超聲波處理器的主要組成部分
要理解工作流程,需要先了解它的構成:
1. **發生器**:即主機。負責產生特定頻率的高頻電信號,并控制輸出功率、工作時間、脈沖模式(開/關間隔)等參數。
2. **換能器**:核心能量轉換部件。通常采用壓電陶瓷材料,能將發生器傳來的高頻電能轉換成相同頻率的機械縱向振動。
3. **探頭(變幅桿)**:通常為鈦合金制成的錐形金屬桿。它有兩個作用:
* **放大振幅**:其錐形設計可以將換能器傳來的微小振動幅度進行機械放大。
* **傳遞能量**:直接浸入樣品液中,將高強度振動能量直接傳遞到液體中。
**探頭端是能量最集中的地方,也是最容易磨損的部分。
核心工作原理:空化效應
1. **產生高頻壓力波**:超聲波處理器通過換能器將電能轉換為高頻機械振動(通常為20kHz - 40kHz,超出人耳聽覺范圍)。
2. **形成微氣泡**:這些高頻振動通過探頭(也叫變幅桿)傳遞到液體中,形成疏密相間的壓力波。在**負壓區**,液體受到拉伸力,使其內部形成微小的真空氣泡(或稱空化核)。
3. **氣泡潰滅**:緊接著在**正壓區**,這些微小的氣泡被急劇壓縮,并在極短的時間(微秒級)內崩潰、湮滅。
4. **釋放巨大能量**:氣泡潰滅的瞬間,會在極其微小的局部空間內產生**幾千個大氣壓的高壓**和**幾千攝氏度的高溫**,同時伴隨強烈的沖擊波和高速微射流(時速可達400公里以上)。
**正是這種瞬間釋放的物理力量,作用于周圍的樣品,從而實現了各種處理目的。