سونوتْرودها، سلول‌های جریان و لوازم جانبی فراصوتی
Hielscher Ultrasonics مجموعهٔ گسترده‌ای از لوازم جانبی فراصوتی را برای فراصوت‌دهی مستقیم و غیرمستقیم، از نمونه‌های کوچک آزمایشگاهی تا تولید تجاری در مقیاس کامل، ارائه می‌کند. در ادامه، مروری بر سونوتْرودها، راکتورهای جریان‌گذر و لوازم جانبی ما برای فراصوت‌دهی مستقیم و غیرمستقیم خواهید یافت.
سونوتْرودها
سونوتْرودهای فراصوتی با نام‌های نوک، پروب، هورن، میله یا انگشتی فراصوتی نیز شناخته می‌شوند. Hielscher پروب‌های فراصوتی ساخته‌شده از تیتانیوم، شیشه و سرامیک را در اندازه‌ها (قطرهای) گوناگون عرضه می‌کند تا به‌طور بهینه با شرایط فرایند شما، مانند شدت فرایند، دماهای بالا، گرید دارویی و غیره، سازگار باشند.
اندازهٔ مناسب سونوتْرود را انتخاب کنید: قطر سونوتْرود با حجم مایع و شدت پردازش ارتباط دارد. با استفاده از سونوتْرودی با مساحت سطح کمتر (قطر کوچک‌تر)، توان فراصوت به‌صورت متمرکزتر و در نتیجه با شدت بیشتری منتقل می‌شود که دامنهٔ بالایی ایجاد می‌کند؛ درحالی‌که در سونوتْرودهایی با سطح بزرگ‌تر، انرژی فراصوت با دامنهٔ کمتر در مساحت بزرگ‌تری انتقال می‌یابد. سونوتْرودهای دارای قطر بزرگ‌تر برای پردازش حجم‌های بیشتر به کار می‌روند، اما شدت کمتری ارائه می‌کنند.
با بوسترهایی که به‌صورت جداگانه عرضه می‌شوند، می‌توان خروجی فراصوت سونوتْرودهای رومیزی و صنعتی را افزایش یا کاهش داد. Hielscher بوسترهایی در اندازه‌های گوناگون ارائه می‌کند که امکان تنظیمات گسترده‌تری را برای پردازشگر فراصوتی شما فراهم می‌کنند.
سونیکاتور UP200St مجهز به سونوتْرود S26d2.
برای دستگاه‌های فراصوتی آزمایشگاهی
مجموعهٔ گسترده‌ای از هورن‌های فراصوتی، سلول‌های جریان، راکتورها و لوازم جانبی برای سونیکاتورهای آزمایشگاهی Hielscher در دسترس است. در کنار سونیکاتورهای پروبی متعدد با توان‌های فراصوت گوناگون، پردازشگر فراصوتی UP200St یک واحد پایهٔ بسیار چندمنظوره است که با اتصال به لوازم جانبی مانند VialTweeter یا TD_CupHorn، می‌توان آن را از یک سونیکاتور پروبی معمولی (برای فراصوت‌دهی مستقیم و قدرتمند) به ابزاری قابل‌اعتماد برای فراصوت‌دهی غیرمستقیم با شدت بالا تبدیل کرد.
هورن‌های فراصوتی، سلول‌های جریان و لوازم جانبی، سونیکاتورهای Hielscher را به هموژنایزرهایی چندمنظوره تبدیل می‌کنند
برای دستگاه‌های فراصوتی رومیزی و صنعتی
برای پردازش فراصوتی حجم‌های بیشتر در مقیاس رومیزی و صنعتی، دستگاه‌های فراصوتی صنعتی با توان 500W تا 16kW به سونوتْرودهای موسوم به بلوکی و Cascatrodes™ مجهز می‌شوند. مشخصهٔ سونوتْرودهای بلوکی، داشتن یک سطح افقی منفرد است که نوسان را به مایع منتقل می‌کند. Cascatrodes™ سونوتْرودهای حلقه‌ای هستند که چندین حلقه دارند تا مساحت سطح افقی بزرگ‌تری برای انتقال نوسان فراصوتی به مایع فراهم کنند.
در دستگاه‌های فراصوتی رومیزی و صنعتی، می‌توان خروجی انرژی فراصوت از طریق پروب را با استفاده از بوستر افزایش یا کاهش داد. بوسترها می‌توانند دامنه را تقویت یا کاهش دهند و ازاین‌رو ابزاری مهم برای تنظیم دامنه و شدت فراصوت متناسب با الزامات فرایند هستند.
سونوتْرودهای بلوکی فراصوتی
Hielscher Cascatrode™
سلول‌های جریان فراصوتی
محفظه‌های راکتور جریان‌گذر فراصوتی، هم برای دستگاه‌های فراصوتی آزمایشگاهی و هم برای دستگاه‌های فراصوتی صنعتی در دسترس هستند.
