众所周知，带探头的压电变换器可用在超声波加工中。化学家和微生物学家一直都在采用这种变换器产生高强度的空化作用，供均化难以进行的化合反应、断裂细胞、萃取、粉碎粒子、净化、加速化学反应，以及还有其它许多用途。 具有针形探头的这类变换器也是众所周知的，它主要用以清洗小孔。
有时候需要用一个能快速处理小型样品的探头。这种探头可与检定化学结合使用，用以在石油和天然气的生产和冷却过程中以及在废水处理系统中和在纸浆及纸张生产过程中分析有无还原硫酸盐的细菌存在。
在采用直径小于约0.08英寸（0.2厘米）的一般探头时，发现它们所产生的空化作用在许多小体积范围的应用中难以产生预期的效果。这是由于分散了探头尖端处声场的边缘效应起支配作用从而使声强不能超过产生空化作用所需要的阈值所致。
本发明人发现，直径小于0.08英寸（0.2厘米）的超声波探头，如果其尖端表面具有能使声场聚焦的凹面就可以大大增强它所产生的空化作用，从而解决了边缘效应分散声场的问题。所谓凹面是指探头尖端表面上浅浅的凹陷。这种凹面可以是径向对称的凹面，例如球面、抛物面、椭球面或锥形面等，也可以是单轴向对称的凹面，例如楔形或弧形凹面。
其它对声场能起聚焦作用和产生所要求地空化作用的对称形的凹面也可以采用，但这些凹面更难以制作，所以最好还是不用它们。较理想的凹面是径向对称的凹面，因为这种凹面最容易加工，只要进行简单的车削即可，而且在最后处理工序中（即提高耐磨性的涂覆处理），它们也是最易于加工的。
小直径探头尖端上浅浅的凹面可产生相当广的稳定的高强度空化区，使其容易满足象快速溶胞作用之类的声化学处理要求。这一优点再加上探头直径很小，使本发明的器件可用于小体积样品的处理，并可与酵素以及其它热敏性材料配用，因为它不致使样品过热，可以使样品有效循环以便均匀处理，并且比直径较大的探头所需要的驱动电流小，因而用电池即可使其工作，所以本发明的器件不难装入自备电源的手提式小型现场使用的仪器中。
图1是压电变换器和探头结合在一起的侧视图。
图2是探头尖端的剖面图，示出径向对称的凹面，即球面。
图3和4是探头尖端的呈锥形凹面的另一剖面图。
现在参看附图说明本发明的器件。
图1示出一般压电变换器的探头1。这种探头可以装在一个适当的外壳中（图中未示出）。
在本实施例中，探头和变换器结合成一个元件，它以单个半波长的方式谐振，因此有时称为连体式探头变换器。在其它实施例中，它们可以由两个元件组成：一个半波长谐振变换器和一个半波长谐振探头（图中未示出）。这样就可以采用不同直径的探头尖端。必要时，变换器可接上大于半波长的探头，例如全波长探头。
图1所示器件的变换器部分包括基座2、电极3、压电晶体4和通过基座、电极和晶体而拧入探头1的顶面以便将晶体/电极夹层件夹紧在探头与基座之间的螺栓（图中未示出）。电极3把电源（图中未示出）与压电晶体4连接起来。电极可用一般材料制成，例如Be-Cu或镍，晶体可采用一般晶体，例如钛酸钡或锆酸钛酸铅晶体。
探头1可以用一般材料制成，例如铝或钛合金，在一些实施例中，最好用诸如氧化铬、氧化铝、氧化铝/二氧化钛合金之类或类似的耐磨材料处理或涂覆尖端表面5。
在本发明的器件中，探头尖端6的直径小于0.08英寸（0.2厘米）。若直径大于这个值，要产生所需的空化作用就不必在尖端表面5上设凹面。
图2、3和4示出探头尖端表面上浅凹面的不同实施例。图2中的凹面是球面，而图3和图4中的为锥形面。
要产生最佳的空化效应，探头尖端上只需有浅浅的凹面就够了;事实上，凹面较深（即它是一个孔或平底孔）时，所产生的空化作用反而较差，而且会因孔过早地腐蚀而损坏。较理想的空化作用要求设计得使凹面侧壁与探头轴线形成不小于45度的角，以便使尖端表面平行于探头轴线的振动分量尽量增强。凹面开口端的直径或尺寸最好只比尖端直径或尺寸略小一些，以使对声波辐射聚焦的面积尽量增大。
下面举例说明凹面的尺寸。
图2中，探头尖端直径D为0.050英寸，凹面深度d为0.010英寸，球面半径R为0.020英寸。
图3中，直径D保持不变，而深度d为0.008英寸，角a为60度。图4中，D仍然不变，而d为0.012英寸，a为45度。
应该理解的是，这些尺寸仅仅是举例而已，还可以举出其它许多例子，这通常由形成凹面的方法而定。
探头表面上的凹面可用一般机械加工方法形成，例如车削、磨削、镗孔或电火花加工等。
本发明的器件可按一般方式进行操作，即采用20至120千赫的频率，取决于器件的尺寸和所需的功率。小型样品声化学处理较理想的频率范围是40至70赫。
本发明的器件适用于任何采用超声波处理的场合。从该器件的特点来看，它特别适用于快速处理热敏性小型样品。因此它可在用免疫检定法检测时用来溶化能还原硫酸盐的细菌。在这种用场中，它可装在有自备电源和检定化学系统的小型现场测试仪器中，用以分析石油和天然气生产中的生物腐蚀问题。