Ultraääni levitaatio ja sen teolliset sovellukset
Ultraääni / akustinen levitaatio on teollisesti todistettu vaihtoehto kevyiden herkkien materiaalien kosketuksettomaan laakeriin sekä kosketuksettomaan näytteenkäsittelyyn. Lue lisää ultraäänilevitaatiosta ja sen sovelluksista teollisuudessa ja tieteessä!
Ultraäänilevitaation sovellukset
Akustinen levitaatio on tieteellisesti todistettu ja teollisesti hyväksytty menetelmä kosketuksettomaan materiaalinkäsittelyyn ja näytteiden paikantamiseen. Ultraäänilevitaatiota kosketuksettomana käsittelymenetelmänä käytetään pintaherkkien ja hauraiden työkappaleiden, kuten kiekkojen, mikrosirujen tai ohuiden lasilevyjen, käsittelyyn ilman mekaanisia iskuja. Materiaalien ja näytteiden kosketuksettoman käsittelyn ansiosta ultraäänilevitaatio on toteutettu teollisissa, tieteellisissä ja analyyttisissä sovelluksissa.
Teollisuudessa ultraäänilevitaatiota käytetään luotettavana menetelmänä mikrosirujen ja muiden pienten, herkkien esineiden kosketuksettomaan, säiliöttömään käsittelyyn, jotka ovat alttiita vaurioille tasaisen kevyen fyysisen kosketuksen vuoksi. Toinen käyttöalue on erittäin puhtaiden materiaalien tai kemiallisten reagenssien käsittely, joihin säiliö vaikuttaisi.
- fysikaalisille voimille herkät esineet (esim. mikrosirut)
- ei-aiheuttavat 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 – tuloksena on, että esineet voivat leijua ilman tukea ilmassa. Tämä vapaasti kelluvan kohteen vaikutus ääniaallossa edellyttää seisovan aallon ilmiötä. Pysyvä aalto muodostuu, kun kaksi identtistä aaltoa, jotka tulevat vastakkaisista suunnista, kohtaavat toisensa. 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 anturin/levitaattorin ja heijastimen väliin sijoitetun seisovan aallon painesolmussa.
(tutkimus ja kuvat: © Andrade ym. 2018)
Solmut ja antinodit: Voimakkaan ultraäänen pitkittäispaineaalto mahdollistaa kosketuksettoman leijumisen ilmassa. Tällaisilla seisovilla ultraääniaalloilla on määritellyt solmut. Solmu on minimipaineen alue, kun taas antinodi määritellään maksimipaineen alueeksi. Seisovan aallon solmut ovat akustisen levitaation keskellä.
Ultraäänilevataattorit toimivat sijoittamalla seisovan aaltokentän ultraäänianturin (eli sonotrodin) päälle ja heijastimen avulla.
Ultraääni levitaatiolaitteet
Hielscher Ultrasonics on pitkäaikainen ja hyvin kokenut korkealaatuisten, korkean suorituskyvyn ultraäänilaitteiden suunnittelussa, valmistuksessa ja jakelussa. Akustista levitaatiota varten Hielscher tarjoaa kaksi vakiotyyppistä levitaattoria:
- UP100H – 30 kHz, 100 W levitaattori
- UP400St – 24 kHz: n, 400 W: n levitaattori
- UIP500hdT – 20 kHz:n ja 500 W:n 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 kaikuanturin ansiosta UIP500hdT on ihanteellinen asennettavaksi vaativiin ympäristöihin.
Ultraäänilieletaattorit voidaan asentaa yhdeksi yksiköksi tai rinnakkain ja ne pystyvät toimimaan nopeissa, suuritehoisissa käsittelylinjoissa.
Erityisvaatimuksia varten Hielscher Ultrasonics suunnittelee ja valmistaa myös räätälöityjä ja patentoituja levitaattoreita.
Ota meihin yhteyttä! / Kysy meiltä!
Kirjallisuus / Referenssit
- 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 valmistaa korkealaatuisia ultraäänihomygenisoijia laboratorio että teollisen koon mukaan.