Ultraäänilevitaatio ja sen teolliset sovellukset
Ultraääni? akustinen levitaatio on teollisesti todistettu vaihtoehto kevyiden herkkien materiaalien kosketuksettomaan laakeriin sekä kosketuksettomaan näytteenkäsittelyyn. Lisätietoja ultraäänilevitaatiosta ja sen sovelluksista teollisuudessa ja tieteessä!
Ultraäänilevitaation sovellukset
Akustinen levitaatio on tieteellisesti todistettu ja teollisesti hyväksytty menetelmä kosketuksettomaan materiaalinkäsittelyyn ja näytteiden asemointiin. Ultraäänilevitaatiota kosketuksettomana käsittelymenetelmänä käytetään pintaherkkien ja hauraiden työkappaleiden, kuten kiekkojen, mikrosirujen tai ohuiden lasilevyjen, käsittelyyn ilman mekaanista vaikutusta. Materiaalien ja näytteiden kosketuksettoman käsittelyn vuoksi ultraäänilevitaatio on toteutettu teollisissa, tieteellisissä ja analyyttisissä sovelluksissa.
Teollisuudessa ultraäänilevitaatiota käytetään luotettavana menetelmänä mikrosirujen ja muiden pienten, herkkien esineiden kosketuksettomaan, kontittomaan käsittelyyn, jotka ovat alttiita vahingoittumaan jopa kevyellä fyysisellä kosketuksella. Toinen sovellusalue on erittäin puhtaiden materiaalien tai kemiallisten reagenssien käsittely, johon säiliö vaikuttaisi.
Polypropeenipallojen levitaatioasemat yksiakselisessa akustisessa levitaattorissa. Levitaattori? sonotrode yläosassa, heijastin alareunassa (b) H1 = 7,45 mm; d) H3 = 21,55 mm
- fysikaalisille voimille herkät esineet (esim. mikrosirut)
- johtamattomat materiaalit
- Erittäin puhtaat materiaalit
- kemialliset reagenssit
- biologiset, analyyttiset näytteet
- proteiinit kristallografiaa varten
Ultraäänilevitaation toimintaperiaate
Akustinen levitaatio kuvaa ultraääniaaltojen levittämistä nesteeseen, yleensä kaasuun (esim. ilmaan). Kun ultraääniaalto kulkee kaasun läpi, ääniaalto tasapainottaa painovoimaa – sillä seurauksella, että esineet voivat leijua tukematta ilmassa. Tämä vapaasti kelluvan kohteen vaikutus ääniaallossa vaatii seisovan aallon ilmiön. Pysyvä aalto muodostuu, kun kaksi vastakkaisista suunnista tulevaa identtistä aaltoa asettuvat päällekkäin. Siksi akustisessa levitaatiokokoonpanossa ultraäänianturia käytetään pitkittäisten paineaaltojen luomiseen ja toisella puolella oleva heijastin heijastaa aaltoja niin, että molemmilta puolilta tuleva identtinen aalto voi peittää ja muodostaa seisovia aaltoja.
Pienen jäykän pallon akustinen levitaatio tasossa seisovan aallon painesolmussa, joka on muodostettu anturin/levitaattorin ja heijastimen väliin.
Solmut ja antinodet: Voimakkaan ultraäänen pitkittäinen paineaalto mahdollistaa leijumisen kosketuksettomasti ilmassa. Tällaiset pysyvät ultraääniaallot ovat määritelleet solmut. Solmu on minimipaineen alue, kun taas antinode määritellään maksimipaineen alueeksi. Seisovan aallon solmut ovat akustisen levitaation keskellä.
Ultraäänilevitaattorit toimivat sijoittamalla seisova aaltokenttä ultraäänianturin (eli sonotrodin) päälle ja heijastimen käyttöön.
Ultraäänilevitaatiolaitteet
Hielscher Ultrasonics on pitkäaikainen ja kokenut korkealaatuisten, korkean suorituskyvyn ultraäänilaitteiden suunnittelussa, valmistuksessa ja jakelussa. Akustista levitaatiota varten Hielscher tarjoaa kaksi vakiotyyppistä levitaattoria:
- UP100H – 30 kHz:n ja 100 W:n levitaattori
- UP400St – 24 kHz, 400 W levitaattori
- UIP500hdT – 20 kHz, 500W levitaattori
Ultraääniprosessori UP400St on kompakti järjestelmä, jossa anturi ja generaattori yhdistetään vankkaan koteloon. 500 watin tehokkaassa levitaattorissa UIP500hdT on erillinen anturi ja generaattori. IP64-luokan anturillaan UIP500hdT on ihanteellinen asennettavaksi vaativiin ympäristöihin.
Ultraäänilevitaattorit voidaan asentaa yksittäisenä yksikkönä tai rinnakkain ja ne pystyvät toimimaan nopeissa, suuritehoisissa käsittelylinjoissa.
Erityisvaatimuksia varten Hielscher Ultrasonics suunnittelee ja valmistaa myös räätälöityjä ja patentoituja levitaattoreita.
Ota yhteyttä!? Kysy meiltä!
Kirjallisuus? Viitteet
- 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 valmistaa korkean suorituskyvyn ultraäänihomogenisaattoreita laboratorio jotta Teollisuuden koko.