Ультразвуковая левитация и ее промышленное применение
Ультразвуковая / акустическая левитация является проверенной в промышленных масштабах опцией для бесконтактных подшипников легких чувствительных материалов, а также для бесконтактной работы с образцами. Узнайте больше об ультразвуковой левитации и ее применении в промышленности и науке!
Применение ультразвуковой левитации
Акустическая левитация — это научно доказанный и внедренный в промышленности метод бесконтактной обработки материалов и позиционирования образцов. Ультразвуковая левитация в качестве бесконтактного метода обработки используется для манипулирования чувствительными к поверхности и хрупкими деталями, например, пластинами, микрочипами или тонкими стеклянными пластинами, без механического воздействия. Благодаря бесконтактной работе с материалами и образцами, ультразвуковая левитация была внедрена в промышленных, научных и аналитических приложениях.
В промышленности ультразвуковая левитация используется в качестве надежного метода бесконтактной обработки микрочипов и других мелких, хрупких объектов, которые подвержены повреждениям даже при легком физическом контакте. Еще одной областью применения является работа с материалами очень высокой чистоты или химическими реагентами, на которые может влиять контейнер.
Положения левитации полипропиленовых сфер в одноосном акустическом левитаторе. Левитатор/сонотрод вверху, отражатель внизу (b) H1 = 7,45 мм; d) H3 = 21,55 мм
(исследование и фотографии: © Andrade et al. 2018)
- объекты, чувствительные к физическим силам (например, микрочипы)
- Непроводящие материалы
- материалы высокой чистоты
- Химические реагенты
- биологические, аналитические образцы
- Белки для кристаллографии
Принцип работы ультразвуковой левитации
Акустическая левитация описывает применение ультразвуковых волн к жидкости, обычно к газу (например, воздуху). Когда ультразвуковая волна проходит через газ, звуковая волна уравновешивает силу гравитации – В результате объекты могут безопорно парить в воздухе. Этот эффект свободно плавающего объекта в звуковой волне требует явления стоячей волны. Стоячая волна образуется, когда две одинаковые волны, приходящие с противоположных направлений, накладываются друг на друга. Таким образом, в акустической левитации ультразвуковой преобразователь используется для создания продольных волн давления, а отражатель с другой стороны отражает волны, так что идентичная волна, приходящая с обеих сторон, может накладываться и образовывать стоячие волны.
Акустическая левитация небольшой жесткой сферы в узле давления плоской стоячей волны, устанавливаемой между преобразователем/левитатором и отражателем.
(исследование и фотографии: © Andrade et al. 2018)
Узлы и пучности: Продольная волна давления интенсивного ультразвука позволяет бесконтактно парить в воздухе. Такие стоячие ультразвуковые волны имеют определенные узлы. Узел — это область минимального давления, в то время как пучность определяется как область максимального давления. Узлы стоячей волны находятся в центре акустической левитации.
Ультразвуковые левитаторы работают путем позиционирования поля стоячей волны над ультразвуковым зондом (т.е. сонотродом) и использованием отражателя.
Оборудование для ультразвуковой левитации
Компания Hielscher Ultrasonics имеет большой опыт и опыт в разработке, производстве и распространении высококачественного, высокопроизводительного ультразвукового оборудования. Для акустической левитации Hielscher предлагает два стандартных типа левитаторов:
- УП100Ч – левитатор 30 кГц, 100 Вт
- УП400Ст – левитатор 24 кГц, 400 Вт
- УИП500HDT – левитатор 20 кГц, 500 Вт
Ультразвуковой процессор UP400St представляет собой компактную систему, в которой преобразователь и генератор объединены в прочном корпусе. Мощный левитатор мощностью 500 Вт UIP500hdT оснащен отдельными преобразователем и генератором. Благодаря преобразователю класса IP64 проектор UIP500hdT идеально подходит для установки в сложных условиях.
Ультразвуковые левитаторы могут быть установлены как единое целое или параллельно и способны работать в высокоскоростных технологических линиях с высокой пропускной способностью.
Для конкретных требований Hielscher Ultrasonics также разрабатывает и производит индивидуальные и запатентованные левитаторы.
Свяжитесь с нами! / Спросите нас!
Литература / Литература
- Andrade, M.A.B.; Pérez, N.; Adamowski, J.C. (2018): Review of Progress in Acoustic Levitation. Brazilian Journal of Physics 48, 2018. 190–213.
- Malte Junk, Jörn Hinrichs, Fritz Polt, Jonas Fechner, Werner Pauer (2020): Quantitative experimental determination of evaporation influencing factors in single droplet levitation. International Journal of Heat and Mass Transfer, Volume 149, 2020.
- Junk, Malte (2019): Tropfenverdunstung im akustischen Levitator. Dissertation Universität Hamburg. Fachbereich Chemie der Fakultät für Mathematik, Informatik und Naturwissenschaften, Universität Hamburg 2019.
Hielscher Ultrasonics производит высокопроизводительные ультразвуковые гомогенизаторы от лаборатория Кому промышленного размера.