પ્રોબ-ટાઇપ સોનિકેટર વિરુદ્ધ અલ્ટ્રાસોનિક બાથ

પ્રોબ-ટાઈપ સોનિકેટર અને અલ્ટ્રાસોનિક બાથ વચ્ચેના તફાવતોને સમજવાથી તમને તમારી એપ્લિકેશન માટે સૌથી કાર્યક્ષમ વિકલ્પ પસંદ કરવામાં મદદ મળે છે. હિલ્સચર પ્રોબ-ટાઈપ સોનિકેટર તીવ્ર અલ્ટ્રાસોનિક ઉર્જાને સીધા તમારા નમૂનામાં કેન્દ્રિત કરે છે, જે પ્રક્રિયા સમય ઘટાડે છે અને સુસંગત, પ્રજનનક્ષમ પરિણામોની ખાતરી કરે છે. તેનાથી વિપરીત, અલ્ટ્રાસોનિક બાથ મોટા વિસ્તાર પર ઊર્જા ફેલાવે છે, જેના પરિણામે ખૂબ જ ઓછી તીવ્રતા અને સીમાંત, અસમાન પોલાણ થાય છે. આ ઓછી સોનિકેશન તીવ્રતા ઘણીવાર લાંબા સમય સુધી પ્રક્રિયા સમય અને હલકી ગુણવત્તાવાળા પરિણામો તરફ દોરી જાય છે.

પ્રવાહી મિશ્રણ, વિક્ષેપ, નિષ્કર્ષણ અથવા કણોના કદમાં ઘટાડો જેવા કાર્યો માટે, પ્રોબ-પ્રકારના સોનિકેટર્સ એકસમાન શીયર ફોર્સ અને ઉચ્ચ-તીવ્રતા પોલાણ ઉત્પન્ન કરે છે. આ સીધો અભિગમ નાના લેબ પરીક્ષણોથી લઈને સંપૂર્ણ ઉત્પાદન રન સુધીના મુશ્કેલ એપ્લિકેશનો અને સ્કેલને સરળતાથી ઉકેલે છે. દરમિયાન, અલ્ટ્રાસોનિક બાથ હળવા સફાઈ અથવા ઓછી-તીવ્રતાવાળા ઉપચાર માટે પૂરતા હોઈ શકે છે, પરંતુ તેઓ વારંવાર વધુ માંગણીવાળા કાર્યો સાથે સંઘર્ષ કરે છે જેમાં કંપનવિસ્તાર અને તાપમાન પર ચોક્કસ નિયંત્રણની જરૂર હોય છે. જ્યારે તમને વિશ્વસનીયતા, સુગમતા અને મજબૂત પ્રદર્શનની જરૂર હોય, ત્યારે Hielscher પ્રોબ-પ્રકારના સોનિકેટર્સ મૂળભૂત અલ્ટ્રાસોનિક બાથ પર સ્પષ્ટ ધાર આપે છે.

સોનિકેટર પોલાણની તીવ્રતા

પ્રોબ-પ્રકારના સોનિકેટર્સ ઉચ્ચ શક્તિવાળા અલ્ટ્રાસાઉન્ડને સીધા પ્રવાહી માધ્યમમાં દાખલ કરે છે, જ્યાં ધ્વનિ તરંગો પ્રવાહીમાં વૈકલ્પિક ઉચ્ચ-દબાણ અને નીચા-દબાણ ચક્ર બનાવે છે. ઓછા-દબાણ ચક્ર દરમિયાન, ઉચ્ચ-તીવ્રતાવાળા અલ્ટ્રાસોનિક તરંગો પ્રવાહીમાં નાના શૂન્યાવકાશ પરપોટા અથવા ખાલી જગ્યાઓ બનાવે છે. જ્યારે પરપોટા એવા જથ્થા સુધી પહોંચે છે કે જ્યાં તેઓ ઊર્જા શોષી શકતા નથી, ત્યારે તેઓ ઉચ્ચ-દબાણ ચક્ર દરમિયાન હિંસક રીતે તૂટી પડે છે. આ ઘટનાને પોલાણ કહેવામાં આવે છે. ઇમ્પ્લોશન દરમિયાન ખૂબ ઊંચા તાપમાન અને દબાણ સ્થાનિક રીતે પહોંચે છે. પોલાણ પરપોટાના ઇમ્પ્લોશનથી અત્યંત ઝડપી પ્રવાહી જેટ પણ બને છે.
 

