Ультразвук використовує звукові хвилі для перемішування частинок у розчині. Він перетворює електричний сигнал у фізичну вібрацію, щоб розбити речовини на частини. Ці порушення можуть змішувати розчини, прискорювати розчинення твердої речовини в рідині, наприклад, цукру у воді, і видаляти розчинений газ з рідин. Під час тестування ДНК ультразвук розбиває молекули і розриває клітини, виділяючи білки для тестування.
Звукові хвилі
Звук - це хвиля змінного високого і низького тиску. Частота звукової хвилі - це те, як часто частинки речовини вібрують, коли звукова хвиля проходить крізь неї. Ультразвук зазвичай використовує ультразвукові хвилі з частотами 20 кГц (20000 циклів в секунду) або вище. Ці частоти перевищують те, що ви можете почути, але під час обробки ультразвуком все одно рекомендується захист слуху, оскільки процес створює гучний скрипучий шум. Чим більша частота, тим сильніше збудження частинок.
Sonicator Parts
Ультразвуковий апарат - це потужне лабораторне обладнання з ультразвуковим електричним генератором, який створює сигнал для живлення перетворювача. Перетворювач перетворює електричний сигнал за допомогою п’єзоелектричних кристалів - кристалів, які безпосередньо реагують на електрику, створюючи механічну вібрацію. Ультразвуковий апарат зберігає та посилює вібрацію, поки вона не переходить до зонда. Зонд рухається в такт вібрації, щоб передати її розчину, і швидко рухається вгору-вниз. Оператор ультразвуку може контролювати амплітуду на основі властивостей розчину. Маленький наконечник зонда викликає більш інтенсивну реакцію, ніж великий наконечник зонда, але великий наконечник досягає більшої кількості розчину.
Не у всіх сонікаторів є зонди. Деякі ультразвукові апарати створюють звукові хвилі в зразках на ультразвуковій водяній бані.
Процес ультразвукової обробки
Під час обробки ультразвуком цикли тиску утворюють тисячі мікроскопічних вакуумних бульбашок у розчині. Бульбашки руйнуються в розчині в процесі, відомому як кавітація. Це спричиняє потужні хвилі вібрації, які вивільняють величезну енергетичну силу в полі кавітації, яка порушує роботу молекулярні взаємодії, такі як взаємодія між молекулами води, відокремлює скупчення частинок і сприяє змішування. Наприклад, при коливаннях розчиненого газу бульбашки газу з’єднуються і легше залишають розчин.
Енергія звукових хвиль створює тертя в розчині, яке створює тепло. Щоб проба не нагрівалася і не погіршувалась, тримайте її на льоду до, під час та після ультразвукової обробки.
Якщо клітини та білки занадто крихкі, щоб витримати ультразвук, більш м’якою альтернативою є перетравлення ферментів або подрібнення з піском.