Često postavljana pitanja o ultrazvuku

U nastavku ćete pronaći odgovore na najčešća pitanja o ultrazvučnoj obradi. Ako ne pronađete odgovor na svoje pitanje, slobodno nam se obratite. Rado ćemo vam pomoći.

• Mogu li sonicirati otapala?
• Kolika mi je ultrazvučna snaga potrebna?
• Utječe li ultrazvuk na ljude? Koje mjere opreza trebam poduzeti pri ultrazvučnoj obradi?
• Koja je razlika između magnetostrikcijskih i piezoelektričnih pretvornika?
• Zašto se uzorak zagrijava tijekom sonikacije?
• Postoje li opće preporuke za sonikaciju uzoraka?
• Nudi li Hielscher zamjenjive vrhove sonotroda?

P: Mogu li sonicirati otapala?

Teoretski bi se zapaljiva otapala mogla zapaliti uslijed sonikacije jer kavitacijom mogu nastati zapaljive ili eksplozivne hlapljive tvari. Zbog toga morate upotrebljavati ultrazvučne uređaje i pribor koji su prikladni za takvu primjenu ultrazvuka.
Pročitajte više o uobičajenim otapalima koja se upotrebljavaju za ultrazvučnu ekstrakciju!
Ako trebate sonicirati otapala, molimo vas da nas kontaktirate, kako bismo vam mogli preporučiti odgovarajuće mjere.

P: Kolika mi je ultrazvučna snaga potrebna?

Potrebna ultrazvučna snaga ovisi o nekoliko čimbenika, kao što su:

• volumen izložen sonikaciji
• ukupni volumen koji treba obraditi
• vrijeme za obradu ukupnog volumena
• materijal koji treba sonicirati
• željeni rezultat procesa nakon ultrazvučne obrade

Općenito, veći volumen zahtijeva veću snagu (izraženu u vatima) ili dulje vrijeme sonikacije. Kod većine vrsta sonotroda snaga je uglavnom raspoređena po površini vrha. Stoga sonde manjeg promjera stvaraju fokusiranije kavitacijsko polje. Veći intenzitet ultrazvuka (izražen kao snaga po jedinici volumena) obično dovodi do veće učinkovitosti obrade.

P: Utječe li ultrazvuk na ljude? Koje mjere opreza trebam poduzeti pri ultrazvučnoj obradi?

Same ultrazvučne frekvencije iznad su raspona čujnosti ljudi. Ultrazvučne vibracije vrlo se dobro prenose u krute tvari i tekućine, gdje mogu izazvati ultrazvučnu kavitaciju. Zbog toga ne biste trebali dodirivati dijelove koji ultrazvučno vibriraju niti posezati u tekućine koje se soniciraju. Prijenos ultrazvučnih valova zrakom nema dokumentiran negativan utjecaj na ljudsko tijelo jer su razine prijenosa vrlo niske.

Pri sonikaciji tekućina urušavanje kavitacijskih mjehurića stvara prodornu buku. Razina buke ovisi o nekoliko čimbenika, kao što su snaga, tlak i amplituda. Osim toga, može nastati i buka na subharmonijskim (nižim) frekvencijama. Ta čujna buka i njezini učinci usporedivi su s bukom drugih strojeva, kao što su motori, pumpe ili puhala. Zbog toga preporučujemo upotrebu odgovarajućih čepića za uši pri duljem boravku u blizini sustava koji radi. Osim toga, nudimo odgovarajuća kućišta za zaštitu od buke za naše sonikatore.

P: Koja je razlika između magnetostrikcijskih i piezoelektričnih pretvornika?

U magnetostrikcijskim pretvornicima električna snaga upotrebljava se za stvaranje elektromagnetskog polja koje uzrokuje vibriranje magnetostrikcijskog materijala. U piezoelektričnim pretvornicima električna snaga izravno se pretvara u uzdužne vibracije. Zbog toga piezoelektrični pretvornici imaju viši stupanj pretvorbe. Time se smanjuju potrebe za hlađenjem. Danas u industriji prevladavaju piezoelektrični pretvornici.
Pročitajte više o izvrsnoj energetskoj učinkovitosti sonikatora Hielscher!

P: Zašto se uzorak zagrijava tijekom sonikacije?

Ultrazvučna obrada prenosi snagu u tekućinu. Mehaničke oscilacije dovode do turbulencije i trenja unutar tekućine. Zbog toga ultrazvučna obrada tijekom procesa stvara znatnu količinu topline. Za smanjenje zagrijavanja potrebno je učinkovito hlađenje. Kod manjih uzoraka bočice ili staklene čaše treba držati u ledenoj kupelji radi odvođenja topline.
Pročitajte više o kontroli temperature tijekom sonikacije!
Osim mogućeg negativnog utjecaja povišenih temperatura na vaše uzorke, npr. tkivo, pri višim temperaturama smanjuje se i učinkovitost kavitacije.

P: Postoje li opće preporuke za sonikaciju uzoraka?