પૃષ્ઠભૂમિ: અલ્ટ્રાસોનિક પોલાણ

મોહોલકર (2000) એ શોધી કાઢ્યું કે સૌથી વધુ પોલાણ તીવ્રતાના ક્ષેત્રમાં પરપોટા ક્ષણિક ગતિમાંથી પસાર થયા હતા, જ્યારે સૌથી ઓછી પોલાણ તીવ્રતાના ક્ષેત્રમાં પરપોટા સ્થિર, ઓસીલેટરી ગતિમાંથી પસાર થયા હતા. સ્થાનિક તાપમાન અને દબાણ મહત્તમને જન્મ આપતા પરપોટાનું ક્ષણિક પતન રાસાયણિક પ્રણાલીઓ પર અલ્ટ્રાસાઉન્ડની અવલોકન કરાયેલ અસરોના મૂળમાં છે.
અલ્ટ્રાસોનિકેશનની તીવ્રતા એ ઊર્જા ઇનપુટ અને સોનોટ્રોડ સપાટી વિસ્તારનું કાર્ય છે. આપેલ ઉર્જા ઇનપુટ માટે લાગુ પડે છે: સોનોટ્રોડનો સપાટી વિસ્તાર જેટલો મોટો છે, અલ્ટ્રાસાઉન્ડની તીવ્રતા ઓછી છે.
અલ્ટ્રાસાઉન્ડ તરંગો વિવિધ પ્રકારની અલ્ટ્રાસોનિક સિસ્ટમ્સ દ્વારા પેદા કરી શકાય છે. નીચેનામાં, અલ્ટ્રાસોનિક બાથનો ઉપયોગ કરીને સોનિકેશન, ખુલ્લા જહાજમાં અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોબ ડિવાઇસ અને ફ્લો સેલ ચેમ્બર સાથે અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોબ ડિવાઇસ વચ્ચેના તફાવતોની તુલના કરવામાં આવશે.

પોલાણ વિતરણની સરખામણી

અલ્ટ્રાસોનિક એપ્લિકેશનો માટે, તમે અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોબ્સ (પ્રોબ-ટાઇપ સોનિકેટર્સ) અથવા અલ્ટ્રાસોનિક બાથનો ઉપયોગ કરી શકો છો. “અલ્ટ્રાસોનિકેશનની આ બે પદ્ધતિઓ પૈકી, નેનોપાર્ટિકલ્સ વિક્ષેપની અરજીમાં અલ્ટ્રાસોનિક બાથ કરતાં પ્રોબ સોનિકેશન વધુ અસરકારક અને શક્તિશાળી છે; અલ્ટ્રાસોનિક બાથ ડિવાઇસ આશરે 20-40 W/L અને ખૂબ જ બિન-સમાન વિતરણ સાથે નબળા અલ્ટ્રાસોનિકેશન પ્રદાન કરી શકે છે જ્યારે અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોબ ડિવાઇસ પ્રવાહીમાં 20,000 W/L પ્રદાન કરી શકે છે. આમ, તેનો અર્થ એ છે કે અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોબ ઉપકરણ 1000 ના પરિબળ દ્વારા અલ્ટ્રાસોનિક બાથ ઉપકરણને શ્રેષ્ઠ બનાવે છે.” (cf. અસદી એટ અલ., 2019)

પ્રોબ-ટાઇપ સોનિકેટર વિ અલ્ટ્રાસોનિક બાથ: પોલાણ વિતરણની સરખામણી

અલ્ટ્રાસોનિક એપ્લિકેશનના ક્ષેત્રમાં, પ્રોબ-પ્રકારના સોનિકેટર્સ અને અલ્ટ્રાસોનિક બાથ બંને મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. જો કે, જ્યારે નેનોપાર્ટિકલ ડિસ્પરશનની વાત આવે છે, ત્યારે પ્રોબ સોનિકેટર્સ અલ્ટ્રાસોનિક બાથ કરતાં નોંધપાત્ર રીતે આગળ નીકળી જાય છે. અસાદી (2019) અનુસાર, અલ્ટ્રાસોનિક બાથ સામાન્ય રીતે ખૂબ જ બિન-સમાન વિતરણ સાથે પ્રતિ લિટર લગભગ 20-40 વોટ્સનું નબળું અલ્ટ્રાસોનિકેશન ઉત્પન્ન કરે છે. તેનાથી વિપરીત, અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોબ ડિવાઇસ પ્રવાહીમાં આશ્ચર્યજનક 20000 વોટ્સ પ્રતિ લિટર પહોંચાડી શકે છે, જે એક અસરકારકતા દર્શાવે છે જે અલ્ટ્રાસોનિક બાથને 1000 ના પરિબળથી વટાવી જાય છે. આ નોંધપાત્ર તફાવત પ્રોબ-પ્રકારના સોનિકેટર્સની કાર્યક્ષમ અને સમાન નેનોપાર્ટિકલ ડિસ્પરશન પ્રાપ્ત કરવામાં શ્રેષ્ઠ ક્ષમતાને પ્રકાશિત કરે છે.

અલ્ટ્રાસોનિક બાથ

અલ્ટ્રાસોનિક સ્નાનમાં, પોલાણ બિન-સુસંગત અને અનિયંત્રિત રીતે ટાંકી દ્વારા વિતરિત થાય છે. sonication અસર ઓછી તીવ્રતા અને અસમાન રીતે ફેલાય છે. પ્રક્રિયાની પુનરાવર્તિતતા અને માપનીયતા ખૂબ નબળી છે.
નીચે આપેલ ચિત્ર અલ્ટ્રાસોનિક ટાંકીમાં ફોઇલ પરીક્ષણના પરિણામો દર્શાવે છે. આ માટે, પાણી ભરેલા અલ્ટ્રાસોનિક ટાંકીના તળિયે એક પાતળું એલ્યુમિનિયમ અથવા ટીન ફોઇલ મૂકવામાં આવે છે. સોનિકેશન પછી, એક જ ધોવાણના નિશાન દેખાય છે. ફોઇલમાં તે એક જ છિદ્રિત ફોલ્લીઓ અને છિદ્રો પોલાણના ગરમ સ્થળો સૂચવે છે. ટાંકીમાં ઓછી ઉર્જા અને અલ્ટ્રાસાઉન્ડના અસમાન વિતરણને કારણે, ધોવાણના નિશાન ફક્ત સ્પોટ-વાઇઝ થાય છે. તેથી, અલ્ટ્રાસોનિક બાથનો ઉપયોગ મોટે ભાગે સફાઈ એપ્લિકેશનો માટે થાય છે.
 

 
નીચે આપેલા આંકડા અલ્ટ્રાસોનિક બાથમાં કેવિટેશનલ હોટ સ્પોટ્સનું અસમાન વિતરણ દર્શાવે છે. ફિગ. 2 માં, 20 ના તળિયે વિસ્તાર સાથે સ્નાન×10 સેમીનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો છે.
 

 
આકૃતિ 3 માં બતાવેલ માપ માટે, 12x10cm ની નીચેની જગ્યા સાથે અલ્ટ્રાસોનિક બાથનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો છે.

 
બંને માપ દર્શાવે છે કે અલ્ટ્રાસોનિક ટાંકીમાં અલ્ટ્રાસોનિક ઇરેડિયેશન ક્ષેત્રનું વિતરણ ખૂબ જ અસમાન છે. સ્નાનમાં વિવિધ સ્થળોએ અલ્ટ્રાસોનિક ઇરેડિયેશનનો અભ્યાસ અલ્ટ્રાસોનિક બાથમાં પોલાણની તીવ્રતામાં નોંધપાત્ર અવકાશી ભિન્નતા દર્શાવે છે.

