Ультразвукова левітація та її промислове застосування
Ультразвукова / акустична левітація є промислово перевіреним варіантом для безконтактного кріплення легких чутливих матеріалів, а також для безконтактного поводження зі зразками. Дізнайтеся більше про ультразвукову левітацію та її застосування в промисловості та науці!
Застосування ультразвукової левітації
Акустична левітація є науково доведеним і промислово прийнятим методом безконтактного поводження з матеріалами та позиціонування зразків. Ультразвукова левітація як безконтактний метод поводження використовується для маніпуляцій з чутливими до поверхні та крихкими деталями, наприклад, пластинами, мікрочіпами або тонкими скляними пластинами, без механічного впливу. Завдяки безконтактному поводженню з матеріалами та зразками, ультразвукова левітація була впроваджена у промислові, наукові та аналітичні програми.
У промисловості ультразвукова левітація використовується як надійний метод безконтактної обробки мікрочіпів та інших дрібних, делікатних предметів, які схильні до пошкодження навіть легким фізичним контактом. Іншою сферою застосування є обробка матеріалів дуже високої чистоти або хімічних реагентів, на які може впливати контейнер.
- предмети, чутливі до фізичних сил (наприклад, мікрочіпи)
- непровідні матеріали
- Матеріали високої чистоти
- Хімічні реагенти
- біологічні, аналітичні зразки
- Білки для кристалографії
Принцип роботи ультразвукової левітації
Акустична левітація описує застосування ультразвукових хвиль до рідини, зазвичай газу (наприклад, повітря). Коли ультразвукова хвиля проходить через газ, звукова хвиля врівноважує силу гравітації – В результаті чого об'єкти можуть зависати в повітрі без опори. Такого ефекту вільно плаваючого об'єкта в звуковій хвилі вимагає явище стоячої хвилі. Стояча хвиля утворюється, коли дві однакові хвилі, що надходять з протилежних напрямків, накладаються одна на одну. Таким чином, в установці акустичної левітації ультразвуковий перетворювач використовується для створення хвиль поздовжнього тиску, а рефлектор з іншого боку відображає хвилі, так що ідентична хвиля, що надходить з обох сторін, може накладатися і утворювати стоячу хвилю.

Акустична левітація малої жорсткої сфери у вузлі тиску плоскої стоячої хвилі, встановленої між перетворювачем/левітатором і рефлектором.
(дослідження та ілюстрації: © Andrade et al. 2018)
Вузли та антивузли: Поздовжня хвиля тиску інтенсивного ультразвуку дозволяє безконтактно зависати в повітрі. Такі стоячі ультразвукові хвилі мають визначені вузли. Вузол - це область мінімального тиску, а антивузол визначається як область максимального тиску. Вузли стоячої хвилі знаходяться в центрі акустичної левітації.
Ультразвукові левітатори працюють шляхом позиціонування поля стоячої хвилі над ультразвуковим зондом (тобто сонотроде) і використанням рефлектора.
Устаткування для ультразвукової левітації
Компанія Hielscher Ultrasonics має багаторічний досвід у проектуванні, виробництві та дистрибуції високоякісного, високопродуктивного ультразвукового обладнання. Для акустичної левітації компанія Hielscher пропонує два стандартних типи левітаторів:
- UP100H – Левітатор 30 кГц, 100 Вт
- UP400St – левітатор 24 кГц, 400 Вт
- UIP500hdT – левітатор 20 кГц, 500 Вт
Ультразвуковий процесор UP400St являє собою компактну систему, в якій перетворювач і генератор об'єднані в міцному корпусі. Потужний левітатор UIP500hdT потужністю 500 Вт оснащений окремим перетворювачем і генератором. Завдяки перетворювачу класу IP64 UIP500hdT ідеально підходить для встановлення в складних умовах.
Ультразвукові левітатори можуть встановлюватися як одиночним блоком, так і паралельно і здатні працювати на високошвидкісних лініях обробки з високою пропускною здатністю.
Відповідно до конкретних вимог, компанія Hielscher Ultrasonics також розробляє та виробляє індивідуальні та запатентовані левітатори.
Зв'яжіться з нами! / Запитайте нас!
Література / Список літератури
- 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 виробляє високоефективні ультразвукові гомогенізатори з Лабораторії до промислові розміри.