Ultrazvučna levitacija i njene industrijske aplikacije
Ultrazvučna / akustična levitacija je industrijski dokazana opcija za ne-kontaktni nosivosti osjetljivih materijala osjetljivih na laku težinu kao i za rukvanje uzorkom bez kontakta. Saznajte više o ultrazvučnoj levitaciji i njenim primjenama u industriji i nauci!
Aplikacije ultrazvučne levitacije
Akustična levitacija je naučno dokazana i industrijski usvojena metoda za rukivanje materijalom bez kontakta i pozicioniranje uzoraka. Ultrazvučna levitacija kao metoda netaktnog rukovanja koristi se za manipuliranje površinskim osjetljivim i krhkim rukovima, npr. vaferima, mikročipovima ili tankim staklenim pločama, bez mehaničkog udara. Zbog kontaktnog rukiranja materijalima i uzorcima, ultrazvučna levitacija je implementiran u industrijskim, naučnim i analitičkim primjenama.
U industriji se ultrazvučna levitacija koristi kao pouzdana metoda za obradu mikročipa bez kontakata, manje kontejnera i drugih malih, osjetljivih objekata, koji su skloni oštećenju čak i laganim fizičkim kontaktom. Drugo polje primjene je rukiranje materijalima vrlo visoke čistoće ili hemijskim reaktorima, na koje bi uticao kontejner.
- objekti osjetljivi na fizičke sile (npr. mikročipovi)
- nedovodni materijali
- materijali visoke čistoće
- hemijski reaktori
- biološki, analitički uzorci
- proteini za kristalografiju
Radni princip ultrazvučne levitacije
Akustična levitacija opisuje primjenu ultrazvučnih valova na tekućinu, obično gas (npr. zrak). Kada ultrazvučni talas putuje kroz gas, zvučni talas kontra-balansira silu gravitacije – sa rezultatom da objekti mogu lebdeti nepodupirani u zraku. Ovaj efekat slobodnog lebdećeg objekta u zvučnom talasu zahteva fenomen stojećeg talasa. Stajaći talas se formira kada se dva identična talasa koji dolaze iz suprotnih pravaca nadmeću jedni drugima. Stoga se u akustičkom podešavanju levitacije ultrazvučni pretvornik koristi za stvaranje uzdužnih talasa pritiska i reflektor na drugoj strani reflektuje talase, tako da identični talas koji dolazi sa obje strane može preklapati i formirati stoječe talase.

Akustična levitacija male krute sfere na stisnom ćošku ravninog stoječeg vala uspostavljenog između transduktora/levitatora i reflektora.
(studija i slike: © Andrade et al. 2018)
Čvorovi i Antinodi: Uzdužni talas pritiska intenzivnog ultrazvuka omogućava lebdeći kontakt-manje u vazduhu. Takvi stojeći ultrazvučni valovi su definirali ćoške. Čvor je područje minimalnog pritiska, dok je antinod definiran kao područje maksimalnog pritiska. Nodovi stojeceg vala su u centru akusticne levitacije.
Ultrazvučni levitatori rade tako što pozicioniraju polje stojećeg talasa preko ultrazvučne sonde (dakle sonotrode) i upotrebe reflektora.
Oprema za ultrazvučnu levitaciju
Hielscher Ultrasonics je dugovječan i dobro iskusan u dizajnu, proizvodnji i distribuciji visokokvalitetne, ultrazvučne opreme visokih performansi. Za akustičnu levitaciju, Hielscher nudi dvije standardne vrste levitatora:
- UP100H – 30kHz, 100 W levitator
- UP400St – a 24kHz, 400W levitator
- UIP500hdT – a 20kHz, 500W levitator
Ultrazvučni procesor UP400St je kompaktni sistem, gdje su transduktor i generator kombinirani u robusnom stanovanju. 500 vata snažan levitator UIP500hdT sadrži odvojeni soduktor i generator. Sa svojim IP64 pretvodičom razreda, UIP500hdT je idealan za instalaciju u zahtjevnim okruženjima.
Ultrazvučni levitatori se mogu instalirati kao jednostruka jedinica ili paralelno i sposobni su raditi u brzim linijama za obradu visoke brzine.
Za specifične zahtjeve, Hielscher Ultrasonics dizajnira i proizvodi prilagođene i vlasničke levitatore, također.
Kontaktiraj nas! / Pitajte nas!
Književnost/reference
- Andrade, M.A.B.; Pérez, N.; Adamowski, J.C. (2018): Review of Progress in Acoustic Levitation. Brazilian Journal of Physics 48, 2018. 190–213.
- Junk, Malte (2019): Tropfenverdunstung im akustischen Levitator. Dissertation Universität Hamburg. Fachbereich Chemie der Fakultät für Mathematik, Informatik und Naturwissenschaften, Universität Hamburg 2019.

Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi od laboratorija u industrijske veličine.