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Erfindungen



Geschichte des Ultraschall

Es war lange Zeit ein großes Rätsel: wie schaffen es Fledermäuse in absoluter Dunkelheit Insekten zu fangen und Hindernissen auszuweichen? 1783 hatte der italienische Biologe Spallazani die Idee, den Tieren nicht nur die Augen zu verschließen - das hatte kaum Einfluss auf das Jagdglück - sondern auch Ohren, Mund und Nase zu verstopfen. Erst dann bekamen die Fledermäuse Probleme. Warum das so war verstand der Italiener aber nicht. Dass Schall beteiligt ist, der nicht hörbar ist, darauf kam er nicht. Das erkannte erst der deutsche Tierforscher Alfred Brehm im 19.Jahrhundert.

Ende des 19. Jahrhunderts gelang es den Geschwistern Curie mit Hilfe des Piezo-Effekts in Kristallen Ultraschall zu erzeugen. Sie kehrten den Effekt - den beim Verformen von bestimmten Quarzkristallen auftretenden elektrischen Strom - um, indem Sie an einen Kristall elektrische Spannung anlegten. Dadurch zieht sich ein solcher Quarz blitzartig zusammen. Schaltet man die Spannung ab, kehrt das Kristallgitter in seine Ausgangsposition zurück. Legt man Wechselstrom an entstehen starke Druckwellen, die im Frequenzbereich oberhalb der menschlichen Hörschwelle liegen und als Ultraschall bezeichnet werden.

Die erste konkrete Anwendung dieses Phänomens wurde vom Untergang der Titanic inspiriert. Damals erkannte man die Gefahr durch einen Eisberg zu spät. Der englische Mathematiker Lewis Richardson und der deutsche Physiker Alexander Behm erfanden 1912 und 1913 unabhängig voneinander ein auf Ultraschall basierendes System zur Abstandmessung im Wasser. Das Echolot und das Sonar fanden großen Anklang beim Militär, stand doch der erste Weltkrieg mit der neuen Waffe U-Boot vor der Tür.

Technische Anwendung zur Materialprüfung fußen auf dem Konzept des russischen Wissenschaftlers Sergei Sokolow, der 1928 als erster mit Ultraschall in Materie „hineinsehen“ konnte. In den 40er und 50er Jahren des vergangenen Jahrhunderts begann die Medizin mehr und mehr die Möglichkeiten des Ultraschalls zu nutzen. Die Heilung einer großen Zahl von Gebrechen durch die Wärmeentwicklung, die bei der Bestrahlung mit Ultraschall entsteht, wurde glücklicherweise bald ins Reich der Fabel verbannt. 1952 dann gelangen die ersten zweidiminensionalen Ultraschallschnittbilder menschlicher Organe.

Bekannt war auch die Tatsache, dass Ultraschall in Flüssigkeiten vorhandene Gasbläschen in Schwingungen versetzen kann, wodurch Schmutz von Gegenständen entfernt werden konnte. Anfangs der 1960er Jahre war die Technik der Ultraschallreinigung perfektioniert. Vollständig entgaste Flüssigkeiten werden mit Ultraschall in Schwingungen versetzt, wodurch sich winzige Dampfbläschen bilden. Durch die fortgesetzte Zufuhr von Energie implodieren diese und wirken wie winzige Presslufthämmer, die den Schmutz von unterschiedlichsten Oberflächen abtragen. Ob im medizinischen Bereich oder im Automobilbau, bei Goldschmieden oder beim Optiker - die Ultraschallreinigung ist im täglichen Leben nicht mehr wegzudenken.

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