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超聲波均質(zhì)設(shè)備的工作原理，讓你一次性看懂
閱讀：2425 發(fā)布時間：2020-11-9
超聲波均質(zhì)設(shè)備的工作原理，讓你一次性看懂
超聲波均質(zhì)設(shè)備在工作時產(chǎn)生高頻高功率電流，驅(qū)動超聲波振動部件工作。超聲波發(fā)生器的功率可調(diào)，以適應(yīng)不同的工作狀態(tài)。發(fā)生器內(nèi)還可根據(jù)需要集成有時序控制器，設(shè)定控制超聲波發(fā)振時間和間歇時間。
超聲在生物化學(xué)中的早應(yīng)用應(yīng)當(dāng)是用超聲來粉碎細(xì)胞壁，以釋放出其內(nèi)容物。隨后的研究表明，低強(qiáng)度超聲可以促進(jìn)生化反應(yīng)過程，如用超聲照射液體營養(yǎng)基可增加藻類細(xì)胞的生長速度，從而使這些細(xì)胞產(chǎn)生蛋白質(zhì)的量增加3倍。
超聲波均質(zhì)設(shè)備的工作原理是什么呢？
空化作用是超聲波在介質(zhì)中傳播時，液體中分子的平均距離隨著分子的振動而變化，當(dāng)其超過保持液體作用的臨界分子間距時，即形成空化現(xiàn)象。超聲波空化作用分2種形式，穩(wěn)態(tài)空化（頻率200~500kHz，聲強(qiáng)<10W/cm 2）和瞬態(tài)空化（頻率20 ~100kHz，聲強(qiáng)>10W/cm 2）。穩(wěn)態(tài)空化在較低聲強(qiáng)作用下即可發(fā)生，氣泡在負(fù)壓半周期內(nèi)緩慢膨脹，在正壓半周期內(nèi)緩慢收縮但不致破裂，氣泡做周期性的、非線形的振蕩運(yùn)動。
穩(wěn)態(tài)空化氣泡壽命相對較長，空化程度較為緩和，對介質(zhì)微環(huán)境的影響較小；瞬態(tài)空化絕熱收縮至膨脹瞬間，泡內(nèi)可產(chǎn)生高溫高壓，破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)或破碎細(xì)胞，使酶失活。瞬態(tài)空化程度劇烈，使介質(zhì)形成多個局部的物理化學(xué)環(huán)境，對介質(zhì)微環(huán)境有較大影響。瞬態(tài)空化正是以這種特殊的能量形式加速了某些化學(xué)反應(yīng)，又為某些反應(yīng)啟動了新的通道。
由超聲波發(fā)生器所發(fā)出的高頻振蕩訊號，通過換能器轉(zhuǎn)換成高頻機(jī)械振動而傳播到介質(zhì)中，超聲波在溶液中疏密相間地向前輻射，當(dāng)聲波的壓強(qiáng)達(dá)到一定的大氣壓時，產(chǎn)生數(shù)以萬計的微小氣泡，這些氣泡在超聲波縱向傳播的負(fù)壓區(qū)形成、生長，而在正壓區(qū)迅速閉合。這種現(xiàn)象稱為超聲“空化作用”。
空化作用可用于促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)，粉碎液內(nèi)懸浮物，制造乳劑，殺滅細(xì)菌，或清洗機(jī)件等。超聲波均質(zhì)設(shè)備就是利用超聲波在液體中的空化作用達(dá)到物料均勻分散的效果。超聲波的均質(zhì)效果不僅與功率密度有關(guān)，而且與超聲頻率及超聲處理的時間有關(guān)。在適當(dāng)?shù)某曨l率下，在一定的時間內(nèi)可以用小的功率密度達(dá)到理想的分散效果。