacità degli ultrasuoni di propagarsi senza attenuazione e in linea retta all’interno di materiali omogenei e trova applicazione soprattutto in manufatti di grandi dimensioni, per i quali la diagnostica a raggi X non è praticabile.