Často kladené otázky o ultrazvuku

Níže naleznete odpovědi na nejčastější otázky týkající se ultrazvukové sonikace. Pokud zde odpověď na svou otázku nenajdete, neváhejte se na nás obrátit. Rádi vám pomůžeme.

• Mohu sonikovat rozpouštědla?
• Jaký ultrazvukový výkon potřebuji?
• Ovlivňuje ultrazvuk člověka? Jaká bezpečnostní opatření mám při ultrazvukové sonikaci dodržovat?
• Jaký je rozdíl mezi magnetostrikčními a piezoelektrickými měniči?
• Proč se vzorek během sonikace zahřívá?
• Existují obecná doporučení pro sonikaci vzorků?
• Nabízí Hielscher vyměnitelné hroty sonotrod?

O: Mohu sonikovat rozpouštědla?

Hořlavá rozpouštědla by se teoreticky mohla sonikací vznítit, protože kavitací mohou vznikat hořlavé nebo výbušné těkavé látky. Z tohoto důvodu musíte používat ultrazvuková zařízení a příslušenství, která jsou pro tento druh ultrazvukové aplikace vhodná.
Přečtěte si více o rozpouštědlech běžně používaných pro ultrazvukovou extrakci!
Pokud potřebujete sonikovat rozpouštědla, prosím kontaktujte nás, abychom vám mohli doporučit vhodná opatření.

O: Jaký ultrazvukový výkon potřebuji?

Potřebný ultrazvukový výkon závisí na několika faktorech, jako jsou:

• objem vystavený sonikaci
• celkový objem, který má být zpracován
• doba zpracování celkového objemu
• materiál, který má být sonikován
• zamýšlený výsledek procesu po ultrazvukovém ošetření

Obecně platí, že větší objem vyžaduje vyšší výkon (ve wattech) nebo delší dobu sonikace. U většiny typů sonotrod je výkon rozložen převážně po ploše hrotu. Proto sonotrody s menším průměrem vytvářejí soustředěnější kavitační pole. Vyšší intenzita ultrazvuku (vyjádřená jako výkon na objem) obvykle vede k vyšší účinnosti zpracování.

O: Ovlivňuje ultrazvuk člověka? Jaká bezpečnostní opatření mám při ultrazvukové sonikaci dodržovat?

Samotné ultrazvukové frekvence leží nad hranicí lidské slyšitelnosti. Ultrazvukové vibrace se velmi dobře přenášejí do pevných látek a kapalin, kde mohou vyvolat ultrazvukovou kavitaci. Z tohoto důvodu byste se neměli dotýkat ultrazvukem vibrujících částí ani sahat do sonikovaných kapalin. Přenos ultrazvukových vln vzduchem nemá žádný zdokumentovaný negativní vliv na lidské tělo, protože úrovně přenosu jsou velmi nízké.

Při sonikaci kapalin vytváří kolaps kavitačních bublin pronikavý skřípavý zvuk. Hladina hluku závisí na několika faktorech, jako je výkon, tlak a amplituda. Kromě toho může vznikat subharmonický hluk (o nižší frekvenci). Tento slyšitelný hluk a jeho účinky jsou srovnatelné s jinými stroji, jako jsou motory, čerpadla nebo dmychadla. Z tohoto důvodu doporučujeme při delším pobytu v blízkosti pracujícího systému používat vhodné špunty do uší. Pro naše sonikátory navíc nabízíme vhodné protihlukové boxy.

O: Jaký je rozdíl mezi magnetostrikčními a piezoelektrickými měniči?

U magnetostrikčních měničů se elektrická energie využívá k vytvoření elektromagnetického pole, které rozkmitá magnetostrikční materiál. U piezoelektrických měničů se elektrická energie přeměňuje přímo na podélné vibrace. Z tohoto důvodu mají piezoelektrické měniče vyšší účinnost přeměny. To zase snižuje nároky na chlazení. Dnes v průmyslu převládají piezoelektrické měniče.
Přečtěte si více o vynikající energetické účinnosti sonikátorů Hielscher!

O: Proč se vzorek během sonikace zahřívá?

Ultrazvuková sonikace přenáší do kapaliny výkon. Mechanické oscilace vedou k turbulencím a tření v kapalině. Z tohoto důvodu vzniká při ultrazvukové sonikaci během zpracování značné teplo. Ke snížení ohřevu je zapotřebí účinné chlazení. U menších vzorků by měly být lahvičky nebo skleněné kádinky kvůli odvodu tepla umístěny v ledové lázni.
Přečtěte si více o regulaci teploty během sonikace!
Kromě možného negativního vlivu zvýšených teplot na vaše vzorky, např. tkáň, se při vyšších teplotách snižuje účinnost kavitace.

O: Existují obecná doporučení pro sonikaci vzorků?

