L’exposició al líquid a l’ecografia d’alta intensitat pot causar cavitació acústica. Aquest fenomen es pot veure normalment com un núvol de bombolles format a prop d’una font d’ultrasons (com una trompa d’ultrasons) i es considera un fort so sagnant. La cavitació és una cavitat de baixa pressió (és a dir, bombolla o cavitat de buit) formada en un líquid, que augmenta contínuament, oscil·la breument i, a continuació, s’implota asimètricament amb una intensitat enorme.
Efectes químics i físics de la cavitació:
El col·lapse de l'escuma violenta provoca la temperatura extrema local (~ 5000 graus), la taxa de calefacció /refrigeració (~ 10 mil milions de graus /s) i la pressió (~ 1000 atm) a la cavitació, genera radicals lliures i provoca moltes reaccions químiques (químiques) ( com ara contaminants oxidants, esterilització, polimerització, desulfurització, degradació de molècules de cadena llarga, etc.). Al mateix temps, el camp de cavitació genera un flux, micro -avions extremadament ràpids (uns 500 m/seg) i enormes forces de cisalla, que promouen una àmplia gamma d’efectes físics (mecànics) com l’emulsificació, la fragmentació de partícules, la fragmentació cel·lular, l’homogeneïtzació, Dispersió, agregació i desgasificació. En condicions adequades, la cavitació pot fins i tot generar llum: un efecte conegut com a sonoluminescència.
L’efecte químic pur de la cavitació d’ultrasons es millora fins a un cert punt amb una freqüència creixent, mentre que l’efecte mecànic té una forta dependència contrària amb la freqüència creixent. El disseny de processadors d’ultrasons industrials introdueix fortes forces de cisalla al líquid processat, per tant, solen funcionar a la vora inferior de l’espectre d’ultrasons (~ 20 kHz).
Explicació de mecanismes potencials:
El diagrama esquemàtic de la dinàmica de les bombolles de cavitació es mostra a la figura, que il·lustra el creixement i el col·lapse asimètric de les cavitats de baixa pressió, donant lloc a la generació de microjets. No es mostra l’ocurrència simultània d’oscil·lació de bombolles i creixement de les bombolles. A mesura que la bombolla oscil·la i s’expandeix, atrau el vapor líquid que l’envolta i dissol el gas a l’interior de la bombolla. Aquest procés s’anomena “difusió de rectificació”. La pressió en l'escuma es manté a un nivell relativament baix, cosa que propicia la seva implosió final. En la fase final de la implosió, la velocitat de la paret de la bombolla pot superar la velocitat del so dins del seu gas. Això genera ones de xoc dins de la bombolla (similar a les produïdes quan un avió creua una barrera sonora), que descompon la bombolla en fragments minúsculs que posteriorment es converteixen en el punt de partida per a esdeveniments de cavitació posteriors.
Protegiu la vostra audició:
El col·lapse de les bombolles de cavitació generades durant el procés d’ecografia produeix un fort soroll “sibil·lant” d’ampli espectre, amb decibels superiors als 100 decibels. Per tant, és molt important prendre precaucions de seguretat i seguretat quan s’utilitzen processadors de líquids d’ultrasons.