Ultraskaņas levitācija un tās rūpnieciskie pielietojumi
Ultraskaņas / akustiskā levitācija ir rūpnieciski pierādīta iespēja vieglu jutīgu materiālu bezkontakta gultņiem, kā arī bezkontakta paraugu apstrādei. Uzziniet vairāk par ultraskaņas levitāciju un tās pielietojumiem rūpniecībā un zinātnē!
Ultraskaņas levitācijas pielietojumi
Akustiskā levitācija ir zinātniski pierādīta un rūpnieciski pieņemta metode bezkontakta materiālu apstrādei un paraugu pozicionēšanai. Ultraskaņas levitācija kā bezkontakta apstrādes metode tiek izmantota, lai manipulētu ar virsmas jutīgām un trauslām sagatavēm, piemēram, plāksnēm, mikroshēmām vai plānām stikla plāksnēm, bez mehāniskas iedarbības. Sakarā ar bezkontakta materiālu un paraugu apstrādi, ultraskaņas levitācija ir īstenota rūpnieciskos, zinātniskos un analītiskos lietojumos.
Rūpniecībā ultraskaņas levitācija tiek izmantota kā uzticama metode bezkontakta, bez konteinera mikroshēmu un citu mazu, delikātu priekšmetu apstrādei, kas ir pakļauti bojājumiem, pat viegla fiziska kontakta dēļ. Vēl viena pielietojuma joma ir ļoti augstas tīrības pakāpes materiālu vai ķīmisko reaģentu apstrāde, ko ietekmētu konteiners.
Polipropilēna sfēru levitācijas pozīcijas vienas ass akustiskajā levitatorā. Levitators / sonotrode augšpusē, atstarotājs apakšā (b) H1 = 7,45 mm; d) H3 = 21,55 mm
(pētījums un attēli: © Andrade et al. 2018)
- priekšmeti, kas ir jutīgi pret fiziskiem spēkiem (piemēram, mikroshēmas)
- nevadoši materiāli
- augstas tīrības pakāpes materiāli
- ķīmiskie reaģenti
- bioloģiskie, analītiskie paraugi
- Olbaltumvielas kristalogrāfijai
Ultraskaņas levitācijas darba princips
Akustiskā levitācija apraksta ultraskaņas viļņu pielietošanu šķidrumam, parasti gāzei (piemēram, gaisam). Kad ultraskaņas vilnis pārvietojas pa gāzi, skaņas vilnis līdzsvaro smaguma spēku – līdz ar to objekti var lidināties gaisā neatbalstīti. Šis brīvi peldošā objekta efekts skaņas vilnī prasa stāvoša viļņa parādību. Stāvošs vilnis veidojas, kad divi identiski viļņi, kas nāk no pretējiem virzieniem, pārklājas viens ar otru. Tāpēc akustiskās levitācijas iestatījumos ultraskaņas devējs tiek izmantots, lai radītu garenvirziena spiediena viļņus, un atstarotājs otrā pusē atspoguļo viļņus, lai identisks vilnis, kas nāk no abām pusēm, varētu pārklāt un veidot stāvošus viļņus.
Nelielas nekustīgas sfēras akustiska levitācija plaknes stāvoša viļņa spiediena mezglā, kas izveidots starp devēju/levitatoru un atstarotāju.
(pētījums un attēli: © Andrade et al. 2018)
Mezgli un antinodes: Intensīvas ultraskaņas gareniskais spiediena vilnis ļauj bezkontakta gaisā lidot. Šādiem stāvošiem ultraskaņas viļņiem ir noteikti mezgli. Mezgls ir minimālā spiediena apgabals, bet antinods ir definēts kā maksimālā spiediena apgabals. Stāvoša viļņa mezgli atrodas akustiskās levitācijas centrā.
Ultraskaņas levitatori strādā, novietojot stāvošo viļņu lauku virs ultraskaņas zondes (t.i., sonotrode) un izmantojot atstarotāju.
Ultraskaņas levitācijas iekārtas
Hielscher Ultrasonics ir ilgstošs un labi pieredzējis augstas kvalitātes, augstas veiktspējas ultraskaņas iekārtu projektēšanā, ražošanā un izplatīšanā. Akustiskajai levitācijai Hielscher piedāvā divus standarta levitatoru veidus:
- UP100H – 30kHz, 100 W levitators
- UP400St – 24kHz, 400W levitators
- UIP500hdT – 20kHz, 500W levitators
Ultraskaņas procesors UP400St ir kompakta sistēma, kurā devējs un ģenerators ir apvienoti izturīgā korpusā. 500 vatu jaudīgajam levitatoram UIP500hdT ir atsevišķs devējs un ģenerators. Ar savu IP64 klases devēju UIP500hdT ir ideāli piemērots uzstādīšanai prasīgā vidē.
Ultraskaņas levitatorus var uzstādīt kā vienu vienību vai paralēli, un tie spēj darboties ātrgaitas, augstas caurlaidspējas apstrādes līnijās.
Īpašām prasībām Hielscher Ultrasonics projektē un ražo arī pielāgotus un patentētus levitatorus.
Sazinieties ar mums! / Jautājiet mums!
Literatūra / Atsauces
- 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.
Hielscher Ultrasonics ražo augstas veiktspējas ultraskaņas homogenizatorus no Lab līdz rūpnieciskais izmērs.