Устройства для обработки ультразвуком для ваших лабораторных задач

Устройства для обработки ультразвуком, особенно ультразвуковые аппараты зондового типа, представляют собой узкоспециализированные инструменты, широко применяемые как в лабораториях, так и в промышленности. Эти приборы используют мощность ультразвука для эффективной обработки различных материалов. Передавая ультразвуковую энергию через зонд (или сонотрод) в жидкость или суспензию, они создают высокоинтенсивные низкочастотные звуковые волны, вызывающие акустическую кавитацию – явление, характеризующееся быстрым образованием, расширением и схлопыванием микропузырьков. Этот процесс порождает мощные механические силы, включая локальные напряжения сдвига, ударные волны и микроструи, которые обеспечивают такие процессы, как гомогенизация, лизис клеток, уменьшение размера частиц и диспергирование.

Принципы обработки ультразвуком и кавитации

Обработка ультразвуком – это процесс применения ультразвуковой энергии для приведения частиц в жидкости в движение. Ультразвук на частотах приблизительно от 20 kHz до 30 kHz способен обеспечить достаточную мощность для эффективного выполнения задач гомогенизации. Такие ультразвуковые волны вызывают быстрые циклы сжатия и расширения в жидкости, приводящие к образованию микроскопических пузырьков. При резком схлопывании этих микропузырьков возникают чрезвычайно мощные силы. Это явление с высокой плотностью энергии называется кавитацией и определяет эффективность обработки материалов ультразвуком:

• Кавитационные пузырьки: Эти микропузырьки растут в фазе расширения звуковой волны и резко схлопываются в фазе сжатия. При схлопывании возникают локальные высокоэнергетические зоны с температурами и давлениями, достигающими тысяч градусов Цельсия и сотен атмосфер, хотя и на короткое время и в микроскопическом масштабе.
• Механические силы сдвига: Схлопывание кавитационных пузырьков порождает мощные силы сдвига, которые могут разрушать клеточные стенки, диспергировать частицы и гомогенизировать смеси с исключительной эффективностью.
  Возможность управлять кавитацией делает обработку ультразвуком столь ценной в различных научных областях, от молекулярной биологии до материаловедения.

Типы лабораторных ультразвуковых аппаратов

Два наиболее распространённых типа ультразвуковых аппаратов, используемых в лабораториях:

• Ультразвуковые аппараты зондового типа: В этих ультразвуковых аппаратах используется титановый зонд для непосредственной передачи ультразвуковой энергии в образец. Они идеально подходят для высокоинтенсивных процессов, таких как лизис клеток, уменьшение размера частиц и эмульгирование, поскольку передают концентрированную энергию непосредственно в жидкость. Ультразвуковые аппараты зондового типа часто предпочитают для задач, требующих высокой степени контроля интенсивности кавитации.
• Ультразвуковые ванны: В такой установке образцы помещают в водяную ванну, которую затем обрабатывают ультразвуком. Этот метод обеспечивает равномерную, но, как правило, менее интенсивную обработку ультразвуком по сравнению с аппаратами зондового типа. Ультразвуковые ванны полезны для очистки лабораторного оборудования, мягкого перемешивания и проведения определённых типов химических реакций.

Почему ультразвуковые аппараты зондового типа лучше всего подходят для гомогенизации?

Ультразвуковые аппараты зондового типа считаются лучшим выбором для гомогенизации благодаря способности передавать высокоинтенсивную ультразвуковую энергию непосредственно в образец, создавая мощные силы сдвига. Вот почему они превосходно справляются с задачами гомогенизации:

