Studiehandboken 06/07 del 4 - KTH

KTH Studiehandbok 2006-2007
5A1595 Ultraljudsfysik och tillämpningar
Poäng/KTH Credits 4
ECTS-poäng/ECTS Credits 6
Kursnivå/Level
D
Betygsskala/Grading, KTH
U, G
ECTS-betygsskala/Grading, ECTS
Fail, pass
Valfri för/Elective for
F4
Språk/Language
On request given in English
Kurssida/Course Page
http://www.biox.kth.se/martin.wiklund/ultrasou
nd/ultrasound.html
Physics and Applications of
Ultrasound
Kursansvarig/Coordinator
Martin Wiklund,
martin.wiklund@biox.kth.se
Tel. 5537 8134
Kursuppläggning/Time Period 3
Föreläsningar 24 h
Lab 4 h
Kortbeskrivning
Kursen behandlar grundläggande fysikaliska principer och tekniska
tillämpningar av ultraljud.
Mål
Kursen ska ge en introduktion till de fysikaliska principerna bakom akustisk
vågutbredning, med speciell tonvikt på ultraljudutbredning. Teknik och
instrumentering för generering och mätning av ultraljud, samt olika
tillämpningsområden, behandlas i kursen. Kursen behandlar även icke-linjära
effekter, så som akustiskt strålningstryck och statiska akustiska krafter, med
dess tillämpningsområden. Speciell tonvikt för de tekniska tillämpningarna
ligger inom det biomedicinska området.
Kursinnehåll
Fysikaliska grunder till akustisk vågutbredning: Vågekvationen. Akustiska
storheter så som förskjutning, hastighet och tryck, fashastighet, akustisk
impedans, energi och intensitet. Akustiska vågformer så som bulkvågor,
Rayleighvågor och Lambvågor. Reflektion, refraktion och transmission.
Absorption och dämpning. Diffraktion, närfält och fjärrfält. Icke-linjära
effekter. Akustisk strömning. Kavitation. Sonoluminescens. Piezoelektricitet
och piezoelektriska material.
Instrumentering: Ultraljudgivare/transducers. Sensorer. Materials akustiska
egenskaper. Vågledare och resonatorer. Akustiska linser och speglar.
Tillämpningar av ultraljud: Diagnostik/avbildning. Doppler. Materialprovning
och industriella tillämpningar. Högeffektstillämpningar. Sonar. Akustisk
mikroskopi. Mikro-rengöring och finfördelning. Borrning. MEMStillämpningar.
Laserultraljud. Kemiska tillämpningar. Agglomerering och
manipulering av partikelsuspensioner.
Förkunskaper
Kunskaper i fysik motsvarande vågrörelselära (5A1204). Kunskaper i
matematik motsvarande 5B1202.
Kursfordringar
En skriftlig tentamen (TEN1; 4p). Godkänd laborationskurs krävs för godkänd
tentamen.
Kurslitteratur
Utdelat kurskompendium.
Komplement: L. E. Kinsler, A. R. Frey, A. B. Coppens and J. V. Frey:
Fundamentals of Acoustics, John Wiley & Sons, Inc.
Abstract
The course deals with basic physical
principles and technological applications
of ultrasound.
Aim
The course gives an introduction to the
physical principles of acoustic wave
propagation, with special emphasis on
ultrasound. Technology, instrumentation
and applications of ultrasound are
treated in the course. Non-linear effects,
e.g., acoustic radiation pressure and
static acoustic forces with their
application areas, are also treated. Most
of the treated technological applications
fall under the biomedical field.
Syllabus
Physical principles of acoustic wave
propagation: Wave equation. Displacement,
velocity, pressure, phase velocity,
acoustic impedance, energy and
intensity. Bulk waves, Rayleigh waves,
Lamb waves. Reflection, refraction and
transmission. Absorption and
attenuation. Diffraction, near field and
far field. Non-linear effects. Acoustic
streaming. Cavitation. Sonoluminescence.
Piezoelectricity and piezoelectric
materials.
Instrumentation: Transducers. Sensors.
Acoustic properties of materials. Waveguides
and resonators. Acoustic lenses
and mirrors.
Applications of ultrasound: Diagnostics/imaging.
Doppler. Material testing
and industrial applications. High power
applications. Sonar. Acoustic microscopy.
Microcleaning and grinding.
Drilling. MEMS. Laser ultrasound.
Chemical applications. Agglomeration
and particle manipulation.
Prerequisites
Knowledge in physics corresponding to
5A1204 and in mathematics
corresponding to 5B1202.
Requirements
One written exam.: (TEN1; 4 credits),
Lab course compulsory.
Required Reading
Compendium. Complement: L. E.
Kinsler, A. R. Frey, A. B. Coppens and
J. V. Frey: Fundamentals of Acoustics,
John Wiley & Sons, Inc.
5A Fysik 123