Ultraschall – eine kurze Einführung

Ultraschall wird in Wissenschaft und Technik für die vielfältigsten Anwendungen eingesetzt. Im Folgenden werden kurz die physikalischen Grundlagen des Ultraschalls beschrieben. 

Bei der Einwirkung von Ultraschall ab einer Frequenz von 20 kHz und einer Schallintensität von 0,1 W/cm² auf flüssige Medien entstehen aufgrund der starken Wechselbeanspruchung kleinste Kavitationsblasen. Diese feinsten Hohlräume mit geringem Innendruck entstehen aufgrund der Trägheit des Mediums und der induzierten mechanischen Schwingungen. Durch den äußeren Druck des Mediums implodieren die instabilen Blasen nach kurzem Wachstum unter hohen Druck- und Temperaturspitzen. Dabei entstehen hohe Scherkräfte an der Grenzschicht. Dieser Effekt tritt besonders an Luftbläschen oder Schmutzpartikeln, den sogenannten Kavitationskeimen auf. Die Kavitation im Wasser löst das akustisch wahrnehmbare Rauschen von Hochleistungs-Ultraschallgeräten aus.