http://www.physorg.com/news189837358.html
By Lin Edwards, April 7, 2010
(PhysOrg.com) -- 聲學裝置用於一系列應用中，例如超音波掃描器，不過它們效能會因為它們的不正確聚焦與低聚焦力（focal power）而受限。現在一群美國科學家開發出一種聲學透鏡（acoustic lens），那能將聲波以前所未見的能量將聲波聚焦，藉此製造出「聲音子彈（sound bullets）」，那能找到許多用途，包括能有效摧毀腫瘤或腎結石的非侵入式聲音手術刀（sonic scalpels）。
來自加州理工 Graduate Aerospace Laboratories 的 Alessandro Spadoni 以及應用物理系的 Chiara Daraio 設計出新的聲學透鏡以用於醫療應用中。由密實的聲音脈衝，或聲音子彈，所引發的高壓，使焦點溫度上升，故聲音子彈能用來燃燒組織而不會影響周遭的組織。如果以不同方式調控，它也能用來產生近乎照片品質的體內影像，而且沒有 X 光的輻射風險。
這種新聲音透鏡是以超材料（metamaterial）製成，並利用了「牛頓的搖籃（Newton's cradle）」原理，這玩意兒為眾人周知：相同大小的金屬球以細線懸吊，被設計來示範能量的轉換。當一端的球被拉出然後釋放，在另一端的球會以相同速度擺盪出去。這種超材料由 21 條平行的鏈子組成，每一條包含 21 個不鏽鋼球體，但這些鋼球並非傳送運動（channeling motion）而是傳送聲波，那被轉換成一種衝擊波，稱為「孤立波（solitary wave）」。離開透鏡的能量，因鏈子的長度，並不會透過鏈子反彈回去，它反而會聚焦在其前面幾公分處。
Daraio 教授表示，聲音轉換到孤立波是必要的，因為孤立波比聲音容易控制，且能使它們在所發出的聲音中達到高聚焦強度，而且它的位置能在不需要改變透鏡結構的情況下受到控制。Daraio 表示，如果外側鏈子被擠在一起而靠近內側的鏈子，在外側鏈子的孤立波會行進更快，導致連續的聲音脈衝。科學家們也能夠調整聲音子彈的強度，所以它們強到足以被當成聲音手術刀使用，或溫和到足以用來進行體內造影。後面這種用途將會是超音波的改良，因為聲音的聚焦度更高，而且能輕易復位。
這套系統仍在開發中，而且尚未對活細胞測試過。在它能有醫療或其他應用前可能需要幾年時間。
這份研究論文發表在本週的 PNAS 期刊上。
※ 相關報導：
＊ Generation and control of sound bullets with a nonlinear acoustic lens
http://www.pnas.org/content/107/16/7230
Alessandro Spadonia and Chiara Daraiob＊ 光學上的「瘋狗浪」？市場上的「黑天鵝」？
PNAS April 20, 2010 vol. 107 no. 16 7230-7234
doi: 10.1073/pnas.1001514107
＊ 超音波蛙：能將耳朵調整至不同頻率
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＊ 次世代透鏡允諾更多控制
＊ EMP：鋼材塑形、穿孔新法寶
＊ 世上最小的微雷射
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北科大開發雷射超音波技術
【鍾旭昶】2010-06-02 工商時報
北科大製造科技研究所極力發展「雷射超音波技術Laser Ultrasound Technique，LUT」，該技術結合光學與聲學兩者特性，除具有超音波的穿透特性外，更因光學的非接觸特性，對於廣大的非破壞檢測（NDE）應用，特別是對於險峻、不利人體工作環境，如核能輻射與高溫等特別有利，另外對於高科技產業如半導體產業與光電產業等，LUT更具有其非接觸與即時監測的應用優勢。
製科所所長楊哲化表示，「雷射超音波技術」，是利用光學方式來產生並偵測超音波的檢測技術，主要包含以光學方法產生超音波，以及以光學方法接收超音波兩個次領域的技術。超音波檢測是非破壞檢測（NDE）應用上最為廣泛使用的技術平台，其普及的最重要原因包括其所使用檢測設備簡易、良好的檢測靈敏度，更重要的是其所提供檢測項目的多樣性，包括各種的缺陷檢測、定量以及定性的材料性質量測、結構狀態監測，以及工業生產中各種重要物理量的即時線上監測等應用。
楊哲化的研究團隊已利用該技術開發多項獨特之應用，像是「核燃料鋯管氫含量之非破壞檢測技術」、「固態氧化物燃料電池（SOFC）電解質層之非破壞檢測以及「OLED線上即時薄膜量測技術」等，此外，楊哲化的實驗室尚有「超音波C-SCAN」、「高溫非破壞檢測」等技術，提供業界產學合作或技術移轉。
北科大製科所LUT網站：140.124.30.80/LUT/research_2.html。
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