Ултразвукова левитация и нейните промишлени приложения
Ултразвуковата/акустичната левитация е индустриално доказана опция за безконтактно носене на леки чувствителни материали, както и за безконтактно боравене с проби. Научете повече за ултразвуковата левитация и нейните приложения в индустрията и науката!
Приложения на ултразвукова левитация
Акустичната левитация е научно доказан и индустриално възприет метод за безконтактна обработка на материали и позициониране на проби. Ултразвуковата левитация като безконтактен метод за работа се използва за манипулиране на повърхностно чувствителни и крехки детайли, например пластини, микрочипове или тънки стъклени плочи, без механично въздействие. Благодарение на безконтактното боравене с материали и проби, ултразвуковата левитация е внедрена в промишлени, научни и аналитични приложения.
В промишлеността ултразвуковата левитация се използва като надежден метод за безконтактна обработка на микрочипове и други малки, деликатни предмети, които са склонни към повреда дори при лек физически контакт. Друга област на приложение е обработката на материали с много висока чистота или химически реагенти, които биха били повлияни от контейнера.
Левитационни позиции на полипропиленови сфери в едноосен акустичен левитатор. Левитатор / сонотроде отгоре, рефлектор отдолу (b) H1 = 7,45 mm; г) H3 = 21,55 mm
(проучване и снимки: © Andrade et al. 2018)
- обекти, чувствителни към физически сили (напр. микрочипове)
- Непроводящи материали
- материали с висока чистота
- химически реагенти
- биологични, аналитични проби
- Протеини за кристалография
Принцип на работа на ултразвуковата левитация
Акустичната левитация описва прилагането на ултразвукови вълни към течност, обикновено газ (напр. въздух). Когато ултразвуковата вълна преминава през газа, звуковата вълна уравновесява силата на гравитацията – В резултат на това обектите могат да кръжат неподдържани във въздуха. Този ефект на свободно плаващ обект в звукова вълна изисква феномена на стояща вълна. Стояща вълна се образува, когато две еднакви вълни, идващи от противоположни посоки, се наслагват една върху друга. Следователно, в настройка за акустична левитация се използва ултразвуков преобразувател за създаване на надлъжни вълни под налягане, а рефлектор от другата страна отразява вълните, така че идентичната вълна, идваща от двете страни, да може да се наслагва и образува стоящи вълни.
Акустична левитация на малка твърда сфера във възела на налягане на равнинна стояща вълна, установена между преобразувател/левитатор и рефлектор.
(проучване и снимки: © Andrade et al. 2018)
Възли и противовъзли: Надлъжната вълна под налягане на интензивния ултразвук позволява да се рее безконтактно във въздуха. Такива стоящи ултразвукови вълни имат определени възли. Възелът е зоната на минимално налягане, докато противовъзелът се определя като зоната на максимално налягане. Възлите на стояща вълна са в центъра на акустичната левитация.
Ултразвуковите левитатори работят чрез позициониране на полето на стоящата вълна върху ултразвукова сонда (т.е. сонотрод) и използване на рефлектор.
Оборудване за ултразвукова левитация
Hielscher Ultrasonics има дългогодишен опит и опит в проектирането, производството и дистрибуцията на висококачествено, високопроизводително ултразвуково оборудване. За акустична левитация Hielscher предлага два стандартни типа левитатори:
Ултразвуковият процесор UP400St е компактна система, при която преобразувателят и генераторът са комбинирани в здрав корпус. 500-ватовият мощен левитатор UIP500hdT разполага с отделен преобразувател и генератор. Със своя преобразувател от клас IP64, UIP500hdT е идеален за инсталиране в взискателни среди.
Ултразвуковите левитатори могат да бъдат инсталирани като единично устройство или паралелно и могат да работят във високоскоростни линии за обработка с висока производителност.
За специфични изисквания Hielscher Ultrasonics проектира и произвежда и персонализирани и патентовани левитатори.
Свържете се с нас! / Попитайте ни!
Литература / Препратки
- 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.
Hielscher Ultrasonics произвежда високоефективни ултразвукови хомогенизатори от лаборатория да индустриален размер.