В. Рачков - Чудесные кристаллы

Подобные ультразвуковые контролеры применяются и для проверки состояния твердых тел. Известно применение ультразвуковых колебаний для непрерывного наблюдения за отвердеванием и увеличением прочности бетонной кладки. Ценность этого способа в том, что нет необходимости для исследований этих процессов разрушать кладку, как это делалось раньше.

Ультразвук и пьезоэлектричество произвели переворот в технике пайки металлов. Беда заключалась в том, что многие цветные металлы, например алюминий, очень плохо паялись и сваривались. Всему виной была тонкая пленка окислов, образующаяся на поверхности металла. Но если паять под непрерывным воздействием ультразвука, то пленка окислов разрушается и не восстанавливается. Качество пайки в таких условиях отличное.

Способность разрушать поверхностные пленки и слои позволила применять ультразвук для очистки накипи в паровых котлах, а также для очистки подводной части корабля от нежелательных обрастаний.

Применяется ультразвук и в химической промышленности, где ультразвуковые колебания размельчают в порошок очень твердые тела.

В сельском хозяйстве ультразвук повышает всхожесть семян многих растений и ускоряет сроки их вызревания.

Разнообразное применение ультразвука в промышленности и народном хозяйстве привело к созданию новых конструкций пьезоэлектрических излучателей и приемников. Для усиления ультразвукового излучения в последнее время стали применять фокусирующие излучатели. Рабочей поверхностью таких излучателей является отрезок сферы или цилиндра из титаната бария (рис. 45). Ультразвуковые волны, излученные такой поверхностью, собираются вблизи центра сферы или оси цилиндра.

Сферические фокусирующие излучатели создают большое усиление ультразвука на небольшой поверхности. Они применяются в тех случаях, когда нужно воздействовать ультразвуком на небольшой и неподвижный предмет.

Цилиндрические излучатели дают меньшее усиление, зато излучение создается в виде полосы, длина которой равна длине цилиндра. Эти излучатели применяются в тех случаях, когда облучение необходимо производить в режиме потока. В этом случае обрабатываемая деталь по конвейеру проходит в полосе облучения.

Наряду с созданием новых конструкций излучателей разработаны новые пьезоэлектрические приемники ультразвука, позволяющие обнаружить и измерить ничтожные изменения звукового давления. Размеры пьезоэлектрических приемников могут быть самые различные.

Рассказ о содружестве ультразвука и пьезоэлектричества можно было бы продолжать еще долго. Мы остановимся лишь на одном замечательном достижении советской науки — ультразвуковом микроскопе.

Пожалуй, мало кому из вас не знаком оптический микроскоп. Но попробуйте с его помощью получить изображение предмета, скрытого от человеческого глаза толстым слоем непрозрачного вещества, или увидеть небольшой предмет в непрозрачной жидкости. Ясно, что для таких целей оптический микроскоп не подходит. Эту задачу успешно решает ультразвуковой микроскоп.

Изучая свойства ультразвука, ученые давно заметили, что с укорочением длины волны сходство ультразвуковых и световых волн возрастает. Ультразвуковая волна, так же как и световая, отражается и преломляется. Если световую волну можно сфокусировать в оптической линзе, то и ультразвук поддается фокусировке при помощи специальной ультразвуковой линзы. Такие линзы и применяются в ультразвуковом микроскопе для увеличения изображения.

Работу ультразвукового микроскопа можно объяснить следующим образом. Предмет, изображение которого мы хотим увеличить, помещен в сосуд с непрозрачной жидкостью (рис. 46). На него направлен пучок ультразвуковых волн, излучаемый пьезокварцевой пластинкой. Отраженные от предмета ультразвуковые волны фокусируются линзой и попадают на пьезокварцевую мозаику, составленную из множества приемников звука. Ультразвуковое изображение заставляет колебаться те приемники, которые попадают в зону изображения, причем интенсивность этих колебаний определяется интенсивностью соответствующей части изображения. Под воздействием этих колебаний на приемниках появятся электрические заряды.

Так акустическое изображение превращается в электрическое. Превратить же электрическое изображение в оптическое — задача телевидения.

По аналогии с обычным телевидением прибор, воспринимающий звуковое изображение и преобразующий его в электрическое, назвали ультразвуковым иконоскопом. Такой прибор впервые предложил советский ученый С. Я. Соколов. В настоящее время разработано несколько конструкций ультразвуковых иконоскопов, или, иначе, электронно-акустических преобразователей. Один из них показан на рис. 47.

При помощи ультразвукового микроскопа можно добиться увеличения изображения в сотни и даже тысячи раз. Качество изображения зависит от частоты ультразвука. Чем короче длина волны, тем больше разрешающая способность микроскопа, т. е. тем подробнее мы сможем рассмотреть увеличенное изображение.

Однако ультразвуковая микроскопия делает лишь первые шаги, не выходя из стадии лабораторных исследований. Но есть все основания надеяться, что этот метод будет быстро развиваться и совершенствоваться.

Все готово к старту космической ракеты. Проверены все приборы, двигатели. Космонавт занимает свое место. Еще мгновение — и ракета устремляется ввысь.

Несмотря на необычные условия, космонавт чувствует себя хорошо. Исправно работает и вся бортовая аппаратура космического корабля. Полет ракеты успешно продолжается.

Каким образом это стало известно нам, находящимся на Земле, от которой ракета удаляется на тысячи километров? Ведь для того чтобы знать состояние бортовой аппаратуры и тем более человека, необходимы многочисленные сведения о температуре, давлении, скорости, ускорении и т. д.