Pro ultrazvukové ošetření by se měly používat malé nádoby, protože rozložení intenzity je v nich homogennější než ve větších kádinkách. Sonotroda by měla být ponořena do kapaliny dostatečně hluboko, aby se zabránilo pěnění. Houževnaté tkáně by měly být před sonikací macerovány, rozemlety nebo rozdrceny na prášek (např. v kapalném dusíku). Během ultrazvukové sonikace mohou vznikat volné radikály, které by mohly reagovat s materiálem. Propláchnutí roztoku kapalného materiálu kapalným dusíkem nebo přidání lapačů, např. dithiothreitolu, cysteinu nebo jiných -SH sloučenin, do média může snížit poškození způsobené oxidačními volnými radikály.
Přečtěte si více o tipech a tricích pro úspěšnou sonikaci!
Kliknutím sem zobrazíte protokoly sonikace pro homogenizaci a lýzu tkání, ošetření částic a sonochemické aplikace.

O: Nabízí Hielscher vyměnitelné hroty sonotrod?

Hielscher nedodává vyměnitelné hroty pro sonotrody. Kapaliny s nízkým povrchovým napětím, jako jsou rozpouštědla, obvykle pronikají do rozhraní mezi sonotrodou a vyměnitelným hrotem. Tento problém narůstá s amplitudou kmitání. Kapalina může zanášet pevné částice do závitové části. To způsobuje opotřebení závitu, které vede k izolaci hrotu od sonotrody. Pokud je hrot izolován, nebude rezonovat na pracovní frekvenci a zařízení selže. Hielscher proto dodává pouze celistvé sonotrody.

Často kladené otázky o sonikátorech a jejich součástech

Co je ultrazvukový generátor?

Ultrazvukový generátor (napájecí zdroj) vytváří elektrické oscilace o ultrazvukové frekvenci (nad slyšitelnou frekvencí, např. 19kHz). Tato energie se přenáší do sonotrody.

Co je sonotroda/sonda

Sonotroda (označovaná také jako sonda nebo horn) je mechanická součást, která přenáší ultrazvukové vibrace z měniče na sonikovaný materiál. Musí být namontována opravdu pevně, aby se zabránilo tření a ztrátám. V závislosti na geometrii sonotrody jsou mechanické vibrace zesíleny nebo zeslabeny. Na povrchu sonotrody se mechanické vibrace přenášejí do kapaliny. To vede ke vzniku mikroskopických bublin (kavit), které se během cyklů nízkého tlaku rozpínají a během cyklů vysokého tlaku prudce implodují. Tento jev se nazývá akustická kavitace. Kavitace vytváří na hrotu sonotrody vysoké smykové síly a způsobuje intenzivní promíchávání exponovaného materiálu.

Co je piezoelektrický měnič?

Ultrazvukový měnič (konvertor) je elektromechanická součást, která převádí elektrické oscilace na mechanické vibrace. Elektrické oscilace vytváří generátor. Mechanické vibrace se přenášejí do sonotrody.

Jaký je rozdíl mezi piezoelektrickým a magnetostrikčním měničem?

Piezoelektrický měnič převádí elektrickou energii na mechanické vibrace pomocí piezoelektrických krystalů, které se při působení elektrického pole deformují, a nabízí vysokou účinnost a přesnost. Magnetostrikční měnič vytváří vibrace prostřednictvím magnetostrikčního jevu, při kterém magnetické materiály mění tvar v reakci na magnetické pole, a ve srovnání s piezoelektrickými měniči poskytuje výrazně nižší účinnost. Všechny sonikátory Hielscher používají piezoelektrické měniče pro vynikající účinnost a spolehlivý provoz.

Co je ultrazvuková amplituda / amplituda vibrací?

Amplituda vibrací popisuje velikost kmitání na hrotu sonotrody. Obvykle se měří jako hodnota špička-špička. Jde o vzdálenost mezi polohou hrotu sonotrody při max. roztažení a max. smrštění sonotrody. Typické amplitudy sonotrod se pohybují od 20 do 250µm.

Co je akustická kavitace?

Akustická kavitace je vznik, růst a kolaps bublin v kapalině v důsledku tlakových fluktuací vyvolaných zvukovými vlnami o vysoké intenzitě. Sonikátor se sonotrodou je účinnou metodou pro vyvolání kavitace, protože přivádí soustředěnou ultrazvukovou energii přímo do kapaliny. To podporuje vznik a kolaps bublin a vytváří intenzivní lokální podmínky, jako jsou vysoké teploty, tlaky a smyk, které jsou užitečné v aplikacích, jako je sonochemie, syntéza nanočástic a dezintegrace buněk.

Jaký je rozdíl mezi přímou a nepřímou sonikací?

Přímá sonikace spočívá v umístění sonotrody přímo do kapaliny, čímž se ultrazvuková energie účinně přivádí pro procesy, jako je lýza buněk nebo syntéza nanočástic. Naproti tomu nepřímá sonikace přenáší ultrazvukovou energii přes nádobu nebo médium, čímž se vyhýbá přímému kontaktu se vzorkem. Tato metoda je ideální pro zamezení kontaminace nebo zpracování malých objemů, je však obecně méně energeticky účinná.
Kliknutím sem se dozvíte více o bezkontaktních sonikátorech Hielscher!

Lze sonotrody/sondy autoklávovat?

Ano, sonotrody a průtokové cely Hielscher lze autoklávovat. Pro správné provedení se řiďte níže uvedenými pokyny. Generátor, měnič, kabely a konektory se nesmí autoklávovat!
Pokyny pro autoklávování sonotrod a průtokových cel si stáhněte zde!