АННОТАЦИЯ
Энциклопедия «Ультразвук» знакомит читателя с различными физическими явлениями, связанными с распространением ультразвука и гиперзвука, а также с использованием их в науке и технике. Книга представляет интерес для инженеров, преподавателей вузов, студентов, врачей и др.
*
ОТ РЕДКОЛЛЕГИИ
Понятие «ультразвук» приобрело в настоящее время более широкий смысл, чем просто обозначение высокочастотной части спектра акустических волн. С ним связаны целые области современной физики, промышленной технологии, информационной и измерительной техники, медицины и биологии.
Хотя первые ультразвуковые исследования были выполнены ещё в прошлом веке, основы широкого практического применения ультразвука были заложены позже, в 1-й трети 20 в. Как область науки н техники ультразвук получил особенно бурное развитие в последние два-три десятилетия. Это связано с общим прогрессом акустики как науки и, в частности, со становлением и развитием таких её разделов, как нелинейная акустика и квантовая акустика, а также с развитием физики твёрдого тела, электроники и в особенности с рождением квантовой электроники. Широкое распространение ультразвуковых методов обусловлено появлением новых надёжных средств излучения и приёма акустических волн, с одной стороны, обеспечивших.возможность существенного повышения излучаемой ультразвуковой мощности и увеличения чувствительности при приёме слабых сигналов, а с другой — позволивших продвинуть верхнюю границу диапазона излучаемых и принимаемых волн в область гиперзвуковых частот.
Характерной особенностью современного состояния физики и техники ультразвука является чрезвычайное многообразие его применении, охватывающих частотный диапазон от слышимого звука до предельно достижимых высоких частот и область мощностей от долей милливатта до десятков киловатт. Ультразвук применяется в металлургии для воздействия на расплавленный металл и в микроэлектронике и приборостроении для прецизионной обработки тончайших деталей; в качестве средства получения информации он служит как для измерения глубины, локации подводных препятствий в океане, так и для обнаружения микродефектов в ответственных Деталях и изделиях; ультразвуковые методы используются для фиксации малейших изменений химического состава веществ и для определения степени затвердевания бетона в телеплотины. На основании разнообразных воздействий ультразвука на вещество образовалось целое технологическое направление — ультразвуковая технология. В области контрольно-измерительных применений ультразвука в самостоятельный, установившийся раздел выделилась ультразвуковая дефектоскопия, возможности которой и разнообразие решаемых ею задач существенно возросли.
В самое последнее время сформировались как самостоятельные области акустоэлектроника и акустооптнка. Первая из них связана с обработкой электрических сигналов, использующей преобразование их в ультразвуковые. Из устройств акустозлектроники наиболее известными и давно используемыми являются линии задержки и фильтры. Достижения в области изучения поверхностных волн, генерации и приёма гинерзвуковых волн, установление связи упругих волн с элементарными возбуждениями в твёрдом теле привели к существенному расширении) возможностей этих устройств и к созданию новых приборов акустоэлектроники, обеспечивающих более сложную обработку сигналов. Акустооитика, связанная с обработкой световых сигналов посредством ультразвука, является одной из самых молодых и быстро развивающихся областей ультразвуковой техники. К новейшим ультразвуковым методам принадлежит акустическая голография, перспективы которой весьма многообещающи, поскольку она создаёт возможность получения изображений предметов в непрозрачных для свето- вых лучей средах.
Рассматривая многообразие практических применений ультразвуковых колебаний и волн, нельзя не упомянуть об ультразвуковой медицинской диагностике, которая даёт в ряде случаев более детальную информацию и является более безопасной, чем другие методы диагностики, об ультразвуковой терапии, занявшей прочное положение среди современных физиотерапевтических методов, и, наконец, о новейшем направлении применения ультразвука в медицине — ультразвуковой хирургии.
Наряду с применениями практического характера, ультразвук играет важную роль в научных исследованиях. Нельзя себе представить современную физику твёрдого тела без применения ультразвуковых и гиперзвуковых методов, без понятия о фононах, их поведении и взаимодействиях с различными -нолями и возбуждениями в твёрдом теле. В изучении жидкостей и газов широко используются методы молекулярной акустики; всё большую роль играют ультразвуковые методы в биологии.
