Ultrasone levitatie en industriële toepassingen
Ultrasone / akoestische levitatie is een industrieel bewezen optie voor contactloze lagering van lichtgewicht gevoelige materialen en voor contactloze monsterbehandeling. Meer informatie over ultrasone levitatie en de toepassingen in industrie en wetenschap!
Toepassingen van ultrasone levitatie
Akoestische levitatie is een wetenschappelijk bewezen en industrieel toegepaste methode voor contactloos hanteren van materialen en positioneren van monsters. Ultrasone levitatie als contactloze hanteringsmethode wordt gebruikt om oppervlaktegevoelige en kwetsbare werkstukken, zoals wafers, microchips of dunne glasplaten, te manipuleren zonder mechanische impact. Vanwege de contactloze hantering van materialen en monsters wordt ultrasone levitatie toegepast in industriële, wetenschappelijke en analytische toepassingen.
In de industrie wordt ultrasone levitatie gebruikt als betrouwbare methode voor contactloze, containerloze verwerking van microchips en andere kleine, kwetsbare voorwerpen die al bij licht fysiek contact schade kunnen oplopen. Een ander toepassingsgebied is de behandeling van zeer zuivere materialen of chemische reactanten, die beïnvloed zouden worden door een container.
Levitatieposities van polypropyleen bollen in een eenassige akoestische levitator. Levitator / sonotrode bovenaan, reflector onderaan (b) H1 = 7,45 mm; (d) H3 = 21,55 mm
(onderzoek en foto's: © Andrade et al. 2018)
- voorwerpen die gevoelig zijn voor fysieke krachten (bijv. microchips)
- niet-geleidende materialen
- hoogzuivere materialen
- chemische reactanten
- biologische, analytische monsters
- eiwitten voor kristallografie
Werkingsprincipe van ultrasone levitatie
Akoestische levitatie beschrijft de toepassing van ultrasone geluidsgolven op een vloeistof, meestal gas (bijvoorbeeld lucht). Wanneer de ultrageluidsgolf door het gas beweegt, compenseert de geluidsgolf de zwaartekracht. – met als gevolg dat objecten zonder ondersteuning in de lucht kunnen zweven. Dit effect van een vrij zwevend voorwerp in een geluidsgolf vereist het fenomeen van een staande golf. Een staande golf wordt gevormd wanneer twee identieke golven uit tegengestelde richtingen over elkaar heen komen. Daarom wordt in een opstelling voor akoestische levitatie een ultrasone transducer gebruikt om longitudinale drukgolven te creëren en een reflector aan de andere kant reflecteert de golven, zodat de identieke golven die van beide kanten komen elkaar kunnen overlappen en een staande golf vormen.
Akoestische levitatie van een kleine stijve bol op het drukknooppunt van een vlakke staande golf tussen een transducer/levitator en een reflector.
(onderzoek en foto's: © Andrade et al. 2018)
Knooppunten en antiknooppunten: De longitudinale drukgolf van intens ultrageluid maakt het mogelijk om contactloos in de lucht te zweven. Dergelijke staande ultrasone golven hebben gedefinieerde knooppunten. Een knooppunt is het gebied met minimale druk, terwijl een antinode wordt gedefinieerd als het gebied met maximale druk. De knooppunten van een staande golf bevinden zich in het centrum van akoestische levitatie.
Ultrasone levitatoren werken door het veld van de staande golf boven een ultrasone sonde (d.w.z. sonotrode) te plaatsen en een reflector te gebruiken.
Ultrasoon levitatiemateriaal
Hielscher Ultrasonics heeft jarenlange ervaring in het ontwerpen, produceren en distribueren van hoogwaardige ultrasone apparatuur. Voor akoestische levitatie biedt Hielscher twee standaardtypes levitators:
- UP100H – een 30 kHz, 100 W levitator
- UP400St – een 24 kHz, 400 W levitator
- UIP500hdT – een 20kHz, 500W levitator
De ultrasone processor UP400St is een compact systeem, waarbij transducer en generator zijn gecombineerd in een robuuste behuizing. De 500 watt krachtige levitator UIP500hdT heeft een aparte transducer en generator. Met zijn transducer met beschermingsklasse IP64 is de UIP500hdT ideaal voor installatie in veeleisende omgevingen.
Ultrasone levitators kunnen als enkele unit of parallel geïnstalleerd worden en zijn geschikt voor gebruik in verwerkingslijnen met hoge snelheden en een hoge verwerkingscapaciteit.
Voor specifieke eisen ontwerpt en produceert Hielscher Ultrasonics ook op maat gemaakte levitators.
Neem contact met ons op! / Vraag het ons!
Literatuur / Referenties
- 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 produceert hoogwaardige ultrasone homogenisatoren van lab naar industrieel formaat.