Обработка ультразвуком использует звуковые волны для перемешивания частиц в растворе. Он преобразует электрический сигнал в физическую вибрацию для разрушения веществ. Эти нарушения могут приводить к смешиванию растворов, ускорению растворения твердого вещества в жидкости, например сахара в воде, и удаления растворенного газа из жидкостей. В тестировании ДНК обработка ультразвуком разрушает молекулы и клетки, высвобождая белки для тестирования.
Звуковые волны
Звук - это волна чередования высокого и низкого давления. Частота звуковой волны - это то, как часто частицы вещества вибрируют, когда звуковая волна проходит через них. В ультразвуковой обработке обычно используются ультразвуковые волны с частотой 20 кГц (20 000 циклов в секунду) или выше. Эти частоты выше того, что вы можете слышать, но защита ушей все же рекомендуется во время обработки ультразвуком, потому что процесс создает громкий визг. Чем больше частота, тем сильнее перемешивание частиц.
Части Соникатора
Соникатор - это мощное лабораторное оборудование с ультразвуковым электрическим генератором, который создает сигнал для питания преобразователя. Преобразователь преобразует электрический сигнал с помощью пьезоэлектрических кристаллов - кристаллов, которые непосредственно реагируют на электричество, создавая механическую вибрацию. Соникатор сохраняет и усиливает вибрацию до тех пор, пока она не перейдет на зонд. Зонд движется вместе с вибрацией, чтобы передать ее раствору, и быстро перемещается вверх и вниз. Оператор ультразвуковой установки может управлять амплитудой в зависимости от свойств раствора. Маленький наконечник зонда вызывает более интенсивную реакцию, чем большой наконечник зонда, но большой наконечник достигает большей части раствора.
Не все соникаторы имеют зонды. Некоторые ультразвуковые аппараты создают звуковые волны в образцах в ультразвуковой водяной бане.
Процесс ультразвуковой обработки
Во время обработки ультразвуком циклы давления образуют в растворе тысячи микроскопических пузырьков вакуума. Пузырьки схлопываются в раствор в процессе, известном как кавитация. Это вызывает мощные волны вибрации, которые высвобождают огромную энергетическую силу в поле кавитации, которая нарушает молекулярные взаимодействия, такие как взаимодействия между молекулами воды, разделяют сгустки частиц и облегчают смешивание. Например, при колебаниях растворенного газа пузырьки газа собираются вместе и легче покидают раствор.
Энергия звуковых волн создает трение в растворе, которое создает тепло. Чтобы образец не нагревался и не разлагался, держите его на льду до, во время и после обработки ультразвуком.
Если клетки и белки слишком хрупкие, чтобы выдержать воздействие ультразвуком, более щадящей альтернативой является ферментное переваривание или измельчение с песком.