Thiết bị siêu âm cho các công việc trong phòng thí nghiệm của bạn

Thiết bị siêu âm, đặc biệt là máy siêu âm dạng đầu dò, là những công cụ có tính chuyên dụng cao, được sử dụng rộng rãi trong cả phòng thí nghiệm và công nghiệp. Những thiết bị này khai thác năng lượng siêu âm để xử lý hiệu quả nhiều loại vật liệu. Bằng cách truyền năng lượng siêu âm qua một đầu dò (hoặc đầu khuếch đại) vào chất lỏng hoặc huyền phù đặc, chúng tạo ra sóng âm có cường độ cao, tần số thấp, gây ra hiện tượng xâm thực âm – một hiện tượng đặc trưng bởi sự hình thành, giãn nở và sụp đổ nhanh chóng của các vi bọt khí. Quá trình này giải phóng các lực cơ học mạnh, bao gồm ứng suất cắt cục bộ, sóng xung kích và các vi tia chất lỏng, thúc đẩy các ứng dụng như đồng nhất hóa, ly giải tế bào, giảm kích thước hạt và phân tán.

Tìm hiểu về xử lý bằng siêu âm và hiện tượng xâm thực

Xử lý bằng siêu âm là quá trình sử dụng năng lượng siêu âm để làm chuyển động các hạt trong chất lỏng. Siêu âm ở tần số từ khoảng 20 kHz đến 30 kHz có khả năng tạo ra đủ công suất để thực hiện hiệu quả các công việc đồng nhất hóa. Những sóng siêu âm này gây ra các chu kỳ nén và giãn nhanh chóng trong chất lỏng, dẫn đến sự hình thành các bọt khí cực nhỏ. Khi những vi bọt khí này sụp đổ dữ dội, có thể quan sát thấy các lực cực lớn. Hiện tượng có mật độ năng lượng cao này được gọi là xâm thực và là động lực tạo nên hiệu quả của việc xử lý bằng siêu âm trong xử lý vật liệu:

• Bọt khí xâm thực: Những vi bọt khí này phát triển trong pha giãn của sóng âm và sụp đổ dữ dội trong pha nén. Sự sụp đổ này tạo ra các vùng năng lượng cao cục bộ với nhiệt độ và áp suất đạt tới hàng nghìn độ C và hàng trăm át-mốt-phe, mặc dù chỉ trong thời gian ngắn và ở quy mô vi mô.
• Lực cắt cơ học: Sự sụp đổ của các bọt khí xâm thực tạo ra lực cắt mạnh có thể phá vỡ thành tế bào, phân tán các hạt và đồng nhất hóa hỗn hợp với hiệu quả vượt trội.
  Khả năng kiểm soát hiện tượng xâm thực chính là yếu tố khiến việc xử lý bằng siêu âm có giá trị lớn trong nhiều lĩnh vực khoa học, từ sinh học phân tử đến khoa học vật liệu.

Các loại máy siêu âm trong phòng thí nghiệm

Hai loại máy siêu âm phổ biến nhất được sử dụng trong phòng thí nghiệm là:

• Máy siêu âm dạng đầu dò: Những máy siêu âm này sử dụng đầu dò titan để truyền trực tiếp năng lượng siêu âm vào mẫu. Chúng lý tưởng cho các ứng dụng cường độ cao như ly giải tế bào, giảm kích thước hạt và nhũ hóa, vì chúng đưa năng lượng tập trung trực tiếp vào chất lỏng. Máy siêu âm dạng đầu dò thường được ưu tiên cho các ứng dụng đòi hỏi mức độ kiểm soát cao đối với cường độ xâm thực.
• Máy siêu âm dạng bể: Trong cấu hình này, mẫu được đặt trong một bể nước, sau đó bể được xử lý bằng siêu âm. Phương pháp này cung cấp khả năng xử lý bằng siêu âm đồng đều nhưng nhìn chung có cường độ thấp hơn so với dạng đầu dò. Máy siêu âm dạng bể hữu ích trong việc làm sạch thiết bị phòng thí nghiệm, trộn nhẹ và thực hiện một số loại phản ứng hóa học.

Tại sao máy siêu âm dạng đầu dò là lựa chọn tốt nhất để đồng nhất hóa?

Máy siêu âm dạng đầu dò được coi là lựa chọn tốt nhất để đồng nhất hóa nhờ khả năng truyền trực tiếp năng lượng siêu âm cường độ cao vào mẫu, tạo ra lực cắt mạnh. Dưới đây là những lý do khiến chúng vượt trội trong các công việc đồng nhất hóa:

