초음파 부상과 산업 응용

초음파 / 음향 부상은 가볍고 민감한 소재의 비접촉 지지와 시료의 비접촉 취급에 사용할 수 있는, 산업적으로 검증된 방법입니다. 초음파 부상과 산업 및 과학 분야에서의 응용에 대해 자세히 알아보세요!

초음파 부상의 응용

음향 부상은 소재의 비접촉 취급과 시료의 위치 설정을 위해 과학적으로 검증되고 산업적으로 도입된 방법입니다. 비접촉 취급 방법인 초음파 부상은 웨이퍼, 마이크로칩 또는 얇은 유리판과 같이 표면이 민감하고 깨지기 쉬운 가공물을 기계적 충격 없이 조작하는 데 사용됩니다. 소재와 시료를 비접촉으로 취급할 수 있어 초음파 부상은 산업, 과학 및 분석 분야에 도입되었습니다.
산업 분야에서 초음파 부상은 가벼운 물리적 접촉만으로도 손상되기 쉬운 마이크로칩과 기타 작고 섬세한 물체를 용기 없이 비접촉으로 처리하는 신뢰할 수 있는 방법으로 사용됩니다. 또 다른 응용 분야는 용기의 영향을 받을 수 있는 초고순도 소재나 화학 반응물의 취급입니다.

화학 분야에서는 공중에 떠 있는 액적을 소형 반응 용기로 사용할 수 있어, 연구자들이 용기 벽에서 유래하는 오염을 줄이면서 시약을 혼합하고 반응을 관찰할 수 있습니다.
재료 과학자들은 부상시킨 시료를 사용하여 증발, 결정화 및 입자 형성을 연구하며, 분석 분야 연구자들은 광학 및 분광 기법으로 공중에 떠 있는 시료를 조사할 수 있습니다.
특수 음향 취급 시스템은 실리콘 웨이퍼, 마이크로칩, 얇은 유리 등 깨지기 쉬운 부품을 기계적 손상 위험을 줄이면서 운반하는 데에도 활용됩니다.
입자 외피 액체 로봇(PBs)의 경우, 음향 부상은 유망한 연구 방향을 제시합니다. 주변 표면과의 접촉을 최소화하면서 캡슐화된 시약을 운반하고, 제어된 반응을 위해 액적을 서로 합치며, 처리 스테이션 사이에서 로봇을 이동시키는 것입니다. 입자 외피 액체 로봇의 음향 부상에 대해 자세히 알아보세요!
 

초음파 부상의 작동 원리

음향 부상은 유체, 일반적으로 기체(예: 공기)에 초음파를 가하는 것을 말합니다. 초음파가 기체를 통과할 때 음파가 중력과 균형을 이루므로 – 물체가 지지대 없이 공중에 떠 있을 수 있습니다. 음파 내에서 물체가 자유롭게 떠 있는 이러한 효과를 얻으려면 정상파 현상이 필요합니다. 정상파는 서로 반대 방향에서 오는 동일한 두 파동이 중첩될 때 형성됩니다. 따라서 음향 부상 장치에서는 초음파 변환기로 종방향 압력파를 생성하고 반대편의 반사판으로 파동을 반사하여, 양쪽에서 오는 동일한 파동이 중첩되어 정상파를 형성하도록 합니다.

마디와 배: 강한 초음파의 종방향 압력파는 물체가 비접촉 상태로 공중에 떠 있게 합니다. 이러한 초음파 정상파에는 명확한 마디가 있습니다. 마디는 압력이 최소인 영역이며, 배는 압력이 최대인 영역으로 정의됩니다. 정상파의 마디는 음향 부상의 핵심입니다.
초음파 부상 장치는 초음파 프로브(즉, 소노트로드) 위에 정상파장을 형성하고 반사판을 사용하여 작동합니다.

초음파 부상 장비

Hielscher Ultrasonics는 고품질, 고성능 초음파 장비의 설계, 제조 및 유통 분야에서 오랜 경험과 풍부한 전문성을 보유하고 있습니다. 음향 부상을 위해 Hielscher는 두 가지 표준 유형의 부상 장치를 제공합니다:
 

• UP100H – 30kHz, 100 W 부상 장치
• UP400ST – 24kHz, 400W 부상 장치
• UIP500hdT – 20kHz, 500W 부상 장치

초음파 처리 장치 UP400St는 견고한 하우징에 변환기와 발생기를 통합한 소형 시스템입니다. 출력이 500 와트인 부상 장치 UIP500hdT는 변환기와 발생기가 분리되어 있습니다. IP64 등급의 변환기를 갖춘 UIP500hdT는 까다로운 환경에 설치하기에 이상적입니다.
초음파 부상 장치는 단일 장치로 또는 병렬로 설치할 수 있으며, 고속, 고처리량 공정 라인에서 작동할 수 있습니다.
특정 요구 사항에 맞춰 Hielscher Ultrasonics는 맞춤형 및 독자 사양의 부상 장치도 설계하고 제조합니다.

문헌 / 참고 자료

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