Siêu âm Levitation và các ứng dụng công nghiệp của nó
Siêu âm / âm thanh bay là một lựa chọn đã được chứng minh trong công nghiệp để chịu lực không tiếp xúc với các vật liệu nhạy cảm có trọng lượng nhẹ cũng như để xử lý mẫu không tiếp xúc. Tìm hiểu thêm về siêu âm bay và các ứng dụng của nó trong công nghiệp và khoa học!
Các ứng dụng của siêu âm bay
Sóng âm thanh là một phương pháp đã được khoa học chứng minh và được áp dụng trong công nghiệp để xử lý vật liệu không tiếp xúc và định vị mẫu. Siêu âm bay như phương pháp xử lý không tiếp xúc được sử dụng để điều khiển các phôi nhạy cảm và dễ vỡ trên bề mặt, ví dụ như tấm wafer, vi mạch hoặc tấm thủy tinh mỏng, mà không bị tác động cơ học. Do xử lý vật liệu và mẫu không tiếp xúc, quá trình bay siêu âm đã được thực hiện trong các ứng dụng công nghiệp, khoa học và phân tích.
Trong công nghiệp, siêu âm bay được sử dụng như một phương pháp đáng tin cậy để xử lý vi mạch và các vật thể nhỏ, mỏng manh khác không tiếp xúc, không cần thùng chứa, dễ bị hư hỏng ngay cả khi tiếp xúc vật lý nhẹ. Một lĩnh vực ứng dụng khác là xử lý các vật liệu có độ tinh khiết rất cao hoặc chất phản ứng hóa học, sẽ bị ảnh hưởng bởi thùng chứa.
- các vật nhạy cảm với lực vật lý (ví dụ: vi mạch)
- Vật liệu không dẫn điện
- Vật liệu có độ tinh khiết cao
- chất phản ứng hóa học
- mẫu sinh học, phân tích
- protein cho tinh thể học
Nguyên lý làm việc của siêu âm bay
Sóng nổi âm thanh mô tả sự áp dụng của sóng siêu âm vào chất lỏng, thường là khí (ví dụ như không khí). Khi sóng siêu âm truyền qua khí, sóng âm thanh đối trọng với lực hấp dẫn – kết quả là các vật thể có thể lơ lửng không được hỗ trợ trong không khí. Hiệu ứng của một vật thể nổi tự do trong sóng âm thanh đòi hỏi hiện tượng sóng đứng. Sóng đứng được hình thành khi hai sóng giống hệt nhau đến từ các hướng ngược nhau chồng lên nhau. Do đó, trong thiết lập bay âm thanh, đầu dò siêu âm được sử dụng để tạo ra sóng áp suất dọc và một gương phản xạ ở phía bên kia phản xạ sóng, do đó sóng giống hệt nhau đến từ cả hai bên có thể phủ lên và tạo thành sóng đứng.

Độ bay âm thanh của một quả cầu cứng nhỏ tại nút áp suất của sóng đứng mặt phẳng được thiết lập giữa đầu dò / bộ bay và gương phản xạ.
(nghiên cứu và hình ảnh: © Andrade et al. 2018)
Nút và Kháng nút: Sóng áp suất dọc của siêu âm cường độ cao cho phép bay lơ lửng không tiếp xúc trong không khí. Sóng siêu âm đứng như vậy đã xác định các nút. Nút là diện tích áp suất tối thiểu, trong khi phản nút được định nghĩa là diện tích áp suất tối đa. Các nút của sóng đứng nằm ở trung tâm của độ bay âm thanh.
Máy bay siêu âm hoạt động bằng cách định vị trường sóng đứng trên đầu dò siêu âm (tức là sonotrode) và sử dụng gương phản xạ.
Thiết bị bay siêu âm
Hielscher Ultrasonics có nhiều thời gian và giàu kinh nghiệm trong việc thiết kế, sản xuất và phân phối thiết bị siêu âm chất lượng cao, hiệu suất cao. Đối với độ bay âm thanh, Hielscher cung cấp hai loại bộ bay tiêu chuẩn:
- UP100H – một bộ bay 30kHz, 100 W
- UP400ST – một bộ bay 24kHz, 400W
- UIP500hdt – một bộ bay 20kHz, 500W
Bộ xử lý siêu âm UP400St là một hệ thống nhỏ gọn, trong đó đầu dò và máy phát điện được kết hợp trong một vỏ chắc chắn. Máy bay nổi mạnh mẽ 500 watt UIP500hdT có đầu dò và máy phát điện riêng biệt. Với đầu dò cấp IP64, UIP500hdT lý tưởng cho việc lắp đặt trong môi trường đòi hỏi khắt khe.
Máy bay siêu âm có thể được lắp đặt dưới dạng đơn vị hoặc song song và có khả năng hoạt động trong dây chuyền xử lý tốc độ cao, thông lượng cao.
Đối với các yêu cầu cụ thể, Hielscher Ultrasonics cũng thiết kế và sản xuất các máy bay tùy chỉnh và độc quyền.
Liên hệ với chúng tôi! / Hãy hỏi chúng tôi!
Văn học / Tài liệu tham khảo
- 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 sản xuất homogenizers siêu âm hiệu suất cao từ phòng thí nghiệm đến quy mô công nghiệp.