دانلود پایان نامه درمورد کاربردهای پزشکی، جنگ جهانی دوم، عملیات نفوذ

دانلود پایان نامه ارشد

مسیر کشتی ها استفاده می‌شد. این تکنیک در زمان جنگ جهانی دوم تکمیل گردید و بعدها بطور گسترده‌ای در صنعت این کشور برای آشکار سازی شکافها در فلزات و سایر موارد مورد استفاده قرار می‌گرفت. از کاربرد بخصوصی که انعکاس صوت در جنگ و صنعت داشت صوت‌یاب به علم پزشکی وارد شد و تبدیل به یک وسیله تشخیصی بزرگ در علم پزشکی گردید.
علی رغم سابقه طولانی مطالعه و تحقیق در علم صوت، کاربرد نوین امواج مافوق صوتی تنها در اوایل قرن 20 آغاز گردید. در سال 1929. م دو دانشمند به نام های لوکولوف27 و مالهاوزر28 از امواج فرا صوت برای بازرسی مواد استفاده کردند “هنرور،1384”. در ادامه در مقیاس صنعتی در سال 1943. م دستگاه بازرسی فراصوتی ابداع و مورد استفاده قرار گرفت. اما استفاده از آزمون فراصوتی از دهه 1950 توسعه یافته و شاهد پیشرفت های قابل توجهی بود “Albert.s.1991”.

2- 5- 1 امواج مافوق صوت چیست؟
امواج مافوق صوت عبارت است از کاربرد امواج مکانیکی- صوتی با فرکانسی بالاتر از حد شنوایی انسان در محدوده فرکانس 10 الی 20 کیلو هرتز می باشد.
امروزه از لغت مگاسونیک29 برای امواج با محدوده فرکانسی بالاتر از 1000 مگاهرتز استفاده می شود “عصارزادگان-ملاحسینی،1388،ص 29 ، 38”.
امواج مختلفی می توانند در آزمون های فرا صوتی مورد استفاده قرار گیرند. معمولا امواج طولی و عرضی به طور معمول در آزمون های فرا صوتی مورد استفاده قرار گیرند “Larnpman and Zorc.1989”. البته می توان از امواج سطحی (امواج ریلی) نیز در آزمون های فراصوتی استفاده نمود. ولی این امواج قادر به شناسایی عیوب یا فازها در سطوح زیرین قطعات تحت آزمون نمی باشد. روش های مختلفی برای آزمون ههای فرا صوتی مورد استفاده قرار می گیرند. در این میان روش های تماسی و روش غوطه وری شایعترین روش آزمون فراصوتی می باشد “Lawrence . C.L.1989”.
یکی از کاربردهای مهم امواج مافوق صوت، استفاده از ضربه های ناشی از کاویتاسیون30 ایجاد شده توسط آن در فرآیند شستشوی مافوق صوت می باشد “عصارزادگان- ملاحسینی،1388، ص 29 ، 38″. وقتی این امواج در محیطی مثل آب پخش می شود یک الگوی تکرار متراکم شدن و کاهش تراکم به علت حرکت موج صورت در نواحی با فشار پایین شکل می گیرد. به علت کاهش فشار، حباب های بسیار ریزی ایجاد شده و می ترکد. این حباب های ریز به کاویتاسیون معروف هستند” Laborde. J.1998″.
اصول کلی این روش مبتنی بر غوطه وری قطعات مورد نظر در یک مایع واسطه می باشد که این مایع توسط یک مولد امواج مافوق صوت با فرکانس و شدت بسیار بالایی مرتعش شده و کاویتاسون به وجود آمده است. در این پدیده به خاطر خلاء نسبی، جوشش حجمی ولی مدون افزایش دمای مایع صورت می پذیرد، هرچند هنگام برگشت سطح و ایجاد موج فشار، دمای محلی در حد و ابعاد ملکولی و در نزدیکی محل ترکیدن حباب بسیار زیاد است. محاسبات نشان می دهد که در این محل، دمایی بیش از 5500 درجه سانتی گراد و فشاری بیش از 67 مگا پاسکال تولید می شود. از طرف ديگر اگر حركت نسبي با مشخصات فوق ميان دو سطح جامد برقرار شود ازدياد دما باعث جوش خوردن دو سطح به يكديگر مي‌شود كه جوشکاری مافوق صوت 31 مي‌باشد “عصارزادگان،1388،ص 29 ، 38”.

