Ultrazvučna levitacija i njene industrijske primene
Ultrazvučna / akustična levitacija je industrijski dokazana opcija za ne-kontaktno držanje osetljivih materijala osetljivih na laku težinu, kao i za rukovanje uzorkom bez kontakta. Saznajte više o ultrazvučnim levitacijama i njegovim primenama u industriji i nauci!
Primena ultrazvučne levitacije
Akustična levitacija je naučno dokazano i industrijski usvojen metod za rukovanje materijalom bez kontakata i pozicioniranje uzoraka. Ultrazvučna levitacija kao metoda rukovanja bez kontakata koristi se za manipulisanje površinskim osetljivim i krhkim radnim delovima, npr. Zbog rukovanja materijalima i uzorcima bez kontakata, ultrazvučna levitacija je primenjena u industrijskim, naučnim i analitičkim aplikacijama.
U industriji, ultrazvučna levitacija se koristi kao pouzdan metod za bez kontakata, preradu mikročipova i drugih malih, delikatnih objekata, koji su skloni oštećenju čak i lakim fizičkim kontaktom. Drugo polje primene je rukovanje materijalima visoke čistoće ili hemijskim reagantima, na koje bi uticao kontejner.
Levitacione pozicije polipropilenskih sfera u akustičnom levitatoru sa jednom osovinom. Levitator / sonotrode na vrhu, reflektor na dnu (b) H1 = 7,45 mm; (d) H3 = 21,55 mm
(studija i slike: © Andrade et al. 2018)
- objekti osetljivi na fizičke sile (npr. mikročipovi)
- neprovodljivi materijali
- materijali visoke čistoće
- hemijski reaktivati
- biološki, analitički uzorci
- proteini za kristalografiju
Radni princip ultrazvučne levitacije
Akustična levitacija opisuje primenu ultrazvučnih talasa na tečnost, obično gasove (npr. vazduh). Kada ultrazvučni talas putuje kroz gas, zvučni talas uravnotežuje silu gravitacije – sa rezultatom da objekti mogu da lebde nepodržani u vazduhu. Ovaj efekat slobodno plutajućeg objekta u zvučnom talasu zahteva fenomen stajaćih talasa. Stajaći talas nastaja kada se dva identična talasa koja dolaze iz suprotnih pravaca nadmeću jedni sa drugima. Stoga se u akustičnom podešavanju levitacije ultrazvučni transduktor koristi za stvaranje longitudinalnih talasa pritiska i reflektor sa druge strane odražava talase, tako da se identičan talas koji dolazi sa obe strane može preklapati i formirati stajaće talase.
Akustična levitacija male krute sfere pri pritisku stajaćeg talasa aviona uspostavljenog između transduktora/levitatora i reflektora.
(studija i slike: © Andrade et al. 2018)
Čvorovi i antinodovi: Longitudinalni talas pritiska intenzivnog ultrazvuka omogućava da se zadrži kontakt-manje u vazduhu. Takvi stajaći ultrazvučni talasi su definisali čvorove. Nod je oblast minimalnog pritiska, dok se antinod definiše kao oblast maksimalnog pritiska. Čvorovi stajaćih talasa su u središtu akustične levitacije.
Ultrazvučni levitatori rade tako što pozicioniraju stajaće talasno polje preko ultrazvučne sonde (ili sonotrode) i upotrebu reflektora.
Ultrazvučna oprema za levitaciju
Hielscher Ultrasonics je dugogodišnji i dobro iskusan u dizajnu, proizvodnji i distribuciji visokokvalitetne ultrazvučne opreme visokih performansi. Za akustičnu levitaciju, Hielscher nudi dve standardne vrste levitatora:
УП400Ст – a 24kHz, levitator od 400W
УИП500хдТ – a 20kHz, levitator od 500W
Ultrazvučni procesor UP400St je kompaktan sistem, gde se transducer i generator kombinuju u robusnom kućištu. Moćni levitator od 500 vati UIP500hdT sadrži odvojeni transdukter i generator. Sa svojim IP64 razrednim transdukterom, UIP500hdT je idealan za instalaciju u zahtevnim okruženjima.
Ultrazvučni levitatori se mogu instalirati kao jedna jedinica ili paralelno i sposobni su da rade u brzim linijama za obradu velikih protoka.
Za specifične zahteve, Hielscher Ultrasonics dizajnira i proizvodi prilagođene i vlasničke levitatore, takođe.
Контактирајте нас! / Питајте нас!
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.
- Junk, Malte (2019): Tropfenverdunstung im akustischen Levitator. Dissertation Universität Hamburg. Fachbereich Chemie der Fakultät für Mathematik, Informatik und Naturwissenschaften, Universität Hamburg 2019.
Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi od Лаб до industrijske veličine.