Unterschied zwischen Röntgen und Ultraschall

Hauptunterschied - Röntgenstrahl vs Ultraschall

Heutzutage werden Röntgen und Ultraschall in vielen industriellen, wissenschaftlichen und medizinischen Anwendungen eingesetzt. In der Medizin werden sowohl Röntgenbilder als auch Ultraschall verwendet, um einige Störungen im Körper zu erkennen. Röntgen und Ultraschall sind jedoch sehr unterschiedlich. Das Hauptunterschied zwischen Röntgen und Ultraschall ist das Röntgenstrahlen sind elektromagnetische Transversalwellen, während Ultraschall mechanische Longitudinalschallwellen sind. Röntgenstrahlen können Atome in einem Medium ionisieren, Ultraschall dagegen nicht. Es gibt Dutzende solcher Unterschiede zwischen Röntgen und Ultraschall. Einige dieser Unterschiede werden in diesem Artikel beschrieben.

Was ist Röntgen?

Röntgenstrahlen sind hochfrequente elektromagnetische Wellen, die von Wilhelm Rontgen entdeckt wurden. Die Energie eines Röntgenphotons mit der Frequenz f ist gegeben durch E = hf. (wobei h die Plankonstante ist). Normalerweise werden elektromagnetische Wellen mit Energien im Bereich von 100 eV-100keV als Röntgenstrahlen betrachtet. Röntgenstrahlen mit Photonenenergien von weniger als 5 keV werden normalerweise als weiche Röntgenstrahlen bezeichnet. Ihre Durchdringungsfähigkeit ist geringer. Hochenergetische Röntgenstrahlen mit Photonenenergien über 5 keV werden als harte Röntgenstrahlen bezeichnet.

In der Radiographie werden harte Röntgenstrahlen häufig verwendet, da sie Gewebe durchdringen können. Darüber hinaus werden hochenergetische Röntgenstrahlen in der Medizin als Krebstherapie eingesetzt.

Die Wellenlängen von Röntgenstrahlen sind viel kürzer als die von sichtbarem Licht und vergleichbar mit Atomradien. So können höhere Auflösungen durch Verwendung von Röntgenstrahlen erreicht werden (Röntgenkristallographie).

Im Allgemeinen werden Röntgenröhren zur Erzeugung von Röntgenstrahlen verwendet. Dennoch ist das Röntgenröhrenkonzept keine effiziente Methode, da ein erheblicher Teil der Eingangsenergie in Form von Abwärme freigesetzt wird. In einigen Anwendungen werden Röntgenröhren durch kleine Teilchenbeschleuniger ersetzt, die eine effiziente Technik verwenden. 

Röntgenstrahlen sind sehr energiereich. So können sie neutrale Atome oder Moleküle ionisieren. Die Röntgenbelastung erhöht das Krebsrisiko aufgrund seiner Ionisierungsfähigkeit. Röntgenaufnahmen sind einfach sehr hilfreich bei der Behandlung von Krebserkrankungen. Die gleiche Behandlung kann jedoch leider krebserregend sein.

Was ist Ultraschall?

Der menschliche Hörbereich wird normalerweise als 20 Hz bis 20 kHz angesehen. Töne innerhalb dieses Bereichs werden als hörbarer Ton bezeichnet. Töne, die über der menschlichen Hörgrenze liegen, werden als Ultraschall bezeichnet. Mit anderen Worten werden Schallwellen mit Frequenzen über 20 kHz als Ultraschallwellen bezeichnet. Ultraschallwellen sind also mechanische Schallwellen. Sie brauchen ein Medium für die Ausbreitung.

Obwohl das menschliche Ohr Ultraschall nicht erfassen kann, können manche Tiere wie Fledermäuse und Delfine Ultraschall produzieren und hören. Sie verwenden Ultraschall für die Navigation in Dunkelheit. Diese Tiere sind natürliche Ultraschallquellen / -detektoren.

Es gibt viele Anwendungen des Ultraschalls in Medizin, Industrie, Kommunikation, Militär, Navigation, Forschung und vielen anderen Bereichen. Insbesondere in der Medizin (Ultraschall) spielen Ultraschallanwendungen eine entscheidende Rolle. Ultraschall ist eine sehr effektive, sichere und harmlose Diagnosetechnik. Die meisten medizinischen Ultraschallgeräte nutzen die Dopplerverschiebung und die Echozeit der reflektierten Ultraschallwellen, um die erforderlichen Informationen von Organen und anderen Körperkomponenten zu sammeln.

Normalerweise werden piezoelektrische Kristalle verwendet, um Ultraschall zu erzeugen. Piezoelektrische Kristalle können durch Anlegen einer Potentialdifferenz verformt werden. Dieser Effekt wird als inverser piezoelektrischer Effekt bezeichnet. Der Grad der mechanischen Verformung hängt von der angelegten Potentialdifferenz ab. Je höher die Potentialdifferenz, desto höher die Verformung. Somit können diese Kristalle durch Anlegen einer Wechselspannung mit einer gewünschten Frequenz oszilliert werden, und der oszillierende Kristall erzeugt Ultraschall.

Unterschied zwischen Röntgen und Ultraschall

Art der Welle:

Röntgenbilder sind elektromagnetische Wellen.

Ultraschall Wellen sind mechanische akustische Wellen.

Natur der Wellen:

 Röntgenbild ist eine Querwelle. Für die Fortpflanzung wird kein materielles Medium benötigt.

Ultraschall ist eine Longitudinalwelle. Für die Vermehrung wird ein materielles Medium benötigt.

Frequenzen:

 X-Strahlen haben die Frequenz von 3 Hz bis 3 Hz.

Ultraschall Frequenzen liegen oberhalb der menschlichen Hörgrenze (20000 Hz).

Anwendungen:

Röntgen wird in der Röntgenfluoreszenz (zerstörungsfreie Elementaranalyse), der Radiographie in der Medizin, der Röntgenlithographie, der Röntgentherapie, der Röntgenkristallographie usw. verwendet. Dies sind einige Anwendungen von Röntgenstrahlen.

Ultraschall Wellen werden für Ultraschallbildgebung, Sonargeräte, zerstörungsfreie Prüfung, akustisches Mikroskop, Ultraschallreinigung usw. verwendet. Dies sind einige Anwendungen von Ultraschall.

Ionisierungsfähigkeit:

Röntgenbilder kann Atome ionisieren.

Ultraschall kann Atome nicht ionisieren.

Risiko:

 Röntgenbilder sind hochenergetische Wellen, so dass sie mit DNA und Zellen interagieren können. Diese Fähigkeit von Röntgenstrahlen birgt das Krebsrisiko.

Ultraschall Wellen sind mechanische akustische Wellen. Sie bergen daher keine Risiken.

Bildhöflichkeit:

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“Ultra klingt”Von Ultrasound_range_diagram.png: Ursprünglicher Uploader: LightYear bei de.wikipediaUltrasound_range_diagram_png_ (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia