Najczęściej zadawane pytania dotyczące ultradźwięków

Poniżej znajdziesz odpowiedzi na najczęściej zadawane pytania dotyczące sonikacji. Jeśli nie znajdziesz odpowiedzi na swoje pytanie, skontaktuj się z nami. Chętnie Ci pomożemy.

• Czy mogę poddawać rozpuszczalniki sonikacji?
• Jakiej mocy ultradźwiękowej potrzebuję?
• Czy ultradźwięki oddziałują na ludzi? Jakie środki ostrożności należy stosować podczas sonikacji?
• Jaka jest różnica między przetwornikami magnetostrykcyjnymi a piezoelektrycznymi?
• Dlaczego próbka nagrzewa się podczas sonikacji?
• Czy istnieją ogólne zalecenia dotyczące sonikacji próbek?
• Czy Hielscher oferuje wymienne końcówki sonotrod?

Pytanie: Czy mogę poddawać rozpuszczalniki sonikacji?

Teoretycznie sonikacja mogłaby spowodować zapłon łatwopalnych rozpuszczalników, ponieważ kawitacja może prowadzić do powstawania łatwopalnych lub wybuchowych substancji lotnych. Z tego powodu należy stosować urządzenia ultradźwiękowe i akcesoria odpowiednie do tego rodzaju zastosowań ultradźwiękowych.
Dowiedz się więcej o rozpuszczalnikach powszechnie stosowanych do ekstrakcji ultradźwiękowej!
Jeśli potrzebujesz poddać rozpuszczalniki sonikacji, skontaktuj się z nami, abyśmy mogli zalecić odpowiednie środki.

Pytanie: Jakiej mocy ultradźwiękowej potrzebuję?

Wymagana moc ultradźwiękowa zależy od kilku czynników, takich jak:

• objętość poddawana sonikacji
• całkowita objętość do przetworzenia
• czas przetwarzania całkowitej objętości
• materiał poddawany sonikacji
• zamierzony wynik procesu po obróbce ultradźwiękowej

Ogólnie większa objętość wymaga większej mocy (wyrażonej w watach) lub dłuższego czasu sonikacji. W przypadku większości typów sonotrod moc rozkłada się głównie na powierzchni końcówki. Dlatego sondy o mniejszej średnicy wytwarzają bardziej skupione pole kawitacyjne. Większe natężenie ultradźwięków (wyrażone jako moc na jednostkę objętości) zazwyczaj skutkuje większą wydajnością przetwarzania.

Pytanie: Czy ultradźwięki oddziałują na ludzi? Jakie środki ostrożności należy stosować podczas sonikacji?

Częstotliwości ultradźwiękowe znajdują się powyżej zakresu słyszalnego dla człowieka. Drgania ultradźwiękowe bardzo dobrze przenoszą się do ciał stałych i cieczy, gdzie mogą wywoływać ultradźwiękową kawitację. Z tego powodu nie należy dotykać części drgających ultradźwiękowo ani wkładać rąk do cieczy poddawanych sonikacji. Nie udokumentowano negatywnego wpływu przenoszenia fal ultradźwiękowych przez powietrze na organizm człowieka, ponieważ poziomy transmisji są bardzo niskie.

Podczas sonikacji cieczy zapadanie się pęcherzyków kawitacyjnych generuje piskliwy hałas. Poziom hałasu zależy od kilku czynników, takich jak moc, ciśnienie i amplituda. Ponadto może powstawać hałas o częstotliwościach subharmonicznych (niższych częstotliwościach). Ten słyszalny hałas i jego skutki są porównywalne z hałasem innych maszyn, takich jak silniki, pompy lub dmuchawy. Z tego powodu zalecamy stosowanie odpowiednich zatyczek do uszu podczas dłuższego przebywania w pobliżu pracującego układu. Dodatkowo oferujemy odpowiednie obudowy dźwiękochłonne do naszych sonikatorów.

Pytanie: Jaka jest różnica między przetwornikami magnetostrykcyjnymi a piezoelektrycznymi?