راکتور فراصوتی امکان فراصوت‌دهی محیط را در یک سامانهٔ بسته فراهم می‌کند – چه در حالت جریان‌گذر (تک‌گذر یا بازچرخش) و چه برای فراصوت‌دهی محصور در یک محفظه.
هنگام فراصوت‌دهی جریان‌هایی با دبی حجمی بالاتر و/یا موادی با گرانروی بیشتر، استفاده از سامانهٔ جریان‌گذر فراصوتی ضروری است. سامانهٔ جریان‌گذر پیوسته در مقایسه با پردازش ناپیوسته چندین مزیت دارد:
-
با پردازش فراصوتی درون‌خطی،
- کیفیت و
- ظرفیت پردازش
- به‌طور چشمگیری افزایش می‌یابند، زیرا تمام مواد از طریق محفظه به ناحیهٔ کاویتاسیون هدایت می‌شوند. این امر موجب پردازش همگن مایع و دستیابی به خروجی با بالاترین کیفیت می‌شود.
-
فراصوت‌دهی پیوسته موجب دستیابی به سطح بسیار بالایی از
- یکنواختی پردازش می‌شود،
- زیرا تمام مواد از ناحیهٔ کاویتاسیون در محفظهٔ راکتور عبور می‌کنند
-
با تنظیم دبی و در نتیجه زمان ماند مواد در «نقطهٔ داغ» کاویتاسیون،
- دما
- قابل‌کنترل و حفظ است. سلول‌های جریان دارای ژاکت خنک‌کننده و نصب اختیاری مبدل حرارتی به حفظ دمای موردنیاز کمک می‌کنند.
-
فرایند فراصوت‌دهی در یک سامانهٔ بسته تضمین‌کنندهٔ
- ایمنی است،
- برای مثال، هنگام کار با مواد خطرناک (مانند نمونه‌های فرّار، دارای خطر زیستی، عفونی یا بیماری‌زا)
با فراصوت‌دهی از طریق راکتور جریان‌گذر، پردازش مایعات با گرانروی بالا (تا 250٬000cP) به‌آسانی امکان‌پذیر است. راکتورهای سلول جریان Hielscher از فولاد زنگ‌نزن یا شیشه ساخته شده‌اند و برای کنترل دمای فرایند به ژاکت خنک‌کننده مجهز هستند. تمام محفظه‌های سلول جریان قابلیت کار تحت فشار دارند. پردازشگرهای فراصوتی صنعتی Hielscher به‌آسانی می‌توانند مایعات با گرانروی بالا را پردازش کنند (مانند کرهٔ بادام‌زمینی، عسل, نفت خام, خمیر سیمان). راکتورها در اندازه‌ها (حجم‌ها) و هندسه‌های گوناگون عرضه می‌شوند تا با الزامات خاص هر فرایند سازگار باشند.
راکتور فراصوتی UIP2000hdT برای کارایی برتر فرایند
مقایسهٔ فراصوت‌دهی مستقیم و غیرمستقیم
فراصوت‌دهی مستقیم: فراصوت‌دهی مستقیم به این معناست که فراصوت مستقیماً به مایع تحت پردازش کوپل می‌شود. برای فراصوت‌دهی مستقیم، از دستگاه‌های فراصوتی پروبی استفاده می‌شود که در آن‌ها هورن/سونوتْرود فراصوتی در محیط غوطه‌ور است. انرژی از طریق سونوتْرود/پروب، مستقیماً و با شدت بالا به نمونه منتقل می‌شود تا نمونه به‌سرعت و با شدت زیاد پردازش شود.
فراصوت‌دهی غیرمستقیم: اصطلاح فراصوت‌دهی غیرمستقیم به کوپل‌شدن امواج فراصوت از طریق حمام فراصوتی و از میان دیوارهٔ لولهٔ آزمایش به مایع نمونه اشاره دارد. ازآنجاکه امواج فراصوت باید از حمام آب و دیوارهٔ بشر عبور کنند، شدت فراصوتی که در نهایت به مایع نمونه کوپل می‌شود بسیار کم است. افزون بر این، یک حمام فراصوتی معمولی یا مخزن شست‌وشوی فراصوتی، توان فراصوت بسیار کمی تأمین می‌کند و نقاط داغ فراصوتی در سراسر مخزن بسیار ناهمگون و ناپایدار هستند. VialTweeter و CupHorn از Hielscher، لوازم جانبی فراصوت‌دهی غیرمستقیم هستند که انرژی فراصوت بسیار متمرکزی را برای فراصوت‌دهی غیرمستقیم با شدت بالا فراهم می‌کنند.