Интерес к ультразвуку, к ультразвуковой технике всё возрастает, благодаря его проникновению в самые различные области человеческой деятельности. Растёт число публикаций о нём в газетах и журналах, в популярных изданиях. Инженеры и научные работники, занятые в самых различных областях народного хозяйства и науки, оценивают возможности использования ультразвуковых
методов для своих конкретных задач и в связи с этим хотят получить представление о различных аспектах физики и техники ультразвука на современном уровне. Однако имеющаяся научно-техническая литература в настоящее время не в состоянии полностью удовлетворить такую потребность. Известные издания общего характера, посвящённые физике и технике ультразвука, зачастую не соответствуют современному состоянию науки. Опубликованные в последние годы специальные монографии научного и прикладного характера предназначены для подготовленных читателей, обладающих достаточным запасом знаний в области акустики и смежных разделов физики, наир, физики твёрдого тела, или в какой-то определённой, связанной с ультразвуком отрасли техники. Маленькая энциклопедия «Ультразвук» имеет целью дать широкому кругу читателей представление о том, что такое ультразвук в современном понимании, каковы основные закономерности его распространения, какие явления сопутствуют ему, каковы физические основы его применения в различных областях науки, техники и медицины, на каких принципах действуют различные ультразвуковые приборы. Читатели, которым адресована эта книга,— инженеры, врачи и биологи, интересующиеся возможностями применения ультразвука для решения своих профессиональных задач или уже пользующиеся в своей работе теми или иными ультразвуковыми приборами и желаюхцие получить более систематические сведения об ультразвуке, о механизме его воздействия, о пределах применимости ультразвуковых методов. Она адресована также студентам, аспирантам, преподавателям вузов и втузов, учителям средних школ, желающим расширить и систематизировать свои представления о предмете, и, наконец, всем читателям, интересую- щимся прогрессом науки и техники.
Энциклопедия открывается обобщающей статьёй «Ультразвук», где рассматриваются основные особенности ультразвуковых волн и даётся обзор их применении. Эта статья служит введением к основной части книги, состоящей более чем из 250 статей, расположенных в алфавитном порядке, в которых излагаются основные закономерности, характеризующие распространение ультразвуковых волн, рассматриваются связанные с ними физические ннленця в веществе и освещаются области егб практического использования. В статьях, непосредственно посвящённых применению ультразвуковых методов в науке, технике, медицине, упор сделан на выявление физических основ применения и на изложение принципов действия ультразвуковых приборов. Приводятся нек-рые основные справочные данные, касающиеся характеристик распространении ультразвука в различных веществах, его частотных и динамических диапазонов, используемых в различных областях практического применения, а также сведения о достигаемых полезных аффектах. Вместе с тем энциклопедия не претендует на исчерпывающее изложение предмета. Основная её цель — дать читателю представление о различных аспектах ультразвуковой техники в широком смысле этого понятия с позиции современной физики и акустики. Статьи энциклопедии мржно подразделить на пять групп. Первая из них характеризует процессы и явления, свойственные колебаниям и волнам вообще и акустическим в частности; вторая описывает распространение ультразвуковых волн в веществе и их взаимодействие' со средой; в третьей рассматриваются различные виды излучателей и приёмников ультразвука и физические явления. положенные в основу их действия; четвёртая группа посвящена практическому применению ультразвука — рассматриваются как отдельные конкретные применения ультразвуковых методов или конкретные приборы, так и области ультразвуковой техники в целом; к пятом группе можно отнести вспомогательные статьи, необходимые для понимания материала первых четырёх* групп, в них в основном рассматриваются понятия, относящиеся к строению вещества и к физике твёрдого тела.
Каждая крупная или средняя статья представляет собой краткий рассказ на тему заголовка статьи, напечатанного жирным шрифтом, т. н. чёрного слова. Если в статье встречаются термины, которые могут быть непонятны читателю или по которым можно получить дополнительную информацию в других статьях, то названия этих статей выделены курсивом. Если -термин, набранный жирным шрифтом, имеет синоним, он набирается рядом светлым шрифтом и разрядкой. С целью экономии места в энциклопедия введена система сокращений (см. ниже).
Большинство статей снабжено библиографией, в которой читатель найдёт более исчерпывающее изложение вопроса и которая содержит как монографии, так и журнальные статьи. В конце книги помещён предметный указатель.
Авторами статей являются известные учёные — акустики и ведущие специалисты в области разработки и исследований ультразвуковых методов и приборов. В создании книги принимал участие большой коллектив авторов — сотрудников Акустического института АН СССР нм. акад. Н. II. Андреева, Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова и других вузов и научно-исследовательских учреждений.
И. П. Голямина
