Ultrasuono.

Fis. - Vibrazione elastica in un mezzo materiale avente frequenza superiore a 20 kHz (alla quale è fissato, convenzionalmente, il limite di sensibilità dell'udito umano). Comprendendo una gamma estesa di frequenze, gli u. presentano effetti di vario tipo, che interessano diversi ambiti scientifici. In rapporto alla frequenza, gli u. vengono comunemente classificati in: u. di bassa frequenza, tra i 20 e i 200 kHz; u. di media frequenza, tra i 200 kHz e i 2 GHz; u. di alta frequenza, o ipersuoni, oltre i 2 GHz. Gli u. possono essere generati mediante diversi dispositivi; i primi generatori, storicamente, furono il fischietto di Galton e la sirena di Hartmann, ai quali seguirono gli oscillatori a quarzo piezoelettrico (oscillatore di Florison), gli apparecchi a magnetostrizione (oscillatori a magnetostrizione, che generano frequenze fino a 170 kHz), ecc. Attualmente, tralasciando i generatori meccanici che operano solo fino a 30 kHz, la generazione di u. avviene mediante trasduttori elettroacustici, che trasformano energia elettrica in energia di oscillazione del solido elastico di cui è costituito il trasduttore; un dispositivo di questo tipo, pertanto, deve possedere un meccanismo intrinseco di trasduzione dell'energia elettromagnetica in energia elastica. Tale caratteristica viene realizzata mediante l'uso di materiali piezoelettrici o magnetostrittivi. Per una efficace trasduzione, inoltre, è necessario che l'impedenza acustica del trasduttore, Z, definita come il prodotto della velocità di propagazione degli u. per la densità del mezzo, sia adattata a quella del mezzo; poiché, per definizione, l'impedenza acustica di un solido risulta essere di un ordine di grandezza superiore a quella di un liquido, per avvicinare l'impedenza del generatore o del ricevitore (normalmente costituiti da un corpo solido) a quella del mezzo (generalmente un fluido) è necessario adottare particolari accorgimenti, come, ad esempio, ricorrere a materiali compositi prodotti artificialmente. Gli u. prodotti nel trasduttore sono quindi trasmessi nel mezzo di lavoro mediante un trasformatore acustico e alcuni elementi di accoppiamento; l'insieme dei tre componenti forma il dispositivo ultrasonoro. Pur godendo delle stesse proprietà dei suoni (derivanti dalle leggi dell'acustica) ed essendo sottoposti agli stessi fenomeni di riflessione, rifrazione e interferenza, gli u. presentano proprietà del tutto peculiari, a causa della lunghezza d'onda notevolmente inferiore a quella dei suoni percepibili. In particolare, è possibile ottenere generatori e ricevitori fortemente direttivi, così come è possibile ottenere fasci di u. molto più intensi di quanto non sia possibile ottenere con sorgenti a frequenza acustica, a parità di ampiezza. Come per i suoni, l'intensità degli u. diminuisce esponenzialmente rispetto alla distanza percorsa in un mezzo omogeneo e isotropo; il coefficiente di assorbimento dipende dalla natura del mezzo e dalla frequenza dell'u., in genere aumentando fino a una determinata frequenza, detta frequenza di rilassamento, oltre la quale diminuisce regolarmente. Nella rilevazione sperimentale del coefficiente di assorbimento, tuttavia, sono osservabili più frequenze di rilassamento, che corrispondono al venir meno di uno dei vari fenomeni dissipativi che si accompagnano alla propagazione di u. in un mezzo materiale: l'attrito interno e le perdite termiche, in un fluido, mentre in un solido si aggiungono altri fenomeni, quali gli effetti piezoelettrici e ferromagnetici, la diffusione mediante grani cristallini, ecc. Gli u. trovano numerosissime applicazioni di natura diversa e di notevole importanza. Uno dei più recenti e importanti impieghi degli u. si ha nel campo delle ricerche di laboratorio, relativamente alle indagini sulle proprietà fisiche della materia, specialmente per quanto concerne gli stati di aggregazione della stessa. In ambito tecnico, gli u. sono sfruttati per rilevare vari tipi di imperfezioni che possono minare la resistenza dei metalli; è stato, così, sostituito totalmente il vecchio sistema di controllo fondato sull'impiego delle onde elettromagnetiche (raggi X), in quanto queste sono soggette a un forte assorbimento se usate per l'esame di materiali elettroconduttori. Sempre più diffuse sono le saldatrici ad u., usate in particolare per saldare l'alluminio; in queste apparecchiature gli u. hanno la funzione di eliminare meccanicamente lo strato superficiale di ossido che si forma sulle superfici da saldare. Gli u. vengono utilizzati anche per il degassamento dei metalli, per la foratura e il taglio di materiali, il lavaggio spinto di superfici, la precipitazione di particelle in sospensione, ecc. L'impiego degli u. è diventato importantissimo anche in marina, per la pesca industriale e la sicurezza della navigazione, per studi idrografici o geomorfologici, per la rilevazione di sorgenti acustiche sommerse, ecc. Speciali apparecchi, tra cui i sonar, gli ecometri e gli ecoscandagli, sfruttano la riflessione delle onde sonore che incontrino un qualsiasi ostacolo, come il fondo marino o un banco di pesci, durante la loro diffusione nel mezzo marino. In medicina gli u. trovano molte utilissime applicazioni. Mediante la registrazione (sonografia) di ecogrammi prodotti da fasci di onde sonore riflesse dagli organi interni è possibile diagnosticare la presenza di tumori in organi interni, o di calcoli alla cistifellea e al rene altrimenti non individuabili con i raggi X (radioscopia o radiografia). In ostetricia, l'impiego degli u. consente di seguire l'andamento dello sviluppo del feto e della sua attività cardiaca; in cardiologia, grazie agli u. è possibile compiere analisi dei movimenti del muscolo cardiaco. In microchirurgia è usato il bisturi a u.

ULTRASUONI
Mezzo attraversato	Velocità di propagazione	Lunghezza d'onda alle frequenze di:
		50.000	1.000.000	1.000.000.000
Aria a 0 °C Acqua a 17 °C Mercurio a 20 °C Acciaio Berilio	331 m/sec 1.430 m/sec 1.450 m/sec 5.700 m/sec 13.400 m/sec	6,62 mm 28,6 mm 29 mm 144 mm 268 mm	0,331 mm 1,43 mm 1,45 mm 5,7 mm 13,4 mm	0,003 mm 0,014 mm 0,014 mm 0,057 mm 0,134 mm