W przetwornikach magnetostrykcyjnych moc elektryczna służy do wytwarzania pola elektromagnetycznego wywołującego drgania materiału magnetostrykcyjnego. W przetwornikach piezoelektrycznych moc elektryczna jest bezpośrednio przekształcana w drgania podłużne. Z tego powodu przetworniki piezoelektryczne mają wyższą sprawność przetwarzania energii. To z kolei zmniejsza wymagania dotyczące chłodzenia. Obecnie przetworniki piezoelektryczne są powszechnie stosowane w przemyśle.
Dowiedz się więcej o doskonałej efektywności energetycznej sonikatorów Hielscher!

Pytanie: Dlaczego próbka nagrzewa się podczas sonikacji?

Sonikacja przekazuje moc do cieczy. Drgania mechaniczne prowadzą do turbulencji i tarcia wewnątrz cieczy. Z tego powodu sonikacja generuje znaczne ilości ciepła podczas przetwarzania. Aby ograniczyć nagrzewanie, potrzebne jest skuteczne chłodzenie. W przypadku mniejszych próbek fiolki lub szklaną zlewkę należy umieścić w kąpieli lodowej w celu odprowadzania ciepła.
Dowiedz się więcej o kontroli temperatury podczas sonikacji!
Oprócz potencjalnego negatywnego wpływu podwyższonych temperatur na próbki, np. tkanki, wyższe temperatury zmniejszają skuteczność kawitacji.

Pytanie: Czy istnieją ogólne zalecenia dotyczące sonikacji próbek?

Do obróbki ultradźwiękowej należy używać małych naczyń, ponieważ rozkład natężenia jest w nich bardziej jednorodny niż w większych zlewkach. Sonotrodę należy zanurzyć w cieczy na tyle głęboko, aby uniknąć pienienia. Tkanki trudne do rozdrobnienia należy przed sonikacją poddać maceracji, zmielić lub sproszkować (np. w ciekłym azocie). Podczas sonikacji mogą powstawać wolne rodniki, które mogłyby reagować z materiałem. Przepłukiwanie roztworu ciekłego materiału ciekłym azotem lub dodawanie do medium substancji wychwytujących wolne rodniki, np. ditiotreitolu, cysteiny lub innych związków zawierających grupę -SH, może zmniejszyć uszkodzenia powodowane przez wolne rodniki o działaniu utleniającym.
Dowiedz się więcej o wskazówkach i sposobach skutecznej sonikacji!
Kliknij tutaj, aby zobaczyć protokoły sonikacji dotyczące homogenizacji i lizy tkanek, obróbki cząstek oraz zastosowań sonochemicznych.

Pytanie: Czy Hielscher oferuje wymienne końcówki sonotrod?

Hielscher nie dostarcza wymiennych końcówek sonotrod. Ciecze o niskim napięciu powierzchniowym, takie jak rozpuszczalniki, zazwyczaj wnikają w szczelinę między sonotrodą a wymienną końcówką. Problem ten nasila się wraz ze wzrostem amplitudy drgań. Ciecz może przenosić drobne cząstki do części gwintowanej. Powoduje to zużycie gwintu, prowadzące do odizolowania końcówki od sonotrody. Jeśli końcówka zostanie odizolowana, nie będzie rezonować przy częstotliwości roboczej, a urządzenie przestanie działać. Dlatego Hielscher dostarcza wyłącznie sondy jednoczęściowe.

Najczęściej zadawane pytania dotyczące sonikatorów i ich części

Czym jest generator ultradźwiękowy?

Generator ultradźwiękowy (zasilacz) wytwarza oscylacje elektryczne o częstotliwości ultradźwiękowej (powyżej częstotliwości słyszalnych, np. 19kHz). Energia ta jest przekazywana do sonotrody.

