Ултразвучна левитација и њене индустријске примене
Ултразвучна/акустична левитација је индустријски доказана опција за бесконтактно ношење осетљивих материјала мале тежине, као и за руковање узорцима без контакта. Сазнајте више о ултразвучној левитацији и њеној примени у индустрији и науци!
Примене ултразвучне левитације
Акустична левитација је научно доказана и индустријски усвојена метода за руковање материјалом без контакта и позиционирање узорка. Ултразвучна левитација као метода бесконтактног руковања користи се за манипулацију површински осетљивим и ломљивим радним предметима, нпр. плочице, микрочипови или танке стаклене плоче, без механичког удара. Због руковања материјалима и узорцима без контакта, ултразвучна левитација је имплементирана у индустријске, научне и аналитичке примене.
У индустрији се ултразвучна левитација користи као поуздана метода за бесконтакну обраду микрочипова и других малих, деликатних предмета, који су подложни оштећењу чак и лаганим физичким контактом. Друго поље примене је руковање материјалима веома високе чистоће или хемијским реактантима, на које би утицала посуда.
Левитационе позиције полипропиленских сфера у једноосном акустичном левитатору. Левитатор / сонотрода на врху, рефлектор на дну (б) Х1 = 7,45 мм; (д) Х3 = 21,55 мм
(студија и слике: © Андраде ет ал. 2018)
- предмети осетљиви на физичке силе (нпр. микрочипови)
- непроводни материјали
- материјали високе чистоће
- хемијски реактанти
- биолошки, аналитички узорци
- протеини за кристалографију
Принцип рада ултразвучне левитације
Акустична левитација описује примену ултразвучних таласа на течност, обично гас (нпр. ваздух). Када ултразвучни талас путује кроз гас, звучни талас уравнотежује силу гравитације – са резултатом да објекти могу да лебде без ослонца у ваздуху. Овај ефекат слободног лебдећег објекта у звучном таласу захтева појаву стојећег таласа. Стојећи талас настаје када се два идентична таласа који долазе из супротних праваца преклапају један са другим. Због тога се у поставци акустичне левитације користи ултразвучни претварач за стварање уздужних таласа притиска, а рефлектор на другој страни рефлектује таласе, тако да идентични талас који долази са обе стране може да се преклопи и формира стајаће таласе.
Акустична левитација мале круте сфере у чвору притиска равног стојећег таласа успостављеног између претварача/левитатора и рефлектора.
(студија и слике: © Андраде ет ал. 2018)
Чворови и антиноди: Уздужни талас притиска интензивног ултразвука омогућава бесконтактно лебдење у ваздуху. Такви стојећи ултразвучни таласи имају дефинисане чворове. Чвор је област минималног притиска, док се античвор дефинише као област максималног притиска. Чворови стојећег таласа су у центру акустичне левитације.
Ултразвучни левитатори раде позиционирањем поља стојећег таласа преко ултразвучне сонде (тј. сонотроде) и употребом рефлектора.
Опрема за ултразвучну левитацију
Хиелсцхер Ултрасоницс је дугогодишњи и искусан у дизајну, производњи и дистрибуцији висококвалитетне ултразвучне опреме високих перформанси. За акустичну левитацију, Хиелсцхер нуди два стандардна типа левитатора:
- УП100Х – левитатор од 30 кХз, 100 В
- УП400Ст – левитатор од 24 кХз, 400 В
- УИП500хдТ – левитатор од 20 кХз, 500 В
Ултразвучни процесор УП400Ст је компактан систем, где су претварач и генератор комбиновани у робусном кућишту. Снажни левитатор УИП500хдТ од 500 вати има одвојене претварач и генератор. Са својим ИП64 трансдуктором, УИП500хдТ је идеалан за инсталацију у захтевним окружењима.
Ултразвучни левитатори се могу инсталирати као појединачна јединица или паралелно и способни су да раде у брзим, високо пропусним процесним линијама.
За специфичне захтеве, Хиелсцхер Ултрасоницс такође дизајнира и производи прилагођене и власничке левитаторе.
Контактирајте нас! / Питајте нас!
Литература / Референце
- 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.
Хиелсцхер Ултрасоницс производи ултразвучне хомогенизаторе високих перформанси од лаб до индустријска величина.