નીચેની આકૃતિ 4 અલ્ટ્રાસોનિક બાથની કાર્યક્ષમતા અને અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોબ ડિવાઇસની તુલના કરે છે જેનું ઉદાહરણ એઝો-ડાઇ મિથાઈલ વાયોલેટના ડીકોલરાઇઝેશન દ્વારા આપવામાં આવ્યું છે.

ધનલક્ષ્મી વગેરે. તેમના અભ્યાસમાં જાણવા મળ્યું છે કે પ્રોબ-ટાઈપ અલ્ટ્રાસોનિક ઉપકરણોમાં ટાંકી-પ્રકારની તુલનામાં ઉચ્ચ સ્થાનિક તીવ્રતા હોય છે અને તેથી, આકૃતિ 4 માં દર્શાવ્યા મુજબ વધુ સ્થાનિક અસર. આનો અર્થ એ છે કે સોનિકેશન પ્રક્રિયાની ઉચ્ચ તીવ્રતા અને કાર્યક્ષમતા.
ચિત્ર 4 માં બતાવ્યા પ્રમાણે અલ્ટ્રાસોનિક સેટઅપ, કંપનવિસ્તાર, દબાણ, તાપમાન, સ્નિગ્ધતા, સાંદ્રતા, રિએક્ટર વોલ્યુમ જેવા સૌથી મહત્વપૂર્ણ પરિમાણો પર સંપૂર્ણ નિયંત્રણ માટે પરવાનગી આપે છે.

પ્રોબ-ટાઈપ સોનિકેટર્સના ફાયદા

અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોબ્સ અથવા સોનોટ્રોડ્સ ખાસ કરીને પ્રોબની ટોચ પર, ધ્યાન કેન્દ્રિત વિસ્તારમાં અલ્ટ્રાસોનિક ઊર્જાને કેન્દ્રિત કરવા માટે રચાયેલ છે. આ કેન્દ્રિત ઊર્જા ટ્રાન્સમિશન નમૂનાઓની ચોક્કસ અને કાર્યક્ષમ સારવાર માટે પરવાનગી આપે છે. જેમ જેમ પ્રોબ ડિઝાઇન ખાતરી કરે છે કે અલ્ટ્રાસોનિક ઉર્જાનો નોંધપાત્ર ભાગ નમૂના તરફ નિર્દેશિત થાય છે, ત્યારે અલ્ટ્રાસોનિક બાથની તુલનામાં ઊર્જા ટ્રાન્સફર નોંધપાત્ર રીતે વધારે છે. અલ્ટ્રાસાઉન્ડ પાવરનું આ કેન્દ્રિત ટ્રાન્સમિશન ખાસ કરીને સોનિકેશન પરિમાણો, જેમ કે સેલ વિક્ષેપ, નેનો-વિક્ષેપ, નેનોપાર્ટિકલ સિન્થેસિસ, ઇમલ્સિફિકેશન અને વનસ્પતિ નિષ્કર્ષણ પર ચોક્કસ નિયંત્રણની જરૂર હોય તેવા કાર્યક્રમો માટે ફાયદાકારક છે.
તેથી, પ્રોબ-ટાઈપ સોનિકેટર્સ ચોકસાઇ, નિયંત્રણ, લવચીકતા, કાર્યક્ષમતા અને માપનીયતાના સંદર્ભમાં અલ્ટ્રાસોનિક બાથ પર વિશિષ્ટ ફાયદાઓ પ્રદાન કરે છે, જે તેમને વૈજ્ઞાનિક અને ઔદ્યોગિક એપ્લિકેશનોની વિશાળ શ્રેણી માટે અનિવાર્ય સાધનો બનાવે છે.

