Ultraschallbereich

Ultraschallbereich bezeichnet den Frequenzbereich akustischer Wellen, der jenseits des menschlichen Hörspektrums liegt. Typischerweise beginnt er bei etwa 20 kHz; in der Praxis umfasst er jedoch Bereiche von wenigen Kilohertz bis zu mehreren Gigahertz, wobei in der Technik meist Ultraschall im Megahertzbereich genutzt wird. Die Ausbreitung von Ultraschall hängt stark vom Medium ab: Die Schallgeschwindigkeit variiert je nach Dichte und Kompressibilität des Mediums (in Luft etwa 343 m/s, in Wasser deutlich höher), und die Dämpfung nimmt mit Frequenz zu. Höhere Frequenzen ermöglichen eine bessere räumliche Auflösung, haben aber eine geringere Eindringtiefe.

Zur Erzeugung werden spezialisierte Wandler eingesetzt, überwiegend piezoelektrische oder magnetostriktive Bauteile; neuere Ansätze verwenden CMUTs (capacitive micromachined ultrasonic transducers). Die Wellen können in Gewebe oder Materialien eingeführt werden, um Reflexionen, Schallfelder oder Oberflächenzustände zu untersuchen.

Hauptanwendungen liegen in der Medizin (Sonografie zur Bildgebung, therapeutische Anwendungen), der industriellen Nichtzerstörungsprüfung (z. B. Prüfung von Werkstoffen, Schweißverbindungen) und der Ultraschallreinigung bzw. Materialbearbeitung. In der Forschung dient Ultraschall auch der Anregung von Strömungen oder der Mikro- bzw. Nanopartikeln.

Sicherheitsaspekte betreffen thermische Effekte und Kavitation; Grenzwerte und Indizes wie MI (Mechanical Index) und TI (Thermal Index) werden in Normen festgelegt, um Gewebeschäden zu vermeiden. Die Wahl der Frequenz und Intensität hängt von der Anwendung, dem Medium und der gewünschten Eindringtiefe ab.