شکل 2- 1.محدوده فرکانس امواج مافوق صوت

2- 5- 2 حسگرهای دستگاه مافوق صوت
برای استفاده از امواج مافوق صوت از حسگرهایی استفاده می شود که این حسگرها بر اساس محدوده فرکانسی خود به دو دسته صنعتی و غیر صنعتی تقسیم بندی می شوند. حسگرهای مافوق صوت غیر صنعتی در محدوده فرکانسی کیلو هرتز 40 می باشند.
امواج مافوق صوت بر حسب توان، در کاربرد های صنعتی بر دو دسته توان کم و توان بالا تقسیم می شوند. از امواج مافوق صوت توان کم برای بررسی ساختاری مواد، کاربردهای پزشکی و ارزیابی های غیر مخرب استفاده می شود. حال آنکه امواج مافوق صوت توان بالا در فرآیندهایی همچون ماشین کاری، جوشکاری، شکل دهی و… کارایی دارد. در کاربردهای گوناگون، دامنه موج و فرکانس امواج مافوق صوت جز مشخصات منبع مافوق صوت است “Cheek.J. D.N.2002”.
حسگرهای مافوق صوت معمولا دارای یک فرستنده و یک گیرنده مافوق صوت هستند. امواج فرستاده شده از حسگر پس از برخورد با یک مانع به حسگر بر می گردند و توسط گیرنده حسگر دریافت می شوند. از این طریق و با در نظر گرفتن زمان بازگشت موج و کیفیت امواج بازتابی می توان به اطلاعاتی راجع به عمق، نوع و سرعت مانع به دست آورد. حسگرهای فرا صوت مزیتهای فراوانی دارند مانند نویز پذیری کم، استفاده در شرایط نوری مختلف و…
امواج فرا صوت همانند امواج دیگر خواص شکست، پراش، انعكاس، نفوذ، بازتاب و عبور دارند. این امواج به سه روش مکانیکی، مغناطیسی و الکتریکی ایجاد می شوند. دستگاه هاي مافوق صوت معمولا از سه بخش كلي تشكيل مي‌شوند 1- مبدل 2- بوستر 3- تقويت كننده. مبدل نقش توليد امواج مكانيكي و تبديل انرژي الكتريكي به مكانيكي را دارد، بوستر و تقويت كننده نيز وظيفه انتقال و تقويت دامنه حركت و رساندن آن به مصرف كننده را به عهده دارند “عصار زادگان- ملاحسینی،1388، ص 29 ، 38”.

