Estudo numérico e experimental de um guia de onda acústico para a geração de feixes superfocalizados
Estudo numérico e experimental de um guia de onda acústico para a geração de feixes superfocalizados
<fernandafflucena@gmail.com>
A imagem produzida com o uso do ultrassom é uma das técnicas mais utilizadas para fins de diagnóstico clínico, graças a sua capacidade de transmissão da imagem em tempo real, sem o uso de radiação. Todavia, existe uma limitação natural na resolução deste tipo de imagem, que é chamada de limite de difração e tem relação com o comprimento da onda que é utilizada. Para vencer esse limite, foram realizados uma vasta gama de estudos, que vão de metamateriais a utilização de espelhos de reversão temporal. Trabalhos mais atuais desenvolvidos na Universidade Federal de Alagoas mostraram nos últimos anos que o polímero rexolite poderia ser utilizado para fabricar lentes esféricas, que ao serem utilizadas conseguem produzir feixes superfocalizados e vencer o limite de difração. Até então, foram analisadas variações dessas esferas, tanto por métodos de análise computacionais, quanto por experimentação. Neste trabalho, lentes esféricas de rexolite foram enfileiradas para formar um guia de onda acústico, que é capaz de superfocalizar feixes. Para a análise inicial, foi utilizado para modelar o problema o software COMSOL Multiphysics, que utiliza o método de elementos finitos. Nele, foi variado o raio das esferas utilizadas no guia de onda e para comprovar as simulações realizadas, foram feitos experimentos com 1, 2, 3 e 4 lentes, que serviram para superfocalizar uma onda de 1 MHz. Esse sistema então, tem capacidade de transmitir esse feixe, sem que haja perdas significativas de intensidade acústica e das propriedades de focalização. Essa pesquisa é de extrema importância para a geração de imagens de alta resolução por ultrassom, que podem ser utilizadas para diagnósticos na área de oftalmologia e na detecção de falhas superficiais em ensaios não destrutivos.
The image produced using ultrasound is one of the most used techniques for clinical diagnostic purposes, thanks to its ability to transmit the image in real time, without the use of radiation. However, there is a natural limitation in the resolution of this type of image, which is called the diffraction limit and is related to the wavelength that is used. To overcome this limit, a wide range of studies were carried out, ranging from metamaterials to the use of time reversal mirrors. More recent work carried out at the Federal University of Alagoas has shown in recent years that the rexolite polymer could be used to manufacture spherical lenses, which when used can produce super-focused beams and overcome the diffraction limit. Until then, variations of these spheres have been analyzed, both through computational analysis methods and through experimentation. In this work, spherical rexolite lenses were strung together to form an acoustic waveguide, which is capable of superfocusing beams. For the initial analysis, the COMSOL Multiphysics software was used to model the problem, which uses the finite element method. In it, the radius of the spheres used in the waveguide was varied and to prove the simulations carried out, experiments were carried out with 1, 2, 3 and 4 lenses, which served to superfocus a 1 MHz wave. This system then has the capacity to transmit this beam, without significant losses in acoustic intensity and focusing properties. This research is extremely important for the generation of high-resolution ultrasound images, which can be used for diagnostics in the field of ophthalmology and for detecting surface flaws in non-destructive tests.
Dr. Leão Neto, José Pereira.
Difração - Limite.
Esferas de rexolite.
Guias de ondas.