초음파 부상 및 산업 응용 분야
초음파/음향 부상은 경량에 민감한 재료의 비접촉 베어링 및 비접촉식 샘플 처리를 위한 산업적으로 입증된 옵션입니다. 초음파 부상 및 산업 및 과학에서의 응용 프로그램에 대해 자세히 알아보십시오!
초음파 부상의 응용 프로그램
음향 부상은 비접촉식 재료 취급 및 샘플 포지셔닝을 위해 과학적으로 입증되고 산업적으로 채택된 방법입니다. 비접촉 취급 방법으로서의 초음파 부상은 기계적 충격없이 표면에 민감하고 깨지기 쉬운 공작물 (예 : 웨이퍼, 마이크로 칩 또는 얇은 유리 판)을 조작하는 데 사용됩니다. 재료 및 샘플의 비접촉식 취급으로 인해 초음파 부상은 산업, 과학 및 분석 응용 분야에서 구현되었습니다.
업계에서, 초음파 부상은 가벼운 물리적 접촉에 의해 손상되기 쉬운 마이크로 칩 및 기타 작고 섬세한 물체의 비접촉, 컨테이너가없는 처리를위한 신뢰할 수있는 방법으로 사용됩니다. 또 다른 응용 분야는 용기의 영향을받는 매우 고순도 물질 또는 화학 반응물을 처리하는 것입니다.
단일 축 음향 부상기에서 폴리프로필렌 구체의 부상 위치. 상부의 부양기/소노트로이드, 하단의 반사기 (b) H1 = 7.45 mm; (d) H3 = 21.55 mm
(연구 및 사진 : © Andrade et al. 2018)
- 물리적 힘에 민감한 개체(예: 마이크로칩)
- 비전도성 재료
- 고순도 재료
- 화학 반응물
- 생물학적, 분석적 샘플
- 결정학을 위한 단백질
초음파 부상의 작동 원리
음향 부상은 유체, 일반적으로 가스 (예 : 공기)에 초음파를 적용하는 것을 설명합니다. 초음파가 가스를 통과 할 때, 음파는 중력의 균형을 맞 춥니 다. – 결과적으로 물체가 공중에서 지원되지 않는 마우스를 가져갈 수 있습니다. 음파에서 자유롭게 떠 다니는 물체의 이러한 효과는 서있는 파도의 현상을 필요로합니다. 서있는 파동은 반대 방향에서 오는 두 개의 동일한 파동이 서로 겹쳐질 때 형성됩니다. 따라서 음향 부상 설정에서 초음파 변환기를 사용하여 종방향 압력파를 만들고 다른 쪽의 반사판은 파도를 반사하므로 양쪽에서 오는 동일한 파동이 오버레이되어 서있는 파를 형성 할 수 있습니다.
트랜스듀서/레비테이터와 반사기 사이에 설정된 평면 스탠딩 웨이브의 압력 노드에서 작은 강성 구의 음향 부상.
(연구 및 사진 : © Andrade et al. 2018)
노드 및 안티노드: 강렬한 초음파의 종방향 압력파는 공기 중에 비접촉식으로 호버링 할 수 있습니다. 이러한 서있는 초음파는 노드를 정의했습니다. 노드는 최소 압력의 영역이며, 안티노드는 최대 압력의 영역으로 정의됩니다. 서있는 파도의 노드는 음향 부상의 중심에 있습니다.
초음파 부상기는 초음파 프로브 (예 : sonotrode) 위에 서있는 웨이브 필드를 배치하고 반사경을 사용하여 작동합니다.
초음파 부상 장비
Hielscher 초음파는 고품질, 고성능 초음파 장비의 설계, 제조 및 유통에 오랜 시간이 걸리고 경험이 풍부합니다. 음향 부상의 경우, Hielscher는 두 가지 표준 유형의 부상기를 제공합니다.
UP400St – 24kHz, 400W 부상기
UIP500hdT – 20kHz, 500W 부상기
초음파 프로세서 UP400St는 트랜스 듀서와 발전기가 견고한 하우징에 결합 된 소형 시스템입니다. 500와트의 강력한 부상기 UIP500hdT는 별도의 트랜스듀서와 발전기를 갖추고 있습니다. IP64 등급 트랜스듀서를 갖춘 UIP500hdT는 까다로운 환경에서의 설치에 이상적입니다.
초음파 부상기는 단일 장치 또는 병렬로 설치할 수 있으며 고속, 고처리량 처리 라인에서 작동 할 수 있습니다.
특정 요구 사항에 대해 Hielscher 초음파는 맞춤형 전용 레비터도 설계하고 제조합니다.
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문학 / 참고 문헌
- 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.