2- 5- 3 کاربردهای امواج مافوق صوت
امروزه تکنولوژی مافوق صوت در بسیاری از صنایع و فنون گوناگون کاربردهای قابل توجهی دارد. در اینجا به برخی از آنها اشاره شده است :
یکی از مهم ترین کاربردهای امواج مافوق صوت در شستشوی با امواج مافوق صوت است. برای این کار قطعه مورد نظر برای شستشو در مایعی که معمولا آب است، غوطه ور می کنند. مایعی که قطعه در آن غوطه ور است با فرکانس و شدت بسیار بالایی به ارتعاش در می آید و این ارتعاشات منجر به مرتعش شدن قطعه درون مایع شده و آلودگیها را از آن جدا می کند .
هم چنین به منظور اتصال قطعات پلاستیکی، پلاستیکی به فلزات و به طور کل، جوش و اتصال مواد غیر هم جنس از امواج مافوق صوت استفاده می شود. در این نوع جوشکاری با قرار دادن قطعات در معرض حرکت ارتعاشی با فرکانس ثابت حرارت داده می شوند و به هم متصل می شوند و یا به اصطلاح جوش می خورند .
جالب است بدانید از امواج مافوق صوت در پزشکی نیز استفاده های فراوانی می شود. از جمله می توان به جراحی توسط چاقوی مافوق صوت ، تخریب سلول های بدخیم، عمل آب مروارید چشم، پیشگیری از پوسیدگی، جرم گیری و عصب کشی دندان ها، شکستن سنگ کلیه، مثانه و کبد، برداشتن چربی اضافی بدن32، برداشتن بافت های مرده و مواد خارجی زخم و هم چنین استفاده در سونوگرافی اشاره کرد .
صوت پدیده ای فیزیکی است که انرژی را از یک نقطه به نقطه دیگر منتقل می کند. به همین دلیل، صوت مشابه یک پرتو است. با این حال، صوت با پرتو تفاوت دارد چرا که تنها می تواند از طریق محیط های مادی انتقال یابد و همانند یک پرتو از خلاء عبور نمی کند. دلیل این مسأله انتقال صوت از طریق به ارتعاش در آوردن محیط مادی است؛ از این رو اگر ماده ای وجود نداشته باشد، چیزی نیست که به ارتعاش در آید و انرژی را انتقال دهد.
یکی از رشته هایی که در آن از امواج آلتراسونیک می توان به خوبی استفاده نمود، شیمی است. امروزه محققین و پژوهشگران این شاخه علمی توجه خاص و ویژه ای را نسبت به کاربردهای امواج التراسونیک معطوف داشته اند. شاهد این مدعا ظهور شاخه های جدیدی موسوم به ” سونو شیمی” 33و “سونو الکتروشیمی”34 طی چند دهه گذشته می باشد. امواج آلتراسونیک با توجه به خواص منحصر به فرد خود و توانایی ایجاد پدیده کاویتاسیون در مایعات، جایگاه ویژه ای در پیشبرد و تسریع واکنش های شیمیایی دارند. همچنین استفاده از این امواج می تواند باعث تسهیل و ساده شدن شرایط بسیاری از واکنش های شیمیایی شود که در دما و فشار بالا انجام می شوند. از سوی دیگر، این امواج در شناسایی مواد مختلف نیز کاربرد دارند که از آن تحت عنوان sono luminescenc یاد می شود. یکی دیگر از کاربردهای امواج آلتراسونیک که مورد توجه بسیاری از پژوهشگران قرار گرفته است، استفاده از این امواج در تولید مواد نانو و یا فرآوری این مواد است. همچنین استفاده از امواج آلتراسونیک می تواند باعث بهبود بازده واکنش های کاتالیزوری نیز بشود “عصارزادگان- ملاحسینی،1388، ص 29 ، 38”.

2- 5- 4 اساس کار امواج مافوق صوت در رنگرزی منسوجات
يك فشردگي35 یا ترقيق36 (حجم) در طي هر دوره موج وجود دارد. وقتي امواج مافوق صوت در يك سيستم مايع37 جذب مي شوند، پديده ايجاد حباب روي مي دهد، كه متبادل38 تشكيل موج39 است و در پي آن نوسان و از هم پاشيدگي حباب هاي كوچك اتفاق مي افتد. در طي ترقيق قسمتي از چرخه موج، مولكول هاي گاز حل شده به عنوان مركز شارژ شده اي براي تشكيل حباب جديد عمل مي نمايد، كه قطر اين حباب ها مي تواند به آرامي به حدود 1/0 سانتی متر نیز برسد که این حباب ها به هنگام تراکم دوباره موج، می ترکند.

2- 5- 5 منبع امواج مافوق صوت
1- مبدلهای مکانیک40
2- مبدل های فیزوالکتریک41
3- مبدل های مغناطیسی42
4- حفره سازی(حباب سازی) 43

