Röntgensäteet, UV-säteet ja IR-säteet ovat löytäneet monia sovelluksia jokapäiväisessä elämässämme. Nämä hallitsevat teknologiamaailmaa ja niitä käytetään monien instrumenttien toiminnassa. Lääketieteessä ja tutkimusalalla näitä aaltoja on käytetty valtavasti. Ultraääniaaltoja on käytetty laajalti myös lääketieteellisessä tekniikassa ja tutkimuksessa. Nämä vahingoittavat myös ihmisiä, mutta aaltojen oikea käyttö huomioon ottaen niistä voi olla hyötyä tietyissä asioissa.
Teknologian pitkälle ulottuva ulottuvuus ja sen kehitys ovat hyödyntäneet sähkömagneettisia aaltoja ja ääniaaltoja useilla tavoilla helpottaakseen ihmisten vaikeuksia. Näiden aaltojen energiaa voidaan käyttää erilaisissa menetelmissä tai muuntaa käytettäväksi muuksi energiaksi.
Röntgen vs ultraääni
Ero röntgensäteiden ja ultraäänen välillä on, että röntgensäteet ovat poikittaisia aaltoja ja ovat luonteeltaan sähkömagneettisia, kun taas ultraääniaallot luokitellaan ääniaalloiksi, jotka ovat luonteeltaan pitkittäisiä. Röntgensäteet kykenevät ionisoimaan atomin, kun taas jälkimmäisellä ei ole tällaista ominaisuutta.
Röntgensäteet ovat sähkömagneettisia aaltoja, joiden aallonpituus vaihtelee välillä 0,01 nm - 10 nm. Nämä ovat poikittaisia aaltoja, joiden taajuus vaihtelee välillä 1016 Hz - 1020 Hz. Röntgensäteet kykenevät ionisoimaan atomeja, ja niitä käytetään syövän hoidossa.
Ultraääniaallot ovat ääniaaltoja, joiden taajuus on suurempi kuin 20 kHz. Nämä ääniaallot ovat luonteeltaan pitkittäisiä eivätkä ole kuultavissa ihmiskorvalle, koska ihmisen kuuloalue on 20 Hz - 20 kHz. Nämä pitkittäiset ääniaallot vaativat liikkuvan väliaineen etenemiseen.
Röntgenin ja ultraäänen vertailutaulukko
| Vertailuparametrit | röntgen | Ultraääni |
| Merkitys | Sähkömagneettiset aallot, joiden aallonpituus on 0,01 nm - 10 nm. | Ääniaallot, joiden taajuus on suurempi kuin 20 kHz. |
| Taajuus | 1016 Hz - 1020 Hz | Yli 20 kHz |
| Aaltojen luonne | Poikittaiset aallot | Pituussuuntaiset aallot |
| Ionisoiva kapasiteetti | Voi ionisoida atomeja ja molekyylejä ja tunkeutua myös ihmisen kudoksiin. | Ei pysty ionisoimaan atomeja ja molekyylejä. |
| Riskit | Todettiin sisältävän syöpäriskin. | Ei omista riskejä. |
Mikä on röntgen?
Röntgenkuvat löysi Wilhelm Rontgen. Nämä ovat erittäin korkeataajuisia sähkömagneettisia aaltoja, joiden taajuusalue on 1016 Hz – 1020 Hz. Röntgenfotoni koostuu energiasta, joka voidaan laskea kaavalla, E= hf (jossa f on fotonin taajuus ja h on Plank jatkuvasti).
Röntgensäteilyn energia vaihtelee välillä 100 eV – 100 keV. Röntgenkuvat voidaan jakaa kahteen luokkaan niiden energian perusteella: kovat röntgensäteet ja pehmeät röntgensäteet. Röntgensäteet, joiden fotonienergia on yli 5 keV, ovat kovia röntgensäteitä. Röntgensäteet Fotoneja, joiden energia on alle 5 keV, kutsutaan pehmeiksi röntgensäteiksi. Kovilla röntgensäteillä on parempi läpäisykyky kuin pehmeillä röntgensäteillä.