• Прямая передача энергии: Ультразвуковые аппараты зондового типа передают ультразвуковую энергию через титановый зонд (или сонотрод), погружённый непосредственно в образец. Такой прямой контакт обеспечивает высокоэффективную передачу энергии, создавая интенсивную кавитацию непосредственно в растворе. Это особенно полезно для гомогенизации прочных материалов или суспензий, требующих значительных усилий для разрушения частиц и их равномерного распределения.
• Мощные силы сдвига: Интенсивная кавитация, вызываемая ультразвуковыми аппаратами зондового типа, создаёт в жидкости мощные силы сдвига, которые разбивают частицы, разрушают клеточные стенки и уменьшают размеры частиц. Эти силы помогают получить однородную смесь, поскольку эффективно воздействуют даже на высоковязкие или плотные суспензии.
• Регулируемая интенсивность: Ультразвуковые аппараты зондового типа часто оснащены регулировкой мощности, позволяющей пользователю адаптировать интенсивность обработки ультразвуком к конкретным требованиям гомогенизации. Более низкие уровни мощности можно использовать для мягкого перемешивания, а более высокие позволяют выполнять более сложные задачи гомогенизации.
• Высокая производительность обработки образцов: Ультразвуковые аппараты хорошо подходят для рабочих процессов с высокой производительностью обработки образцов, когда множество образцов необходимо гомогенизировать за короткое время. Благодаря программируемым настройкам эти ультразвуковые аппараты могут быстро обрабатывать серию образцов, сокращая время подготовки и обеспечивая стабильные результаты. Hielscher предлагает устройства для обработки ультразвуком, которые одновременно обрабатывают несколько флаконов или многолуночные планшеты, что особенно ценно в исследовательских и промышленных условиях, требующих быстрой и равномерной гомогенизации большого количества образцов.
• Точность и контроль: Поскольку ультразвуковые аппараты зондового типа обеспечивают прямой контакт с образцом, они позволяют точнее контролировать процесс гомогенизации. Глубину погружения зонда, частоту и параметры импульсов можно точно регулировать, обеспечивая стабильные и воспроизводимые результаты для разных образцов.
• Масштабируемость: Благодаря наличию зондов различных размеров ультразвуковые аппараты зондового типа подходят для гомогенизации как малых, так и больших объёмов образцов. Зонды меньшего размера идеально подходят для микрообъёмов, а более крупные зонды позволяют гомогенизировать большие объёмы образцов в промышленных процессах.

Эти преимущества делают устройства Hielscher для обработки ультразвуком предпочтительным выбором для задач, требующих тщательной и эффективной гомогенизации, таких как приготовление эмульсий, разрушение клеток в клеточных суспензиях или получение стабильных дисперсий.
 

Высокопроизводительные ультразвуковые аппараты

Вы работаете со сложными образцами, процессами с высокой производительностью обработки образцов, стерильной гомогенизацией, большим количеством образцов или чувствительными материалами? У Hielscher Ultrasonics есть подходящее устройство для обработки ультразвуком для вашей задачи!

Расскажите нам о вашей задаче по подготовке образцов и трудностях, с которыми вы сталкиваетесь! Мы с удовольствием порекомендуем вам наиболее подходящий ультразвуковой аппарат для успешного проведения исследовательских экспериментов, выполнения аналитических задач или применения в науках о жизни.

В приведённой ниже таблице указана приблизительная производительность обработки наших лабораторных ультразвуковых аппаратов:

Проектирование, производство и консультирование – качество из Германии

Ультразвуковые аппараты Hielscher известны высочайшими стандартами качества и проектирования. Прочность и простота эксплуатации позволяют без затруднений интегрировать наши ультразвуковые аппараты в промышленные установки. Ультразвуковые аппараты Hielscher легко справляются с суровыми условиями и сложной производственной средой.

Hielscher Ultrasonics – компания, сертифицированная по ISO, которая уделяет особое внимание высокопроизводительным ультразвуковым аппаратам, сочетающим самые современные технологии и удобство использования. Разумеется, ультразвуковые аппараты Hielscher соответствуют требованиям CE и отвечают требованиям UL, CSA и RoHs.

Hielscher Ultrasonics поставляет мощные бесконтактные ультразвуковые аппараты для подготовки образцов и клинического анализа. Ультразвуковой аппарат UIP400MTP для многолуночных планшетов, VialTweeter, CupHorn и проточный ультразвуковой аппарат GDmini2 обрабатывают образцы, не касаясь их.