Ultrasəs levitasiyası və onun sənayedə tətbiqləri
Ultrasəs / akustik levitasiya yüngül, həssas materialların təmassız saxlanması, eləcə də nümunələrin təmassız idarə olunması üçün sənayedə sınaqdan çıxmış bir üsuldur. Ultrasəs levitasiyası və onun sənayedə və elmdə tətbiqləri haqqında daha çox məlumat əldə edin!
Ultrasəs levitasiyasının tətbiqləri
Akustik levitasiya materialların təmassız idarə olunması və nümunələrin mövqeləndirilməsi üçün elmi cəhətdən təsdiqlənmiş və sənayedə qəbul edilmiş üsuldur. Təmassız idarəetmə üsulu kimi ultrasəs levitasiyasından səthi həssas və kövrək iş parçalarını, məsələn, yarımkeçirici lövhələri, mikroçipləri və ya nazik şüşə lövhələri mexaniki təsir olmadan manipulyasiya etmək üçün istifadə olunur. Materialların və nümunələrin təmassız idarə olunmasını təmin etdiyinə görə ultrasəs levitasiyası sənaye, elmi və analitik tətbiqlərdə istifadə edilir.
Sənayedə ultrasəs levitasiyasından hətta yüngül fiziki təmas nəticəsində zədələnə bilən mikroçiplərin və digər kiçik, həssas obyektlərin təmassız və qabsız emalı üçün etibarlı üsul kimi istifadə olunur. Digər tətbiq sahəsi qabın təsirinə məruz qala bilən çox yüksək təmizlik dərəcəsinə malik materialların və ya kimyəvi reaksiyaya girən maddələrin idarə olunmasıdır.
Bir oxlu akustik levitatorda polipropilen kürələrin levitasiya mövqeləri. Levitator / sonotrod yuxarıda, reflektor aşağıdadır (b) H1 = 7,45 mm; (d) H3 = 21,55 mm
(tədqiqat və şəkillər: © Andrade et al. 2018)
Kimyada havada asılı saxlanılan damcılar miniatür reaksiya qabları kimi xidmət edə bilər və tədqiqatçılara qab divarlarından qaynaqlanan çirklənməni azaltmaqla reagentləri birləşdirməyə və reaksiyaları müşahidə etməyə imkan verir.
Materialşünaslar buxarlanmanı, kristallaşmanı və hissəciklərin əmələ gəlməsini araşdırmaq üçün levitasiya ilə asılı saxlanılan nümunələrdən istifadə edir, analitik tədqiqatçılar isə asılı saxlanılan nümunələri optik və spektroskopik üsullarla tədqiq edə bilirlər.
İxtisaslaşdırılmış akustik idarəetmə sistemləri həmçinin silisium lövhələri, mikroçiplər və nazik şüşə daxil olmaqla kövrək komponentlərin daha az mexaniki zədələnmə riski ilə daşınmasını təmin edir.
Hissəciklərlə zirehlənmiş maye robotlar (PBs) üçün akustik levitasiya perspektivli tədqiqat istiqaməti təklif edir: kapsullaşdırılmış reagentlərin daşınması, idarə olunan reaksiyalar üçün damcıların bir araya gətirilməsi və ətraf səthlərlə təması minimuma endirməklə robotların emal stansiyaları arasında ötürülməsi. Hissəciklərlə zirehlənmiş maye robotların akustik levitasiyası haqqında daha çox oxuyun!
