- 1. Production et détection
- 2. Générateurs mécaniques ou électromécaniques
- 3. Transducteurs électromagnétiques
- 4. Détection
- 5. Directivité et imagerie ultrasonore
- 6. Absorption et spectrométrie ultrasonores
- 7. Action énergétique
- 8. Interfaces et interactions
- 9. L'avenir des ultrasons
- 10. Bibliographie
ULTRASONS
Absorption et spectrométrie ultrasonores
Lorsqu'elles se propagent dans un milieu réel, les ondes perdent de l'énergie, ce que ne prévoit pas l'équation trop simple de d'Alembert. Les causes principales de cette dissipation sont la viscosité et la conduction thermique. La théorie classique exprime ces faits en ajoutant à l' équation des ondes un terme en ∂3u/∂x2∂t, et on obtient pour l' amortissement αn, l'expression :
Toutefois, si l'on pousse l'exploration au-delà du mégahertz, on trouve une ou plusieurs bandes d'absorption anormale, au-delà desquelles la vitesse de propagation aura également changé, passant d'une valeur c0 a une valeur c∞. On dit qu'il y a relaxation et on ajoute à l'amortissement « normal » αn un terme correctif de la forme :
B étant un coefficient de proportionnalité. Dans le cas d'une bande unique, centrée sur la fréquence fr, la constante de temps est définie par τ = c∞/2πc0fr. On considère que l'absorption anormale est due à des échanges d'énergie entre les modes de vibration, de translation et de rotation des molécules, échanges qui se produisent lorsque les molécules entrent en collision pendant une durée de l'ordre de la période de l'onde. S'agissant de gaz polyatomiques ou de liquides « normaux » à faible interaction entre les molécules, on peut admettre que la température des modes de translation intervient seule dans l'équation d'état (relaxation « thermique » de Karl F. Hertzfeld et de M. H. Rice) ; mais pour les liquides « associés » (où plusieurs molécules forment un groupe), ou pour ceux où coexistent différents niveaux d'énergie, ou encore pour les mélanges et les « polydispersions », il faut faire intervenir une théorie plus élaborée (relaxation « structurelle ») dont différents modèles ont été proposés, entre lesquels il est malaisé de choisir a priori. Une façon globale de présenter les choses consiste à envisager un module d'élasticité complexe, ou encore un second coefficient de viscosité, calculables à partir de c et de α. Il faut noter aussi que c(T) présente un minimum aigu au voisinage du point critique.
Pour ce qui est des solides cristallins, la mesure de c et de α permet de déceler les défauts et dislocations, de montrer l'effet des contraintes et de reconnaître, dans l'apparition de pics d'absorption (effet Bordoni), certains dommages d'irradiation (par rayons γ notamment). Plus généralement, l'onde ultrasonore est une sonde sensible aux modifications du réseau cristallin et aux changements d'organisation de la matière.
La suite de cet article est accessible aux abonnés
- Des contenus variés, complets et fiables
- Accessible sur tous les écrans
- Pas de publicité
Déjà abonné ? Se connecter
Écrit par
- Maurice JESSEL
: ancien directeur de recherche au C.N.R.S., rédacteur à la revue internationale
Acustica - André ZAREMBOWITCH : professeur à l'université de Paris-VI-Pierre-et-Marie-Curie
Classification
Média
Chauve-souris
Planeta Actimedia S.A.© Encyclopædia Universalis France pour la version française.
Autres références
-
CHIROPTÈRES ou CHAUVES-SOURIS
- Écrit par Robert MANARANCHE
- 2 189 mots
- 2 médias
... les repèrent en vol et dans l'obscurité, par un système d'écholocation très perfectionné qui leur permet aussi d'éviter les obstacles. Les ultra-sons peuvent être émis à une cadence de 200 par seconde, avec une fréquence de 50 à 120 kilocycles par seconde, d'une durée très courte, souvent... -
ÉCHOGRAPHIE
- Écrit par Paul-François LEROLLE
- 535 mots
- 2 médias
L'utilisation des ultra-sons dans le domaine médical comme méthode diagnostique constitue l'échographie. Elle est actuellement bien au point en gynécologie et surtout en obstétrique. On l'utilise aussi pour l'étude des seins, du cœur (étude de la valvule mitrale et de la pathologie tumorale cardiaque)....
-
ÉCHOGRAPHIE MÉDICALE
- Écrit par Guy PALLARDY
- 186 mots
Les phénomènes de piézo-électricité, générateurs d'ultrasons, ont été découverts en 1880 par Pierre Curie et son frère Jacques. En 1916, leurs élèves Constantin Chilowski et Paul Langevin inventent un dispositif à la fois émetteur et récepteur destiné à détecter les sous-marins...
-
IMAGERIE MÉDICALE
- Écrit par Maurice LAVAL-JEANTET
- 4 905 mots
- 29 médias
Sans danger, indolore, peu coûteux, l'emploi des ultrasons a connu une expansion fantastique depuis les premiers essais des années 1960. Aucune femme enceinte n'y échappe. L'échographie donne d'excellentes images du foie, de la rate, des reins, de la thyroïde, de la prostate et des... - Afficher les 14 références