فراصوت‌دهی غیرمستقیم
در فراصوت‌دهی غیرمستقیم، انرژی فراصوت از طریق دیوارهٔ لولهٔ نمونه یا بشر به محیط منتقل می‌شود. با فراصوت‌دهی غیرمستقیم می‌توان از آلودگی متقاطع، تشکیل آئروسل و کف‌کردن نمونه جلوگیری کرد. ازاین‌رو، این روش برای فراصوت‌دهی نمونه‌های بیماری‌زا یا استریل ایدئال است. VialTweeter و CupHorn از Hielscher ابزارهایی قابل‌اعتماد برای فراصوت‌دهی غیرمستقیم با شدت بالا هستند.
VialTweeter
VialTweeter یک سونوتْرود بلوکی ویژه برای فراصوت‌دهی غیرمستقیم و هم‌زمان حداکثر 10 ویال است. VialTweeter که با دستگاه فراصوتی قدرتمند UP200St با توان 200W راه‌اندازی می‌شود، تا 10 وات توان را به هر ویال کوپل می‌کند. گیرهٔ قابل‌اتصال VialPress نیز امکان فشردن ظروف آزمایش بزرگ‌تر به سطح جلویی را فراهم می‌کند. بدین‌ترتیب، می‌توان حداکثر 5 ویال بزرگ‌تر را به‌طور هم‌زمان و غیرمستقیم فراصوت‌دهی کرد.
دربارهٔ VialTweeter بیشتر بخوانید!
CupHorn
یک هورن فنجانی فراصوتی، مانند UP200St-TD_CupHorn، می‌تواند برای فراصوت‌دهی مستقیم و غیرمستقیم به کار رود. سازوکار هورن فنجانی را می‌توان با حمام فراصوتی یا مخزن شست‌وشو مقایسه کرد، اما انرژی فراصوت آن بسیار شدیدتر است. CupHorn مانند سونوتْرودی عمل می‌کند که امواج فراصوت را به نمونه منتقل می‌کند. هنگامی که هورن فنجانی با نمونه پر می‌شود، انرژی فراصوت مستقیماً به محیط نمونه انتقال می‌یابد. همچنین می‌توان هورن فنجانی را با آب پر کرد و لوله یا لوله‌های آزمایش را برای فراصوت‌دهی غیرمستقیم در حمام آب قرار داد. در هر دو حالت، UP200St-TD_CupHorn – که با یک پردازشگر فراصوتی با توان 200 وات راه‌اندازی می‌شود – فراصوت‌دهی قدرتمند و قابل‌اعتمادی ارائه می‌کند. دربارهٔ CupHorn فراصوتی بیشتر بخوانید!
هورن فنجانی فراصوتی TD_CupHorn برای فراصوت‌دهی با شدت بالا
لوازم جانبی سفارشی
ما لوازم جانبی سفارشی نیز تولید می‌کنیم. این محصولات شامل سونوتْرودها یا سلول‌های جریان ویژه می‌شوند. می‌توانید نیازهای خاص خود را در قسمت نظرات فرم زیر شرح دهید.
سونوتْرود 4 انگشتی دارای 4 نوک پروب فراصوتی برای فراصوت‌دهی هم‌زمان 4 نمونه است
پرسش‌های متداول
تفاوت فراصوت‌دهی پروبی و حمامی چیست؟
فراصوت‌دهی پروبی، انرژی فراصوت را از طریق یک هورن مرتعش مستقیماً به مایع منتقل می‌کند و در حجمی نسبتاً کوچک و کاملاً مشخص، دامنه‌های موضعی بالا، کاویتاسیون شدید و نیروهای برشی قوی ایجاد می‌کند. فراصوت‌دهی حمامی، فراصوت را به‌طور غیرمستقیم از طریق مبدل‌های کوپل‌شده به دیواره‌های حمام تولید می‌کند که به شدت صوتی کمتر و کاویتاسیون با تمرکز موضعی کمتر منجر می‌شود، اما پردازش هم‌زمان چندین ظرف را با فراصوت‌دهی یکنواخت‌تر و درعین‌حال ملایم‌تر امکان‌پذیر می‌سازد.
با تفاوت سونیکاتورهای پروبی و حمام‌های فراصوتی آشنا شوید!
کاربردهای رایج سونیکاتورها چیست؟
کاربردهای رایج سونیکاتورها شامل تسریع انتقال جرم، پراکنده‌سازی و کلوخه‌زدایی ذرات، تولید امولسیون‌های پایدار، تقویت واکنش‌های الکتروشیمیایی، تسهیل تخریب و لیز سلولی، کمک به استخراج زیست‌مولکول‌ها یا ترکیبات شیمیایی و تسهیل فرایندهای همگن‌سازی، گاززدایی یا شست‌وشو است که به شدت صوتی موردنیاز و پیکربندی راکتور بستگی دارد.