अल्ट्रासोनिक उत्तोलन और इसके औद्योगिक अनुप्रयोग
ध्वनिक उत्तोलन हल्के वजन संवेदनशील सामग्री के गैर-संपर्क असर के साथ-साथ संपर्क-मुक्त नमूना हैंडलिंग के लिए एक औद्योगिक रूप से सिद्ध विकल्प है। अल्ट्रासोनिक उत्तोलन और उद्योग और विज्ञान में इसके अनुप्रयोगों के बारे में अधिक जानें!
अल्ट्रासोनिक उत्तोलन के अनुप्रयोग
ध्वनिक उत्तोलन संपर्क-मुक्त सामग्री हैंडलिंग और नमूना स्थिति के लिए वैज्ञानिक रूप से सिद्ध और औद्योगिक रूप से अपनाई गई विधि है। गैर-संपर्क हैंडलिंग विधि के रूप में अल्ट्रासोनिक उत्तोलन का उपयोग सतह के संवेदनशील और नाजुक वर्कपीस, जैसे वेफर्स, माइक्रोचिप्स या पतली ग्लास प्लेटों में हेरफेर करने के लिए किया जाता है, बिना यांत्रिक प्रभाव के। सामग्री और नमूनों के संपर्क-मुक्त हैंडलिंग के कारण, अल्ट्रासोनिक उत्तोलन औद्योगिक, वैज्ञानिक और विश्लेषणात्मक अनुप्रयोगों में लागू किया गया है।
उद्योग में, अल्ट्रासोनिक उत्तोलन का उपयोग माइक्रोचिप्स और अन्य छोटी, नाजुक वस्तुओं के संपर्क-मुक्त, कंटेनर-कम प्रसंस्करण के लिए विश्वसनीय विधि के रूप में किया जाता है, जो हल्के शारीरिक संपर्क से भी नुकसान का खतरा होता है। आवेदन का एक अन्य क्षेत्र बहुत उच्च शुद्धता वाली सामग्री या रासायनिक अभिकारकों की हैंडलिंग है, जो एक कंटेनर से प्रभावित होगा।
एकल-अक्ष ध्वनिक उत्तोलक में पॉलीप्रोपाइलीन क्षेत्रों की उत्तोलन स्थिति। शीर्ष पर लेविटेटर / सोनोट्रोड, नीचे परावर्तक (बी) एच 1 = 7.45 मिमी; (d) H3 = 21.55 mm
(अध्ययन और चित्र: © एंड्रेड एट अल 2018)
रसायन विज्ञान में, निलंबित बूँदें छोटे प्रतिक्रिया पात्र के रूप में कार्य कर सकती हैं, जिससे शोधकर्ता अभिकारक मिलाकर प्रतिक्रियाओं का अवलोकन कर सकते हैं और पात्र की दीवारों से होने वाले संदूषण को कम कर सकते हैं।
सामग्री वैज्ञानिक उड़ती हुई नमूनों का उपयोग वाष्पन, क्रिस्टलीकरण और कण गठन की जांच के लिए करते हैं, जबकि विश्लेषणात्मक शोधकर्ता निलंबित नमूनों की जांच ऑप्टिकल और स्पेक्ट्रोस्कोपिक तकनीकों के माध्यम से कर सकते हैं।
विशेषीकृत ध्वनिक संभालने वाली प्रणालियाँ नाजुक घटकों जैसे सिलिकॉन वेफ़र, माइक्रोचिप और पतला काँच का परिवहन भी कम यांत्रिक क्षति के जोखिम के साथ समर्थन करती हैं।
कण-इरक्षित तरल रोबोट (PBs) के लिए, ध्वनिक उत्तोलन एक आशाजनक शोध दिशा प्रदान करता है: संलग्न रासायनिक पदार्थों का परिवहन करना, नियंत्रित प्रतिक्रियाओं के लिए बूँदों को एक साथ लाना और प्रसंस्करण स्टेशनों के बीच रोबोट को स्थानांतरित करना जबकि आस-पास की सतहों के संपर्क को कम करना। कण-इरक्षित तरल रोबोट के ध्वनिक उत्तोलन के बारे में और पढ़ें!
