ULTRASONİK (SÜPERSONİK) SESLER

[Bluesky24]

Yirminci yüzyılın ilk yarısında, sıcak bir öğleden sonra, Durham Üniversitesi Senatosu, öğretim programını ve bilimsel derece ile ilgili kuralları uykudan ağırlaşmış bir halde görüşürken, sonradan Canterbury Başpiskoposu olan ilahiyat Profesörü Canon A. M. Ramsey in beklenmedik itirazı herkesi kendine getirdi.



Ramsey in itiraz ettiği şey süpersonik (ses üstü) dalgalarla ile ilgili bir dersti. Kafası karışan bilim adamları sorunun ne olduğunu sordular. Ramsey bilgece bir edayla yanıtladı, "Bu uygun bir sözcük değil. Doğru ifade hiper-akustiktir." Bu yeni ifade, üniversitenin akademik takvimlerine geçmediği gibi sözlüklere de girmedi. Süpersonik ifadesi ise, günümüzün alışılmş abartma eğiliminden payına düşeni alarak ultrasonik (işitim ötesi) haline geldi.



İnsan kulağı tarafından algılanamayacak kadar yüksek frekanstaki seslerle ilgilenen bu teknolojinin, tıpta ve endüstride pek çok ilginç kullanımı var. Bu konuyla ilk kez, Viktorya döneminin ciddi biyologlarından Francis Galton ilgilendi. Yaklaşık bir yüzyıl önce, çoğu insan için 15.000 hertz civarında olan işitme eşiğinin çok üzerinde frekanslarda oldukça iyi ses üreten, pirinçten küçük bir düdük yaptı. Galton, bir bastonun içine gizlediği ve bastonun sapındaki lastik bir körüğün üflediği hava ile öten düdüğünü kullanarak, hayvanat bahçelerinde ve sokaklarda özenli deneyler gerçekleştirdi. Üzerinde deney yapılan hayvan kulaklarını dikerse, büyük olasılıkla ultrasonik sinyali duyabiliyor demekti. Galton, en iyilerinin kediler olduğu, köpeklerin fena sayılamayacağı, böceklerin ise hiç tepki vermediği sonucuna vardı.



Titanic in 1912 de batmasından sonra, ses dalgalarıyla buzdağlarını saptamak için çalışmalar yapıldı. Bu çalışmalar, karanlıkta veya sisli havalarda görülemeyen büyük nesnelerin varlığını ortaya çıkarmak için, sesin bir yere çarpıp geri dönme özelliğinden yararlanıyordu. Patlama sesleri ve başka yüksek sesler kullanılarak yapılan ilk deneylerde pek başarı elde edilemedi. Bunun ana nedeni, yansıyan sesin çok zayıf olması ve bir gemide epey yüksek olan sürekli gürültüden kolayca ayırt edilememesiydi. 1917 yılında Fransız fizikçi Langevin, frekansı işitme eşiğinin üzerinde olan bir ses kullanmanın daha iyi olacağını fark etti. Böyle bir ses, geminin motorlarından kaynaklanan parazitlerden ve denizdeki çeşitli gürültülerden etkilenmeyecekti. Kullandığı ses kaynağı, yıllarca Paris teki bir mağazanın vitrin dekorasyonunda kullanılmış, bol miktarda bulunan bir kristalden elde edilen bir kuvars parçasıydı. Uygun şekilde kesilmiş bir kuvars parçası piezoelektrik özelliği gösterir. Yani, kristale belli bir doğrultuda basınç uygulandığında, buna dik bir doğrultuda bir elektrik sinyali oluşur. Bunun tersi de geçerlidir, kristale alternatif bir gerilim uygulandığında kristal titreşmeye başlar. Kristalin büyüklüğü, doğal titreşim frekansı uygulanan elektrik sinyalinin frekansına eşit olacak şekilde ayarlanırsa, titreşimler çok büyük olabilir ve yoğun bir ses dalgası veya ultrasonik dalga üretir. Kuvars ve benzeri birkaç madde, günümüzde de ultrasonik ses üretmek için kullanılıyor. Benzer özelliklere sahip bir kristal, ultrasonik bir ses dalgası ile bombardıman edildiğinde bir elektrik sinyali üreten hassas bir mikrofon olarak da kullanılabilir.



Ultrasonik uygulamalarının pek çoğu iki olgudan yararlanır, ilki, ultrasonik bir ses dalgasının, iki maddeyi birbirinden ayıran yüzeye ulaşır ulaşmaz geri yansımasıdır. Bu etki, hem mühendislikte hem de tıpta kullanılan kusur dedektörünün temelini oluşturur. Bir kuvars kristali osilalöründen (alternatif akım üreteci), kalın bir metal levhaya uygulanan ultrasonik bir sinyal, normalde levhanın içinden dosdoğru geçer. Ancak, metal levhanın içinde bir çatlak, bir hava kabarcığı, bir cüruf (maden posası) veya başka bir kusur varsa, ultrasonik sinyalin bir kısmı geri yansır ve vericinin yanına yerleştirilen uygun bir alıcı taralından saptanabilir. Ayrıca, ilk ultrasonik titreşimi yolladıktan sonra kristal, geri dönen yankıları toplayan bir mikrofon olarak da kullanılabilir.



Kafatasının bir tarafından ultrasonik bir sinyal yollandığında, sinyalin büyük kısmı diğer taraftan geri yansır ve kafatası içinde orta hattaki anatomik yapılardan gelen algılanabilir bir yankı saptanır. Bu test kimi zaman kaza geçiren insanlara uygulanır. Yankı, iki kenar arasında yarı yolda beklenen şekilde oluşmazsa, cerrah iç kanamanın beyni yerinden ittiği kuşkusuna kapılabilir. Bu tekniğin daha karmaşık biçimi, özellikle gebelik sırasında karın bölgesini incelemek için kullanılıyor.



Ultrasoniğin ikinci yararlı uygulaması da, hâlâ tam olarak anlaşılmayan, ancak kesinlikle çok etkili olan kavitasyon işlemidir. Bir ses dalgası art arda meydana gelen sıkışma ve genişlemelerden oluşur. Bir sıvı, sıkışmalara kolaylıkla dayanabilir, ancak genişleme, yani basıncın şiddetli bir biçimde düşmesi, sıvının içinde bir boşluk meydana gelmesine neden olur. Boşluk, buharla veya sıvıdaki çözünmüş gazın ortaya çıkışıyla hemen doldurularak küçük bir kabarcığa dönüşür. Bu kabarcık dağıldığında şiddetli bir şok dalgası meydana gelir ve açık etkilere yol açabilir. İster büyük isterse küçük olsun, mühendislikte kullanılan parçalar, içinden ultrasonik bir ses dalgasının geçtiği bir sıvı banyosuna batırılarak çok iyi temizlenebilir. Kavitasyon işleminden kaynaklanan sarsıntılar, metal yüzeylerdeki kirleri ovarak temizler ve başka herhangi bir biçimde kolaylıkla sağlanamayacak bir temizlik sağlar.



Kavitasyon ve onunla ilgili işlemlerden cerrahlar da, çevre dokulara zarar vermeden küçük bir bölgeye zarar vermeleri gerektiğinde yararlanır.



İşitilen melodiler (şair John Keats in dediği gibi) tatlıdır, ancak işitilmeyenler daha tatlıdır. Ultrasonografi mühendisi, gürültü yaptığına dair şikayetlerle hiç karşılaşmaz, oysa kimsenin işitemeyeceği seslerle pek çok yararlı şey yapabilir.

Kaynak: Hekimce