DEP0038952DA - Vorrichtung zum Verstärken und zum Richten von Ultraschallwellen - Google Patents

Description

Das Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung, durch welche der nutzbare Teil der erzeugten Ultraschallenergie verstärkt wird und die Ultraschallwellen gerichtet werden können.

Bekannt ist die Erzeugung von Ultraschallschwingungen durch Uebertragung elektrischer Schwingungen bzw. Impulse auf einen Ultraschallerzeuger wie z.B. kristallinischen Quarz, bei dem die piezoelektrischen Eigenschaften Anwendung gefunden haben oder Magnetostriktionsschallgeber. Ferner ist bekannt, dass die Richtung der erzeugten Ultraschallschwingungen durch das Vorsetzen geeigneter Formteile vor den Erzeuger verändert werden kann und die Wirkung dadurch auf einen einzigen Punkt oder aber auf eine bestimmte Fläche zur Anwendung gebracht werden kann.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Verstärkung und zum Richten von Ultraschallwellen. Dere Ultraschallerzeuger, z.B. ein Quarzkristall, befindet sich in einem Behälter zweckentsprechender Form und wird durch eine geeignete Halterung in seiner beabsichtigten Lage gehalten. Der Behälterraum ist mit einem schalleitenden bzw. schwingungstragenden Medium gefüllt. Die in dem Ultraschallerzeuger entstehenden Schwingungen werden in beiden Richtungen, senkrecht zur Schwingungsebene, auf das Medium übertragen. Auf der einen Seite, der Vorderseite, treffen die Schwingungen auf eine Abschlussplatte, deren Dicke und Form von der Schallfrequenz und dem Verwendungszweck abhängen und setzen diese in Ultraschallschwingungen. Diese Ultraschallschwingungen können weiter übertragen und nutzbar gemacht werden. Die auf der anderen Seite, der Rückseite des Ultraschallerzeugers auf das Medium übertragenen Schwingungen werden bisher nicht genutzt, klingen in dem Medium ab oder werden in einem Ausgleichbehälter, Ausdehnungsraum oder sonstige Einrichtungen neutralisiert.

Die Erfindung besteht darin, dass hinter dem Ultraschallerzeuger ein Schallspiegel angeordnet ist, welcher so ausgebildet ist, dass die auf ihn treffenden Schwingungen reflektiert werden und den Ultraschallerzeuger in seiner Schwingungsenergie verstärkend beeinflussen, sodass die in Richtung auf die Abschlussplatte wirkende Schwingungsenergie grösser wird. Dadurch wird erreicht, dass der elektro-mechanische Wirkungsgrad wesentlich verbessert wird. Der Schallspiegel kann aus Werkstoffen verschiedenen Schallwiderstandes zusammengesetzt sein. Eine weitere Ausbildung der Erfindung besteht darin, dass der Schallspiegel einen Hohlraum aufweist. In diesem Hohlraum ist Luft oder ein anderes Gas eingeschlossen, auch kann in demselben ein Vakuum herrschen.

Der Abstand zwischen Schallspiegel und Ultraschallerzeuger ist abhängig von der erzeugten Ultraschallfrequenz und kann, je nach Frequenz und Verwendungszweck, festgelegt werden oder von Hand, oder automatisch, veränderbar sein. Die Erfindung kann bei Ultraschallgeräten für medizinische, biologische, wie auch technische Zwecke Anwendung finden.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in zwei Ausführungsbeispielen schematisch dargestellt. Es zeigen:

Abb. 1 ein Längsschnitt durch ein Ultraschallgerät mit einfachem Schallspiegel,

Abb. 2 wie Abb. 1, jedoch mit einem Schallspiegel, welcher einen Hohlraum aufweist.

In einem Behälter 1 mit der membranähnlichen Abschlussplatte 2 befindet sich der Ultraschallerzeuger 3 in einem schalleitenden flüssigen, breiigem oder auch festen Medium 4. Der Ultraschallerzeuger 3, im vorliegenden Fall als Quarz dargestellt, hat an seinen beiden Schwingungsflächen Metallbelage 5, 6, die verschiedenartig aufgebracht sein können. Die Metallbelage 5, 6 sind mit dem Wandler 7 durch Anschlussleitungen 8, 9 verbunden. Der Wandler 7 kann auch ausserhalb des Behälters 1 angeordnet sein. Die Stromzuführung zum Wandler 7 erfolgt durch die Speiseleitung 10. In der Abb. 1 befindet sich an der dem Ultraschallaustritt entgegengesetzten Seite des Ultraschallerzeugers 3 der Schallspiegel 11, dessen Aussenflächen zum Teil oder ganz mit einem zweiten Werkstoff 12 unlöslich belegt sind. In der Abb. 2 ist ein Schallspiegel 13 dargestellt, welcher einen geschlossenen Hohlraum 14 aufweist. Der Hohlraum 14 ist mit Luft oder einem anderen Gas gefüllt, der Hohlraum kann aber auch ein Vakuum aufweisen.

Claims (4)

1. Vorrichtung zur Verstärkung und zum Richten von Ultraschallwellen, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Raum, welcher sich auf der entgegengesetzten Seite des Ultraschallaustrittes befindet, ein Schallspiegel (11) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schallspiegel (11) aus Werkstoffen (12) verschiedenen Schallwiderstandes zusammengesetzt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schallspiegel (13) einen Hohlraum (14) aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich in dem Hohlraum (14) des Schallspiegels (13) ein Gas befindet, oder derselbe ein Vakuum aufweist.