- 1. Production et détection
- 2. Générateurs mécaniques ou électromécaniques
- 3. Transducteurs électromagnétiques
- 4. Détection
- 5. Directivité et imagerie ultrasonore
- 6. Absorption et spectrométrie ultrasonores
- 7. Action énergétique
- 8. Interfaces et interactions
- 9. L'avenir des ultrasons
- 10. Bibliographie
ULTRASONS
Transducteurs électromagnétiques
Paul Langevin, le premier, eut l'idée d'appliquer à la production et à la réception d'ultrasons le phénomène de la piézo-électricité, découvert par Pierre et Jacques Curie. Excités par un courant électrique de haute fréquence, le quartz et les autres cristaux piézo-électriques (sel de Seignette, niobate de lithium, tartrates et phosphates de potassium ou d'ammonium, etc.) vibrent mécaniquement à la même fréquence. Ces vibrations sont surtout intenses lorsqu'une des dimensions du cristal favorise la résonance : dans le mode fondamental, une lame de quartz épaisse de 2,85 mm vibre en demi-onde à la fréquence de 1 mégahertz. La même plaque vibrerait, sur des modes plus élevés, jusqu'à des fréquences hypersonores ; mais des lames très minces de niobate de lithium sont utilisées sur leur mode fondamental à 200, voire 400 mégahertz. Par ailleurs, à l'aide de films piézo-électriques évaporés d'oxyde de zinc (ZnO), on peut émettre des vibrations mécaniques allant jusqu'à plusieurs gigahertz, les longueurs d'onde associées étant de l'ordre du micromètre.
La magnétostriction, découverte en 1842 par James P. Joule, permet d'exciter une vibration mécanique dans un matériau ferromagnétique soumis à un champ magnétique oscillant. Mais la fréquence obtenue est le double de la fréquence d'excitation, sauf si l'on polarise le matériau au moyen d'un champ magnétostatique suffisamment intense. Il faut éviter que l'échauffement ne dépasse le point de Curie (cf. magnétisme, chap. 1), au-delà duquel l'effet de magnétostriction disparaît.
Un phénomène analogue, l' électrostriction (cf. diélectriques, chap. 7), se produit dans les matériaux ferro-électriques. Les plus usités pour produire ou détecter les ultrasons sont le titanate de baryum, le zircotitanate de plomb et le niobate de plomb. Ils se présentent sous forme de céramiques frittées, auxquelles on peut imposer une polarisation permanente et donner par moulage ou meulage les formes qu'on désire en vue d'obtenir les modes de vibration les plus variés : longitudinale, transversale, de flexion, de torsion, etc. Leur point de Curie se situe entre 100 et 200 0C, plus bas que pour les composés ferro-magnétiques.
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Écrit par
- Maurice JESSEL
: ancien directeur de recherche au C.N.R.S., rédacteur à la revue internationale
Acustica - André ZAREMBOWITCH : professeur à l'université de Paris-VI-Pierre-et-Marie-Curie
Classification
Pour citer cet article
Maurice JESSEL et André ZAREMBOWITCH. ULTRASONS [en ligne]. In Encyclopædia Universalis. Disponible sur : (consulté le )
Article mis en ligne le et modifié le 14/03/2009
Média
Chauve-souris
Planeta Actimedia S.A.© Encyclopædia Universalis France pour la version française.
Autres références
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CHIROPTÈRES ou CHAUVES-SOURIS
- Écrit par Robert MANARANCHE
- 2 189 mots
- 2 médias
... les repèrent en vol et dans l'obscurité, par un système d'écholocation très perfectionné qui leur permet aussi d'éviter les obstacles. Les ultra-sons peuvent être émis à une cadence de 200 par seconde, avec une fréquence de 50 à 120 kilocycles par seconde, d'une durée très courte, souvent... -
ÉCHOGRAPHIE
- Écrit par Paul-François LEROLLE
- 535 mots
- 2 médias
L'utilisation des ultra-sons dans le domaine médical comme méthode diagnostique constitue l'échographie. Elle est actuellement bien au point en gynécologie et surtout en obstétrique. On l'utilise aussi pour l'étude des seins, du cœur (étude de la valvule mitrale et de la pathologie tumorale cardiaque)....
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ÉCHOGRAPHIE MÉDICALE
- Écrit par Guy PALLARDY
- 186 mots
Les phénomènes de piézo-électricité, générateurs d'ultrasons, ont été découverts en 1880 par Pierre Curie et son frère Jacques. En 1916, leurs élèves Constantin Chilowski et Paul Langevin inventent un dispositif à la fois émetteur et récepteur destiné à détecter les sous-marins...
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IMAGERIE MÉDICALE
- Écrit par Maurice LAVAL-JEANTET
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Sans danger, indolore, peu coûteux, l'emploi des ultrasons a connu une expansion fantastique depuis les premiers essais des années 1960. Aucune femme enceinte n'y échappe. L'échographie donne d'excellentes images du foie, de la rate, des reins, de la thyroïde, de la prostate et des... - Afficher les 14 références