Röntgensäteiden läpäisykyvyn vuoksi niitä käytetään nykyään radiografiassa. Nämä sähkömagneettiset aallot voivat helposti tunkeutua ihmiskudokseen ja siten niitä voidaan käyttää lääketieteellisiin tarkoituksiin. Yleisin tätä hyödyntävä ala on syövän hoito. Röntgensäteillä on lyhyempi aallonpituus verrattuna muihin sähkömagneettisiin aaltoihin, mikä auttaa saavuttamaan korkeamman resoluution. Tätä käytetään röntgenkristallografiaksi kutsutussa tekniikassa.
Röntgensäteilyllä on erittäin korkea energia, ja atomien ja molekyylien ionisaatiokyvyn ansiosta ne voivat olla myös syöpää aiheuttavia. Röntgensäteiden sovellukset: röntgenkristallografia, mammografia, CT-skannaus, lentokentän turvajärjestelmä, luunmurtumien tarkistaminen, maalausten analysointi ja tarkastus, mikroskopia ja kvantitatiivinen analyysi.
Mikä on ultraääni?
Ihmisen normaali kuuloalue on 20 Hz – 20 kHz. Tätä kutsutaan äänialueeksi, kun taas tämän rajan ylittäviä ääniä kutsutaan ultraääniksi. Ultraääniaallot ovat ääniaaltoja, joiden taajuusalue on yli 20 kHz. Ne ovat mekaanisia akustisia aaltoja ja vaativat liikkuvan väliaineen. Ihmiskorva ei pysty havaitsemaan näitä ääniä, mutta jotkut eläimet, kuten delfiinit ja lepakot, voivat kuulla nämä äänet ja myös tuottaa niitä. He käyttävät tätä ääntä navigointiin pilkkopimeillä alueilla.
Ultraäänellä on monia sovelluksia lääketieteen alalla, sotilas-, viestintä-, merenkulku-, tutkimus- ja muilla aloilla. Yksi yleisimmin käytetyistä ultraäänitekniikoista on ultraääni, joka on diagnostinen tekniikka. Laite käyttää Doppler-siirtoa ja kaikujen ääniaaltojen poistumisaikaa diagnoositarkoituksiin.
Yleensä pietsosähköisiä kiteitä käytetään ultraäänen tuottamiseen. Tämä kide deformoituu, kun sähköpotentiaalia käytetään, jolloin vaikutus tunnetaan pietsosähköisenä efektinä. Muodonmuutos riippuu suoraan käytetyn potentiaalin määrästä. Jotkut ultraäänisovellukset ovat: ultraäänipuhdistus, halkeamien havaitseminen, kaikukardiografia, litotripsia, ultraääni, kaikulokaatio ja SONAR (Sound Navigation and Ranging -tekniikka).
Tärkeimmät erot röntgen- ja ultraäänen välillä
Johtopäätös
Teknologia on ylivoimaisesti ratkaissut monien asioiden, mukaan lukien sähkömagneettisten aaltojen ja ääniaaltojen, käytön. Röntgenfotonit ja ultraääniaaltojen hiukkaset sisältävät fotoneja, joilla on energiaa. Energiaa sisältäviä fotoneja voidaan hyödyntää muuntamalla tämä energia eri muotoon tai käyttämällä sitä samassa muodossa aineiden havaitsemiseen.
Röntgensäteilyllä on erittäin korkea taajuus ja korkea energia. Tämä on yksi syistä, miksi röntgensäteet voivat tunkeutua ihmisen kudoksiin ja voivat myös ionisoida atomin tai molekyylin. Ultraääniaaltojen taajuusalue on yli 20 kHz, jota ihmiskorva ei kuule. Molemmilla on laajat sovellukset, erityisesti lääketieteen alalla.
Viites
- https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-1-4899-0148-4_1
- https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0079610706000812
- https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780126767575500153