• Truyền năng lượng trực tiếp: Máy siêu âm dạng đầu dò truyền năng lượng siêu âm qua một đầu dò titan (hoặc đầu khuếch đại) được nhúng trực tiếp vào mẫu. Sự tiếp xúc trực tiếp này cho phép truyền năng lượng với hiệu suất rất cao, tạo ra hiện tượng xâm thực mạnh ngay trong dung dịch. Điều này đặc biệt hữu ích khi đồng nhất hóa các vật liệu khó xử lý hoặc huyền phù cần lực lớn để phá vỡ các hạt và phân bố chúng đồng đều.
• Lực cắt mạnh: Hiện tượng xâm thực mạnh do các thiết bị siêu âm dạng đầu dò tạo ra sinh ra lực cắt mạnh trong chất lỏng, làm vỡ các hạt, phá vỡ thành tế bào và giảm kích thước hạt. Các lực này giúp tạo ra hỗn hợp đồng nhất vì chúng có thể xử lý hiệu quả ngay cả những huyền phù có độ nhớt cao hoặc đậm đặc.
• Cường độ có thể điều chỉnh: Các thiết bị siêu âm dạng đầu dò thường có các chế độ cài đặt công suất có thể điều chỉnh, cho phép người dùng điều chỉnh cường độ xử lý siêu âm phù hợp với các yêu cầu đồng nhất hóa cụ thể. Có thể sử dụng mức công suất thấp hơn để trộn nhẹ nhàng, trong khi các mức cao hơn có thể đáp ứng những nhiệm vụ đồng nhất hóa khó khăn hơn.
• Khả năng xử lý số lượng mẫu lớn: Các thiết bị siêu âm rất phù hợp với quy trình xử lý số lượng mẫu lớn, trong đó nhiều mẫu cần được đồng nhất hóa trong thời gian ngắn. Với các chế độ cài đặt có thể lập trình, những thiết bị siêu âm này có thể xử lý nhanh một loạt mẫu, giảm thời gian chuẩn bị và bảo đảm kết quả nhất quán. Hielscher cung cấp các thiết bị siêu âm xử lý đồng thời nhiều lọ mẫu hoặc các đĩa nhiều giếng, đặc biệt hữu ích trong môi trường nghiên cứu và công nghiệp đòi hỏi đồng nhất hóa nhanh và đồng đều trên nhiều mẫu.
• Độ chính xác và khả năng kiểm soát: Do các thiết bị siêu âm dạng đầu dò cho phép tiếp xúc trực tiếp với mẫu, chúng mang lại khả năng kiểm soát chính xác hơn đối với quá trình đồng nhất hóa. Độ sâu nhúng của đầu dò, tần số và các chế độ cài đặt xung có thể được điều chỉnh tinh vi, mang lại kết quả nhất quán và có khả năng tái lập giữa các mẫu.
• Khả năng mở rộng quy mô: Với nhiều kích thước đầu dò khác nhau, các thiết bị siêu âm dạng đầu dò phù hợp để đồng nhất hóa cả thể tích mẫu nhỏ và lớn. Các đầu dò nhỏ hơn lý tưởng cho thể tích vi lượng, trong khi các đầu dò lớn hơn cho phép đồng nhất hóa mẫu với lượng lớn trong các ứng dụng công nghiệp.

Những ưu điểm này khiến các thiết bị siêu âm Hielscher trở thành lựa chọn được ưu tiên cho các ứng dụng đòi hỏi đồng nhất hóa triệt để và hiệu quả, như điều chế nhũ tương, phá vỡ tế bào trong huyền phù hoặc tạo các hệ phân tán ổn định.
 

Thiết bị siêu âm hiệu suất cao

Bạn đang xử lý các mẫu khó, quy trình xử lý số lượng mẫu lớn, đồng nhất hóa vô trùng, số lượng mẫu lớn hoặc vật liệu nhạy cảm? Hielscher Ultrasonics có thiết bị siêu âm phù hợp với ứng dụng của bạn!

Hãy cho chúng tôi biết nhiệm vụ chuẩn bị mẫu và những thách thức bạn đang gặp phải! Chúng tôi sẵn lòng đề xuất thiết bị siêu âm phù hợp nhất để thực hiện thành công các thí nghiệm nghiên cứu, nhiệm vụ phân tích hoặc ứng dụng khoa học sự sống.

Bảng dưới đây cung cấp thông tin tham khảo về năng lực xử lý gần đúng của các thiết bị siêu âm quy mô phòng thí nghiệm của chúng tôi:

Thiết kế, sản xuất và tư vấn – Chất lượng sản xuất tại Đức

Các thiết bị siêu âm Hielscher nổi tiếng với chất lượng và tiêu chuẩn thiết kế cao nhất. Độ bền và khả năng vận hành dễ dàng cho phép tích hợp thuận lợi các thiết bị siêu âm của chúng tôi vào các cơ sở công nghiệp. Các thiết bị siêu âm Hielscher dễ dàng đáp ứng các điều kiện khắc nghiệt và môi trường có yêu cầu cao.

Hielscher Ultrasonics là công ty được chứng nhận ISO và đặc biệt chú trọng đến các thiết bị siêu âm hiệu suất cao có công nghệ tiên tiến nhất và thân thiện với người dùng. Tất nhiên, các thiết bị siêu âm Hielscher tuân thủ CE và đáp ứng các yêu cầu của UL, CSA và RoHs.

Hielscher Ultrasonics cung cấp các thiết bị siêu âm không tiếp xúc mạnh mẽ để chuẩn bị mẫu và phân tích lâm sàng. Máy siêu âm cho đĩa nhiều giếng UIP400MTP, VialTweeter, CupHorn và máy siêu âm dòng chảy GDmini2 xử lý mẫu mà không tiếp xúc với mẫu.