Ultrazvočna levitacija in njena industrijska uporaba
Ultrazvočna? akustična levitacija je industrijsko dokazana možnost za brezkontaktno ležanje lahkih občutljivih materialov in za brezkontaktno ravnanje z vzorci. Preberite več o ultrazvočni levitaciji in njeni uporabi v industriji in znanosti!
Uporaba ultrazvočne levitacije
Akustična levitacija je znanstveno dokazana in industrijsko sprejeta metoda za brezkontaktno ravnanje z materialom in pozicioniranje vzorcev. Ultrazvočna levitacija kot brezkontaktna metoda ravnanja se uporablja za manipulacijo površinsko občutljivih in krhkih obdelovancev, npr. rezin, mikročipov ali tankih steklenih plošč, brez mehanskih vplivov. Zaradi brezkontaktnega ravnanja z materiali in vzorci je bila ultrazvočna levitacija izvedena v industrijskih, znanstvenih in analitičnih aplikacijah.
V industriji se ultrazvočna levitacija uporablja kot zanesljiva metoda za brezkontaktno obdelavo mikročipov in drugih majhnih, občutljivih predmetov, ki so nagnjeni k poškodbam celo zaradi lahkega fizičnega stika. Drugo področje uporabe je ravnanje z materiali zelo visoke čistosti ali kemičnimi reaktanti, na katere bi vplivala posoda.
Levitacijski položaji polipropilenskih kroglic v enoosnem akustični levitatorju. Levitator? sonotroda na vrhu, reflektor na dnu (b) H1 = 7,45 mm; (d) H3 = 21,55 mm
- predmeti, občutljivi na fizikalne sile (npr. mikročipi)
- neprevodni materiali
- materiali visoke čistosti
- Kemični reaktanti
- biološki, analitski vzorci
- Beljakovine za kristalografijo
Načelo delovanja ultrazvočne levitacije
Akustična levitacija opisuje uporabo ultrazvočnih valov na tekočino, običajno plin (npr. zrak). Ko ultrazvočni val potuje skozi plin, zvočni val uravnoteži silo gravitacije – zaradi česar lahko predmeti lebdijo nepodprto v zraku. Ta učinek prosto plavajočega predmeta v zvočnem valu zahteva pojav stoječega vala. Stojni val nastane, ko se dva enaka valova, ki prihajata iz nasprotnih smeri, prekrivata drug z drugim. Zato se v nastavitvi akustične levitacije ultrazvočni pretvornik uporablja za ustvarjanje vzdolžnih tlačnih valov, reflektor na drugi strani pa odbija valove, tako da se lahko enak val, ki prihaja z obeh strani, prekrije in tvori stoječe valove.
Akustična levitacija majhne toge krogle na tlačnem vozlišču ravninskega stoječega vala, vzpostavljenega med pretvornikom/levitatorjem in reflektorjem.
Vozlišča in antinodi: Vzdolžni tlačni val intenzivnega ultrazvoka omogoča brezkontaktno lebdenje v zraku. Takšni stoječi ultrazvočni valovi so določili vozlišča. Vozlišče je območje minimalnega tlaka, medtem ko je antinode opredeljeno kot območje največjega tlaka. Vozlišča stoječega vala so v središču akustične levitacije.
Ultrazvočni levitatorji delujejo tako, da postavijo polje stoječega valova nad ultrazvočno sondo (tj. Sonotrodo) in uporabo reflektorja.
Ultrazvočna levitacijska oprema
Hielscher Ultrasonics je dolgoletna in bogata izkušenost pri načrtovanju, proizvodnji in distribuciji visokokakovostne ultrazvočne opreme. Za akustično levitacijo Hielscher ponuja dve standardni vrsti levitatorjev:
Ultrazvočni procesor UP400St je kompakten sistem, kjer sta pretvornik in generator združena v robustnem ohišju. 500-vatni zmogljiv levitator UIP500hdT ima ločen pretvornik in generator. S svojim pretvornikom IP64 je UIP500hdT idealen za namestitev v zahtevnih okoljih.
Ultrazvočni levitatorji se lahko namestijo kot ena enota ali vzporedno in lahko delujejo v hitrih in visoko prepustnih procesnih linijah.
Za posebne zahteve Hielscher Ultrasonics oblikuje in proizvaja tudi prilagojene in lastniške levitatorje.
Kontaktirajte nas!? Vprašajte nas!
Literatura? Reference
- 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 proizvaja visoko zmogljive ultrazvočne homogenizatorje iz laboratorij k industrijska velikost.