Za ultrazvučnu obradu treba upotrebljavati male posude jer je raspodjela intenziteta homogenija nego u većim laboratorijskim čašama. Sonotrodu treba uroniti dovoljno duboko u tekućinu kako bi se izbjeglo pjenjenje. Žilava tkiva prije sonikacije treba macerirati, samljeti ili usitniti u prah (npr. u tekućem dušiku). Tijekom sonikacije mogu nastati slobodni radikali koji bi mogli reagirati s materijalom. Ispiranje tekuće otopine materijala tekućim dušikom ili dodavanje hvatača radikala, npr. ditiotreitola, cisteina ili drugih -SH spojeva u medije, može smanjiti oštećenja uzrokovana oksidativnim slobodnim radikalima.
Pročitajte više o savjetima i trikovima za uspješnu sonikaciju!
Kliknite ovdje da biste pogledali protokole sonikacije za homogenizaciju i lizu tkiva, obradu čestica i sonokemijske primjene.

P: Nudi li Hielscher zamjenjive vrhove sonotroda?

Hielscher ne isporučuje zamjenjive vrhove za sonotrode. Tekućine niske površinske napetosti, poput otapala, obično prodiru u spoj između sonotrode i zamjenjivog vrha. Taj se problem povećava s amplitudom osciliranja. Tekućina može prenijeti čestice u dio s navojem. To uzrokuje trošenje navoja, što dovodi do odvajanja vrha od sonotrode. Ako je vrh odvojen, neće rezonirati na radnoj frekvenciji i uređaj će prestati raditi. Stoga Hielscher isporučuje isključivo jednodijelne sonde.

Često postavljana pitanja o sonikatorima i njihovim dijelovima

Što je ultrazvučni generator?

Ultrazvučni generator (izvor napajanja) stvara električne oscilacije ultrazvučne frekvencije (iznad čujne frekvencije, npr. 19kHz). Ta se energija prenosi na sonotrodu.

Što je sonotroda/sonda

Sonotroda (koja se naziva i sonda ili rog) mehanička je komponenta koja prenosi ultrazvučne vibracije s pretvornika na materijal koji treba sonificirati. Mora biti vrlo čvrsto pričvršćena kako bi se izbjegli trenje i gubitci. Ovisno o geometriji sonotrode, mehaničke se vibracije pojačavaju ili smanjuju. Na površini sonotrode mehaničke se vibracije prenose u tekućinu. To dovodi do nastanka mikroskopskih mjehurića (šupljina) koji se šire tijekom ciklusa niskog tlaka i snažno implodiraju tijekom ciklusa visokog tlaka. Ta se pojava naziva akustička kavitacija. Kavitacija stvara velike smične sile na vrhu sonotrode i uzrokuje intenzivno miješanje izloženog materijala.

Što je piezoelektrični pretvornik?

Ultrazvučni pretvornik (konverter) elektromehanička je komponenta koja pretvara električne oscilacije u mehaničke vibracije. Električne oscilacije stvara generator. Mehaničke se vibracije prenose na sonotrodu.

Koja je razlika između piezoelektričnog i magnetostrikcijskog pretvornika?

Piezoelektrični pretvornik pretvara električnu energiju u mehaničke vibracije pomoću piezoelektričnih kristala koji se deformiraju pri djelovanju električnog polja, čime se postižu visoka učinkovitost i preciznost. Magnetostrikcijski pretvornik stvara vibracije magnetostrikcijskim učinkom, pri kojem magnetski materijali mijenjaju oblik kao odgovor na magnetsko polje, uz znatno nižu učinkovitost u usporedbi s piezoelektričnim pretvornicima. Svi Hielscher sonikatori upotrebljavaju piezoelektrične pretvornike radi vrhunske učinkovitosti i pouzdanog rada.

Što je ultrazvučna amplituda / amplituda vibracija?

Amplituda vibracija opisuje veličinu osciliranja na vrhu sonotrode. Općenito se mjeri od vrha do vrha. To je udaljenost između položaja vrha sonotrode pri maksimalnom rastezanju i maksimalnom skupljanju sonotrode. Uobičajene amplitude sonotrode kreću se od 20 do 250µm.

Što je akustička kavitacija?

Akustična kavitacija je nastajanje, rast i kolaps mjehurića u tekućini uslijed promjena tlaka uzrokovanih zvučnim valovima visokog intenziteta. Sonikator sa sondom učinkovito je sredstvo za izazivanje kavitacije jer usmjerenu ultrazvučnu energiju dovodi izravno u tekućinu. Time se pospješuju nastajanje i kolaps mjehurića te se lokalno stvaraju intenzivni uvjeti, poput visokih temperatura, tlakova i smicanja, koji su korisni u primjenama kao što su sonokemija, sinteza nanočestica i razaranje stanica.

Koja je razlika između izravne i neizravne sonikacije?

Izravna sonikacija uključuje postavljanje sonde izravno u tekućinu, čime se učinkovito dovodi ultrazvučna energija za procese poput lize stanica ili sinteze nanočestica. Nasuprot tome, neizravna sonikacija prenosi ultrazvučnu energiju kroz spremnik ili medij, izbjegavajući izravan kontakt s uzorkom. Ta je metoda idealna za sprječavanje kontaminacije ili obradu malih volumena, ali je općenito manje energetski učinkovita.
Kliknite ovdje kako biste saznali više o beskontaktnim sonikatorima Hielscher!

Mogu li se sonotrode/sonde autoklavirati?

Da, sonotrode i protočne ćelije Hielscher mogu se autoklavirati. Za pravilan postupak pogledajte smjernice u nastavku. Generator, pretvornik, kabeli i priključci ne smiju se autoklavirati!
Ovdje preuzmite smjernice za autoklaviranje sonotroda i protočnih ćelija!