Ultraljud Levitation och dess industriella tillämpningar
Ultraljud / akustisk levitation är ett industriellt beprövat alternativ för beröringsfritt lager av lättviktskänsliga material samt för kontaktfri provhantering. Läs mer om ultraljud levitation och dess tillämpningar inom industri och vetenskap!
Tillämpningar av ultraljud levitation
Akustisk levitation är en vetenskapligt beprövad och industriellt antagen metod för kontaktfri materialhantering och provpositionering. Ultraljud levitation som beröringsfri hanteringsmetod används för att manipulera ytkänsliga och ömtåliga arbetsstycken, t.ex. skivor, mikrochips eller tunna glasplattor, utan mekanisk påverkan. På grund av kontaktfri hantering av material och prover har ultraljuds levitation implementerats i industriella, vetenskapliga och analytiska applikationer.
I industrin används ultraljud levitation som tillförlitlig metod för kontaktfri, behållarlös bearbetning av mikrochips och andra små, känsliga föremål, som är benägna att skadas av jämn lätt fysisk kontakt. Ett annat användningsområde är hanteringen av material med mycket hög renhet eller kemiska reaktanter, som skulle påverkas av en behållare.
- föremål som är känsliga för fysiska krafter (t.ex. mikrochips)
- icke-ledande material
- material med hög renhet
- kemiska reaktanter
- biologiska, analytiska prover
- proteiner för kristallografi
Arbetsprincip för ultraljud levitation
Akustisk levitation beskriver appliceringen av ultraljudsvågor på en vätska, vanligtvis gas (t.ex. luft). När ultraljudsvågen färdas genom gasen balanserar ljudvågen tyngdkraften – med resultatet att objekt kan sväva utan stöd i luften. Denna effekt av ett fritt flytande objekt i en ljudvåg kräver fenomenet med en stående våg. En stående våg bildas när två identiska vågor som kommer från motsatta håll superpose med varandra. Därför används i en akustisk levitationsinställning en ultraljudsgivare för att skapa längsgående tryckvågor och en reflektor på andra sidan reflekterar vågorna, så att den identiska vågen som kommer från båda sidor kan överlagra och bilda en stående vågor.

Akustisk levitation av en liten styv sfär vid trycknoden i en plan stående våg etablerad mellan en givare/levitator och en reflektor.
(studie och bilder: © Andrade m.fl. 2018)
Noder och antinoder: Den längsgående tryckvågen med intensiv ultraljud gör det möjligt att sväva kontaktlös i luften. Sådana stående ultraljudsvågor har definierade noder. En nod är området för minimitryck, medan en anlod definieras som området för maximalt tryck. Noderna i en stående våg är i centrum för akustisk levitation.
Ultraljud levitatorer fungerar genom att placera det stående vågfältet över en ultraljudssond (dvs. sonotrode) och användningen av en reflektor.
Ultraljud Levitation Utrustning
Hielscher Ultrasonics är långvarig och väl erfaren i design, tillverkning och distribution av högkvalitativ, högpresterande ultraljudsutrustning. För akustisk levitation erbjuder Hielscher två standardtyper av levitatorer:
- UP100H – en 30kHz, 100 W levitator
- UP400St – en 24kHz, 400W levitator
- UIP500hdT – en 20kHz, 500W levitator
Ultraljudsprocessorn UP400St är ett kompakt system där givare och generator kombineras i ett robust hölje. Den 500 watt kraftfulla levitatorn UIP500hdT har separat givare och generator. Med sin IP64-givare är UIP500hdT idealisk för installation i krävande miljöer.
Ultraljud levitatorer kan installeras som en enda enhet eller parallellt och kan fungera i höghastighets, hög genomströmning bearbetning linjer.
För specifika krav designar och tillverkar Hielscher Ultrasonics anpassade och proprietära levitatorer också.
Kontakta oss! / Fråga oss!
Litteratur / Referenser
- 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 tillverkar högpresterande ultraljud homogenisatorer från Labb till industriell storlek.