Czym jest sonotroda/sonda

Sonotroda (określana również jako sonda lub róg) jest elementem mechanicznym, który przekazuje drgania ultradźwiękowe z przetwornika do materiału poddawanego sonikacji. Musi być zamocowana bardzo mocno, aby uniknąć tarcia i strat. W zależności od geometrii sonotrody drgania mechaniczne są wzmacniane lub osłabiane. Na powierzchni sonotrody drgania mechaniczne są przekazywane do cieczy. Powoduje to powstawanie mikroskopijnych pęcherzyków (kawern), które rozszerzają się podczas cykli niskiego ciśnienia i gwałtownie implodują podczas cykli wysokiego ciśnienia. Zjawisko to nazywa się kawitacją akustyczną. Kawitacja wytwarza duże siły ścinające na końcówce sonotrody i powoduje intensywne mieszanie materiału poddanego jej działaniu.

Czym jest przetwornik piezoelektryczny?

Przetwornik ultradźwiękowy (konwerter) jest elementem elektromechanicznym, który przekształca oscylacje elektryczne w drgania mechaniczne. Oscylacje elektryczne są wytwarzane przez generator. Drgania mechaniczne są przekazywane do sonotrody.

Jaka jest różnica między przetwornikiem piezoelektrycznym a magnetostrykcyjnym?

Przetwornik piezoelektryczny przekształca energię elektryczną w drgania mechaniczne za pomocą kryształów piezoelektrycznych, które odkształcają się pod wpływem przyłożonego pola elektrycznego, zapewniając wysoką sprawność i precyzję. Przetwornik magnetostrykcyjny wytwarza drgania dzięki efektowi magnetostrykcji, w którym materiały magnetyczne zmieniają kształt w odpowiedzi na pole magnetyczne, zapewniając znacznie niższą sprawność w porównaniu z przetwornikami piezoelektrycznymi. Wszystkie sonikatory Hielscher wykorzystują przetworniki piezoelektryczne, aby zapewnić wyższą sprawność i niezawodne działanie.

Czym jest amplituda ultradźwiękowa / amplituda drgań?

Amplituda drgań opisuje wielkość oscylacji na końcówce sonotrody. Zazwyczaj mierzy się ją jako wartość międzyszczytową. Jest to odległość między położeniem końcówki sonotrody przy maksymalnym wydłużeniu a jej położeniem przy maksymalnym skróceniu sonotrody. Typowe amplitudy sonotrod wynoszą od 20 do 250µm.

Czym jest kawitacja akustyczna?

Kawitacja akustyczna to powstawanie, wzrost i zapadanie się pęcherzyków w cieczy wskutek wahań ciśnienia wywołanych przez fale dźwiękowe o dużym natężeniu. Sonikator z sondą jest skutecznym sposobem wywoływania kawitacji, ponieważ dostarcza skupioną energię ultradźwiękową bezpośrednio do cieczy. Nasila to powstawanie i zapadanie się pęcherzyków, wytwarzając lokalnie intensywne warunki, takie jak wysokie temperatury, ciśnienia i silne ścinanie, które są przydatne w zastosowaniach takich jak sonochemia, synteza nanocząstek i rozbijanie komórek.

Jaka jest różnica między sonikacją bezpośrednią a pośrednią?

Sonikacja bezpośrednia polega na umieszczeniu sondy bezpośrednio w cieczy, co zapewnia wydajne dostarczanie energii ultradźwiękowej na potrzeby procesów takich jak liza komórek lub synteza nanocząstek. Natomiast sonikacja pośrednia przekazuje energię ultradźwiękową przez pojemnik lub ośrodek, bez bezpośredniego kontaktu z próbką. Metoda ta jest idealna do zapobiegania zanieczyszczeniu lub przetwarzania małych objętości, ale zazwyczaj jest mniej efektywna energetycznie.
Kliknij tutaj, aby dowiedzieć się więcej o bezkontaktowych sonikatorach Hielscher!

Czy sonotrody/sondy można sterylizować w autoklawie?

Tak, sonotrody i komory przepływowe Hielscher można sterylizować w autoklawie. Aby prawidłowo przeprowadzić tę procedurę, zapoznaj się z poniższymi wytycznymi. Generatora, przetwornika, kabli i złączy nie wolno sterylizować w autoklawie!
Pobierz tutaj wytyczne dotyczące sterylizacji sonotrod i komór przepływowych w autoklawie!