ઓપન બીકર પ્રોસેસિંગ માટે પ્રોબ-ટાઈપ સોનિકેટર્સ

જ્યારે અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોબ ઉપકરણનો ઉપયોગ કરીને નમૂનાઓને સોનિક કરવામાં આવે છે, ત્યારે તીવ્ર સોનિકેશન ઝોન સીધા સોનોટ્રોડ/પ્રોબની નીચે હોય છે. અલ્ટ્રાસોનિક ઇરેડિયેશન અંતર સોનોટ્રોડ ટીપના ચોક્કસ વિસ્તાર સુધી મર્યાદિત છે. (જુઓ તસવીર. 1)
ઓપન બીકરમાં અલ્ટ્રાસોનિક પ્રક્રિયાઓનો ઉપયોગ મોટાભાગે શક્યતા પરીક્ષણ અને નાના વોલ્યુમના નમૂના તૈયાર કરવા માટે થાય છે.

ઇનલાઇન પ્રોસેસિંગ માટે ફ્લો સેલ સાથે પ્રોબ-ટાઇપ સોનિકેટર્સ

બંધ ફ્લો-થ્રુ મોડમાં સતત પ્રોસેસિંગ દ્વારા સૌથી વધુ સુસંસ્કૃત સોનિકેશન પરિણામો પ્રાપ્ત થાય છે. અલ્ટ્રાસોનિક રિએક્ટર ચેમ્બરમાં ફ્લો પાથ અને રહેઠાણનો સમય નિયંત્રિત હોવાથી તમામ સામગ્રી પર સમાન અલ્ટ્રાસાઉન્ડ તીવ્રતા દ્વારા પ્રક્રિયા કરવામાં આવે છે.

આપેલ પરિમાણ રૂપરેખાંકન માટે અલ્ટ્રાસોનિક લિક્વિડ પ્રોસેસિંગના પ્રક્રિયા પરિણામો એ પ્રક્રિયા કરેલ વોલ્યુમ દીઠ ઊર્જાનું કાર્ય છે. વ્યક્તિગત પરિમાણોમાં ફેરફાર સાથે કાર્ય બદલાય છે. વધુમાં, અલ્ટ્રાસોનિક યુનિટના સોનોટ્રોડના સપાટી વિસ્તાર દીઠ વાસ્તવિક પાવર આઉટપુટ અને તીવ્રતા પરિમાણો પર આધાર રાખે છે.

સોનિકેશન પ્રક્રિયાના સૌથી મહત્વપૂર્ણ પરિમાણને નિયંત્રિત કરીને પ્રક્રિયા સંપૂર્ણપણે પુનરાવર્તિત થઈ શકે છે અને પ્રાપ્ત પરિણામોને સંપૂર્ણપણે રેખીય માપી શકાય છે. સોનોટ્રોડ્સના વિવિધ પ્રકારો અને અલ્ટ્રાસોનિક ફ્લો સેલ રિએક્ટર ચોક્કસ પ્રક્રિયા જરૂરિયાતોને અનુકૂલન માટે પરવાનગી આપે છે.

સારાંશ: પ્રોબ-ટાઈપ સોનિકેટર વિ અલ્ટ્રાસોનિક બાથ

જ્યારે અલ્ટ્રાસોનિક સ્નાન આશરે સાથે નબળા સોનિકેશન પ્રદાન કરે છે. 20 વોટ્સ પ્રતિ લીટર, માત્ર અને ખૂબ જ બિન-સમાન વિતરણ, પ્રોબ-ટાઈપ સોનિકેટર્સ લગભગ સરળતાથી જોડી શકે છે. 20000 વોટ્સ પ્રતિ લિટર પ્રોસેસ્ડ માધ્યમમાં. આનો અર્થ એ છે કે અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોબ-ટાઇપ સોનિકેટર ધ્યાન કેન્દ્રિત અને સમાન અલ્ટ્રાસોનિક પાવર ઇનપુટને કારણે 1000 (વોલ્યુમ દીઠ 1000x ઉચ્ચ ઊર્જા ઇનપુટ) ના પરિબળ દ્વારા અલ્ટ્રાસોનિક બાથને શ્રેષ્ઠ બનાવે છે. સૌથી મહત્વપૂર્ણ sonication પરિમાણો પર સંપૂર્ણ નિયંત્રણ સંપૂર્ણપણે પુનઃઉત્પાદન પરિણામો અને પ્રક્રિયા પરિણામોની રેખીય માપનીયતા સુનિશ્ચિત કરે છે.