- fiziki qüvvələrə həssas obyektlər (məsələn, mikroçiplər)
- elektrik keçirməyən materiallar
- yüksək təmizlik dərəcəsinə malik materiallar
- kimyəvi reaksiyaya girən maddələr
- bioloji, analitik nümunələr
- kristalloqrafiya üçün zülallar
Ultrasəs levitasiyasının iş prinsipi
Akustik levitasiya ultrasəs dalğalarının axıcı mühitə, adətən qaza (məsələn, havaya) tətbiqini ifadə edir. Ultrasəs dalğası qazın içindən keçərkən səs dalğası cazibə qüvvəsini tarazlaşdırır – nəticədə obyektlər havada dayaqsız asılı qala bilir. Obyektin səs dalğasında sərbəst asılı qalması effekti durğun dalğa hadisəsini tələb edir. Durğun dalğa əks istiqamətlərdən gələn iki eyni dalğanın üst-üstə düşməsi nəticəsində yaranır. Buna görə də akustik levitasiya qurğusunda uzununa təzyiq dalğaları yaratmaq üçün ultrasəs çeviricisindən istifadə olunur və qarşı tərəfdəki reflektor dalğaları əks etdirir ki, hər iki tərəfdən gələn eyni dalğalar üst-üstə düşərək durğun dalğa yarada bilsin.
Çevirici/levitator ilə reflektor arasında yaradılmış müstəvi durğun dalğanın təzyiq düyünündə kiçik sərt kürənin akustik levitasiyası.
(tədqiqat və şəkillər: © Andrade et al. 2018)
Düyünlər və qarınlar: İntensiv ultrasəsin uzununa təzyiq dalğası havada təmassız asılı qalmağa imkan verir. Belə durğun ultrasəs dalğalarının müəyyən düyünləri olur. Düyün minimum təzyiq sahəsi, qarın isə maksimum təzyiq sahəsi kimi müəyyən edilir. Durğun dalğanın düyünləri akustik levitasiyada əsas rol oynayır.
Ultrasəs levitatorları durğun dalğa sahəsinin ultrasəs zondu (yəni sonotrod) üzərində yerləşdirilməsi və reflektordan istifadə edilməsi ilə işləyir.
Ultrasəs levitasiyası avadanlığı
Hielscher Ultrasonics yüksək keyfiyyətli, yüksək performanslı ultrasəs avadanlığının layihələndirilməsi, istehsalı və paylanması sahəsində uzunmüddətli və zəngin təcrübəyə malikdir. Akustik levitasiya üçün Hielscher iki standart levitator növü təklif edir:
UP400St ultrasəs prosessoru çeviricinin və generatorun möhkəm korpusda birləşdirildiyi kompakt sistemdir. 500 vatt gücündə olan UIP500hdT levitatoru ayrı çeviriciyə və generatora malikdir. IP64 qoruma dərəcəsinə malik çeviricisi ilə UIP500hdT çətin istismar şəraitində quraşdırılmaq üçün idealdır.
Ultrasəs levitatorları tək qurğu kimi və ya paralel şəkildə quraşdırıla bilər və yüksək sürətli, yüksək emal məhsuldarlığına malik emal xətlərində işləyə bilir.
Xüsusi tələblər üçün Hielscher Ultrasonics həmçinin fərdi tələblərə uyğun və mülkiyyət hüquqları ilə qorunan levitatorlar layihələndirir və istehsal edir.
Bizimlə əlaqə saxlayın! / Bizə sual verin!
Ədəbiyyat / İstinadlar
- Hyobin Jeon, K. Park, j.-Y. Sun, H.-Y. Kim (2025): Particle-armored liquid robots. Science Advances Volume 11, Issue 12, 21 Mar 2025.
- Andrade, M.A.B.; Pérez, N.; Adamowski, J.C. (2018): Review of Progress in Acoustic Levitation. Brazilian Journal of Physics 48, 2018. 190–213.
- Malte Junk, Jörn Hinrichs, Fritz Polt, Jonas Fechner, Werner Pauer (2020): Quantitative experimental determination of evaporation influencing factors in single droplet levitation. International Journal of Heat and Mass Transfer, Volume 149, 2020.
- Junk, Malte (2019): Tropfenverdunstung im akustischen Levitator. Dissertation Universität Hamburg. Fachbereich Chemie der Fakultät für Mathematik, Informatik und Naturwissenschaften, Universität Hamburg 2019.
Maye damcısını sonotrod ilə reflektor arasında havada asılı saxlayan Hielscher UP100H akustik levitatoru.
Hielscher Ultrasonics yüksək performanslı ultrasəs homogenizatorlarını laboratoriya ölçüsündən sənaye ölçüsünə qədər istehsal edir.