Ультразвукова левітація та її промислове застосування
Ультразвукова / акустична левітація є промислово перевіреним варіантом для безконтактного підшипника легких чутливих матеріалів, а також для безконтактної обробки зразків. Дізнайтеся більше про ультразвукову левітацію та її застосування в промисловості та науці!
Застосування ультразвукової левітації
Акустична левітація - науково доведений і промислово прийнятий метод безконтактної обробки матеріалів і позиціонування зразків. Ультразвукова левітація як безконтактний метод обробки використовується для маніпулювання чутливими до поверхні та крихкими заготовками, наприклад, пластинами, мікрочіпами або тонкими скляними пластинами, без механічного впливу. Завдяки безконтактній обробці матеріалів та зразків ультразвукова левітація була реалізована в промислових, наукових та аналітичних додатках.
У промисловості ультразвукова левітація використовується як надійний метод безконтактної, безконтрольної обробки мікрочіпів та інших дрібних, делікатних предметів, які схильні до пошкодження навіть легким фізичним контактом. Ще одна область застосування - обробка матеріалів дуже високої чистоти або хімічних реагентів, на які б впливала тара.
Левітація положень поліпропіленових сфер в одновісному акустичному левітаторі. Левітатор / сонотрод вгорі, відбивач внизу (б) Н1 = 7, 45 мм; (г) Н3 = 21,55 мм
(дослідження та фотографії: © Андраде та ін. 2018)
- об'єкти, 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 контрбалансує силу тяжіння – в результаті чого об'єкти можуть зависати непідтримуваними в повітрі. Такий ефект вільно плаваючого об'єкта в звуковій хвилі вимагає явища стоячої хвилі. Стояча хвиля утворюється, коли дві однакові хвилі, що йдуть з протилежних напрямків, наздоганяють один одного. Тому в установці акустичної левітації ультразвуковий перетворювач використовується для створення поздовжніх хвиль тиску, а рефлектор з іншого боку відображає хвилі, так що ідентична хвиля, що йде з обох сторін, може накладатися і утворювати стоячі хвилі.
Акустична левітація малої жорсткої сфери на вузлі тиску площини стоячої хвилі встановлена між перетворювачем/левітатором і рефлектором.
(дослідження та фотографії: © Андраде та ін. 2018)
Вузли і антиноди: Поздовжня хвиля тиску інтенсивного ультразвуку дозволяє безконтактно зависати в повітрі. Такі стоячі ультразвукові хвилі мають визначені вузли. Вузол - це область мінімального тиску, в той час як антинода 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 сонотродом) і використанням відбивача.
Ультразвукове обладнання для левітації
Hielscher Ultrasonics - це багаторічний і досвідчений у розробці, виробництві та дистрибуції високоякісного, високопродуктивного ультразвукового обладнання. Для акустичної левітації Хільшер пропонує два стандартних типи левітаторів:
UP400St – a 24 кГц, 400 Вт левітатор
UIP500hdT – a 20 кГц, 500 Вт левітатор
Ультразвуковий процесор UP400St - це компактна система, де перетворювач і генератор об'єднані в надійний корпус. Потужний левітатор UIP500hdT потужністю 500 Вт оснащений окремим перетворювачем і генератором. Завдяки перетворювачу класу IP64 UIP500hdT ідеально підходить для встановлення у вимогливих середовищах.
Ультразвукові левітатори можуть бути встановлені як один блок або паралельно і здатні працювати на високошвидкісних, високопродуктивних лініях обробки.
Для конкретних вимог Hielscher Ultrasonics також розробляє та виробляє індивідуальні та запатентовані левітатори.
Зв'яжіться з нами! / Запитати нас!
Література/довідники
- 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 Ультразвук виробляє високоемоціивні ультразвукові гомогенізатори з Лабораторія до промислових розмірів.