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美国开发新技术可使超声波轻易穿透骨头和金

发布时间:2019-08-15 16:02:49

  超声波技术在和工业中的应用极为广泛,但当其遇到金属和骨骼时会发生偏转或扭曲。美国北卡罗莱纳州立大学的研究人员日前通过超材料和一种特殊的结构弥补了此前实验中经常会出现的超声波扭曲现象,开发出了一种能够让超声波轻易穿过金属和骨头的技术。

  相关论文发表在开放获取期刊《物理评论X》站上。

  超声成像的工作原理是通过发射高频声波并获取其反射进行成像,当声波遇到物体后就会发生反弹,继而回到超声设备中被转换成图像。但是一些材料,例如骨头或者金属,具有能够阻断或者歪曲超声波的物理特性。

  物理学家组织近道称,为了让普通的超声波也能轻易穿透骨骼和金属,北卡罗莱纳州立大学的科学家用超材料设计了一种独特的结构来抵消这类材料的声学特征。这种超材料结构采用了一系列的膜和小管结构。研究人员使用计算模拟实验技术对该技术的原型进行了测试。在模拟中,当未采用这种技术时,超声波的能量只有28%能穿透骨骼;而随着超材料结构的介入,穿透骨骼的超声波能量最终达到了88%。

  论文第一作者、北卡罗莱纳州立大学机械和航天工程学助理教授京云(音译)说,这种技术能够让超声波诊断的应用范围更为广泛,如监测大脑中的血液流量,或在颅骨外用超声波烧死脑肿瘤,在过去这是非常困难的,因为颅骨会扭曲超声的声场。此外,该技术还可在工业中获得应用,例如,通过这种技术可以用超声波检测出那些此前极其难以察觉的、位于飞机机翼表层金属下的裂缝。

  新技术使超声波轻易穿透骨头和金属

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