2- 5- 6 رنگرزی به کمک امواج مافوق صوت
استفاده از سیستم مافوق صوت در رنگرزی منسوجات می تواند به صورت زیر توضیح داده شود:
وقتي امواج مافوق صوت در سيستم مايع جذب مي شوند پديده ايجاد حباب روي مي دهد. ايجاد حباب و متلاشي شدن آن مي تواند گازهاي گير افتاده را از مايع يا سطوح خلل وفرج دار منسوجات يا مواد رنگزا آزاد نمايد. تاثير امواج مافوق صوت روي رنگرزي به سه طريق زیر خواهد بود :
1- انتشار:44 شكسته شدن تجمعات مولکولی با وزن بالا که باعث انتشار يكنواخت مواد در سطح حمام كالا مي شود.
2- دفع گازها:45 رها شدن گازهاي گير افتاده يا مولكول هاي هوا از سطوح خلل و فرج دار ليف به مايع و حباب های آزاد شده.
3- نفوذ :46 تسریع بخشيدن به نرخ نفوذ رنگ به داخل ليف با رخنه به داخل لايه محافظ ليف و تسريع در بر هم کنش بین رنگ و لیف.

2- 5- 6- 1 مکانیزم نفوذ
نفوذ رنگ به داخل ليف در محدوده امواج مافوق صوت افزايش مي يابد. سرعت نفوذ رنگ به داخل ليف بسته به سايز مولكول رنگ و حالت فيزيكي ليف دارد، به عنوان مثال، هرچه مولكول رنگ كوچكتر و تورم ليف بيشتر باشد، تحرك مولكول هاي رنگ بيشتر و مولکول ها سریعتر می توانند به داخل لیف نفوذ نمایند.
تاثيرات انتشار و دفع گازها بافعاليت مكانيكي فرآيند تخريب حباب افزايش مي يابد. در حالي كه تأثير عملیات نفوذ ناشي از فعاليت مكانيكي و حرارت سطح ليف خواهد بود. وقتي رنگزا قابل حل در آب باشد.، فرآيند مافوق صوت بيشتر از نقش يك تحريك كننده مكانيكي عمل مي نمايد، در حالي كه براي پيگمنت ها، كه در آب قابل حل نيستند، نقش اولتر اسوند انتشار پيگمنت ها (جلوگيري از تجمع ) و نفوذ آنها خواهد بود كه اين امر با روش هاي مرسوم قابل دستيابي نيست . نتايج رنگرزي متأثر از فركانس تابش امواج مافوق صوت استفاده شده خواهد بود. پرتو افكني در فركانس هاي خيلي پايين در محدوده cps 50 تا100 تاثير چنداني ايجاد نخواهد كرد. فركانس هاي در محدوده بين 22 تا 175 کیلو هرتز بيشترين تأثير ها را در آزمايشات نشان داده است و بيشترين تأثير براي ابريشم، پشم و نایلون گزارش شده است.
فاكتور ديگري كه مي تواند بر نفوذ رنگ بداخل ليف تأثير گذارد كيفيت فعاليت آن مي باشد. رنگ به داخل منافذ ليف نفوذ مي كند، كه قبل از آن پر از آب بوده و همزمان مولكول رنگ توسط ماكرو مولكول هاي مجاور نيز به خود جذب مي شود. بدليل اين جذب فقط يك بخش كوچكي از رنگ مي تواند به صورت آزادانه بداخل ليف (منافذ ) وارد شود. مولكول هاي رنگ بيشترين زمان خود را به حركت (ارتعاش) داخل و خارج شدن به منافذ مي گذرانند قبل از اينكه روي سطح ليف جذب گردند. به دليل همزمان بودن جذب سطحي و نفوذ، با كاهش نرخ جذب سطحي نفوذ نيز كاهش مي يابد. هرچند بدليل نيروي حباب زايي زياد در محدوده امواج مافوق صوت مولكول هاي رنگ به سطح الياف با سرعت سريع تر وارد مي گردند چرا كه آنها انرژي جنبشي بيشتري را دريافت مي كنند. رنگ مي بايست براي نفوذ در حالت فعال شده باشد. اين حالت با انرژي امواج مافوق صوت حاصل مي

پایان نامه
Previous Entries دانلود پایان نامه درمورد جنگ جهانی اول، دی اکسید کربن، صنایع غذایی Next Entries دانلود پایان نامه درمورد محیط زیست، رقابت پذیری، رونق اقتصادی