- भौतिक बलों के प्रति संवेदनशील वस्तुएं (जैसे, माइक्रोचिप्स)
- गैर-संचालन सामग्री
- उच्च शुद्धता सामग्री
- रासायनिक अभिकारक
- जैविक, विश्लेषणात्मक नमूने
- क्रिस्टलोग्राफी के लिए प्रोटीन
अल्ट्रासोनिक उत्तोलन का कार्य सिद्धांत
ध्वनिक उत्तोलन एक तरल पदार्थ, आमतौर पर गैस (जैसे हवा) के लिए अल्ट्रासाउंड तरंगों के आवेदन का वर्णन करता है। जब अल्ट्रासाउंड तरंग गैस के माध्यम से यात्रा करती है, तो ध्वनि तरंग गुरुत्वाकर्षण बल को संतुलित करती है – परिणाम के साथ कि वस्तुएं हवा में असमर्थित हो सकती हैं। ध्वनि तरंग में मुक्त-तैरती वस्तु के इस प्रभाव के लिए एक स्थायी तरंग की घटना की आवश्यकता होती है। एक स्थायी तरंग तब बनती है जब विपरीत दिशाओं से आने वाली दो समान तरंगें एक दूसरे के साथ सुपरपोज करती हैं। इसलिए, एक ध्वनिक उत्तोलन सेटअप में एक अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर का उपयोग अनुदैर्ध्य दबाव तरंगों को बनाने के लिए किया जाता है और दूसरी तरफ एक परावर्तक तरंगों को दर्शाता है, ताकि दोनों तरफ से आने वाली समान लहर ओवरले कर सके और एक स्थायी तरंगें बना सके।
एक ट्रांसड्यूसर/लेविटेटर और एक परावर्तक के बीच स्थापित एक विमान खड़ी लहर के दबाव नोड पर एक छोटे कठोर गोले का ध्वनिक उत्तोलन।
(अध्ययन और चित्र: © एंड्रेड एट अल 2018)
नोड्स और एंटीनोड्स: तीव्र अल्ट्रासाउंड की अनुदैर्ध्य दबाव लहर हवा में संपर्क-कम मंडराने की अनुमति देती है। इस तरह के खड़े अल्ट्रासाउंड तरंगों ने नोड्स को परिभाषित किया है। एक नोड न्यूनतम दबाव का क्षेत्र है, जबकि एक एंटीनोड को अधिकतम दबाव के क्षेत्र के रूप में परिभाषित किया गया है। एक स्थायी लहर के नोड्स ध्वनिक उत्तोलन के केंद्र में हैं।
अल्ट्रासोनिक लेविटेटर एक अल्ट्रासोनिक जांच (यानी सोनोट्रोड) पर खड़े तरंग क्षेत्र की स्थिति और एक परावर्तक के उपयोग से काम करते हैं।
अल्ट्रासोनिक उत्तोलन उपकरण
Hielscher Ultrasonics उच्च गुणवत्ता, उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासाउंड उपकरण के डिजाइन, निर्माण और वितरण में लंबे समय से और अच्छी तरह से अनुभवी है। ध्वनिक उत्तोलन के लिए, Hielscher दो मानक प्रकार के लेविटेटर प्रदान करता है:
- यूपी100एच – एक 30kHz, 100 W लेविटेटर
- UP400St – एक 24kHz, 400W लेविटेटर
- यूआईपी500एचडीटी – एक 20kHz, 500W लेविटेटर
अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर UP400St एक कॉम्पैक्ट सिस्टम है, जहां ट्रांसड्यूसर और जनरेटर एक मजबूत आवास में संयुक्त होते हैं। 500 वाट शक्तिशाली लेविटेटर UIP500hdT में अलग ट्रांसड्यूसर और जनरेटर है। अपने IP64 ग्रेड ट्रांसड्यूसर के साथ, UIP500hdT मांग वाले वातावरण में स्थापना के लिए आदर्श है।
अल्ट्रासोनिक लेविटेटर को एकल इकाई या समानांतर में स्थापित किया जा सकता है और उच्च गति, उच्च-थ्रूपुट प्रसंस्करण लाइनों में संचालित करने में सक्षम हैं।
विशिष्ट आवश्यकताओं के लिए, Hielscher Ultrasonics डिजाइन और अनुकूलित और मालिकाना levitators भी बनाती है।
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साहित्य/सन्दर्भ
- Hyobin Jeon, K. Park, j.-Y. Sun, H.-Y. Kim (2025): Particle-armored liquid robots. Science Advances Volume 11, Issue 12, 21 Mar 2025.
- 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 ध्वनिक लेविटेटर UP100H, जो सोनोत्रोड और रिफ्लेक्टर के बीच हवा में तरल बूँद को पकड़ता है।
Hielscher Ultrasonics से उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासोनिक homogenizers बनाती है प्रयोगशाला तक औद्योगिक आकार।