超音波レビテーションとその産業応用
超音波/音響レビテーションは、軽量で敏感な材料の非接触ベアリングや非接触サンプルハンドリングのための工業的に証明されたオプションです。超音波浮遊とその産業および科学における応用について、さらに詳しくご覧ください!
超音波レビテーションの応用
音響レビテーションは、非接触でのマテリアルハンドリングやサンプルの位置決めのために、科学的に証明され、工業的に採用されている方法です。超音波浮上は非接触のハンドリング方法として、表面に敏感で壊れやすいワーク、例えばウェハー、マイクロチップ、薄いガラス板などを機械的な衝撃を与えることなく操作するために使用されます。材料やサンプルを非接触で取り扱うことができるため、超音波浮上は産業、科学、分析のアプリケーションに導入されています。
産業界では、マイクロチップやその他の小さくデリケートな物体は、軽い物理的接触でさえダメージを受けやすいため、超音波浮上は非接触で容器を使わない信頼性の高い方法として使用されている。もう一つの応用分野は、容器の影響を受けるような非常に高純度の材料や化学反応物の取り扱いである。
- 物理的な力に敏感な物体(マイクロチップなど)
- 不導体材料
- 高純度材料
- 化学反応体
- 生体試料、分析試料
- 結晶学用タンパク質
超音波レビテーションの動作原理
音響浮遊とは、流体、通常は気体(空気など)に超音波を印加することである。超音波が気体中を伝わると、音波が重力の力を打ち消す。 – その結果、物体は空中で支持されずにホバリングすることができる。音波の中で物体が自由に浮遊するというこの効果には、定在波という現象が必要である。定在波は、反対方向から来る2つの同じ波が互いに重なり合うときに形成されます。そのため、音響浮遊のセットアップでは、超音波トランスデューサを使用して縦方向の圧力波を発生させ、反対側の反射板でその波を反射させることで、両側から来る同じ波が重なって定在波を形成します。
ノードとアンチノード 強い超音波の縦波圧力波によって、空中で非接触でホバリングすることができる。このような定在超音波にはノードが定義されている。ノードは圧力が最小の領域であり、反ノードは圧力が最大の領域と定義される。定在波の節は音響浮揚の中心にある。
超音波レビテータは、超音波プローブ(ソノトロード)の上に定在波フィールドを配置し、反射板を使用することで機能する。
超音波浮上装置
Hielscher Ultrasonics 社は、高品質・高性能の超音波機器の設計・製造・販売において、長年にわたる豊富な経験を有しています。音響浮上のために、Hielscherは2つの標準タイプの浮遊装置を提供しています:
超音波プロセッサUP400Stはコンパクトなシステムで、トランスデューサとジェネレータが頑丈なハウジングに組み込まれています。500Wの強力な浮遊子UIP500hdTは、トランスデューサとジェネレータが分離されています。IP64グレードのトランスデューサを搭載したUIP500hdTは、過酷な環境での設置に最適です。
超音波レビテータは、単体または並列で設置することができ、高速、高スループットの処理ラインで動作することが可能です。
特殊な要求に対しては、Hielscher Ultrasonicsはカスタマイズされた独自の浮上機も設計・製造しています。
お問い合わせ/ お問い合わせ
文献・参考文献
- 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.