Πώς μετατοπίζονται στα σταγονίδια από υπερήχους;

Τα σταγονίδια μπορούν να εκτοπιστούν από υπερηχογράφημα μέσω ενός φαινομένου γνωστού ως δύναμη ακουστικής ακτινοβολίας. Αυτή η δύναμη προκύπτει από την αλληλεπίδραση μεταξύ των ακουστικών κυμάτων και των σταγονιδίων. Όταν ένα ακουστικό κύμα περνά μέσα από ένα μέσο, ​​ασκεί μια δύναμη στα σωματίδια στο μέσο. Αυτή η δύναμη είναι ανάλογη προς το τετράγωνο της ακουστικής πίεσης και την κλίση της ακουστικής πίεσης.

Στην περίπτωση των σταγονιδίων, η δύναμη ακουστικής ακτινοβολίας ωθεί τα σταγονίδια προς την κατεύθυνση της διάδοσης των κυμάτων. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι τα σταγονίδια είναι πυκνότερα από το περιβάλλον μέσο και βιώνουν μεγαλύτερη δύναμη από τα ακουστικά κύματα. Η δύναμη που ασκείται σε σταγονίδιο είναι επίσης ανάλογη με το μέγεθος του σταγονιδίου. Αυτό σημαίνει ότι τα μεγαλύτερα σταγονίδια μετατοπίζονται πιο εύκολα από τα μικρότερα σταγονίδια.

Η δύναμη ακουστικής ακτινοβολίας έχει χρησιμοποιηθεί σε μια ποικιλία εφαρμογών, συμπεριλαμβανομένης της χειραγώγησης σταγονιδίων, της ταξινόμησης των σωματιδίων και του διαχωρισμού των κυττάρων. Είναι ένα ισχυρό εργαλείο για τον χειρισμό μικρών σωματιδίων με τρόπο μη επαφής.

Εδώ είναι μια πιο λεπτομερής εξήγηση για το πώς λειτουργεί η ακουστική δύναμη ακτινοβολίας:

1. Όταν ένα ακουστικό κύμα περνάει μέσα από ένα μέσο, ​​δημιουργεί μια κλίση πίεσης. Αυτή η κλίση πίεσης είναι ανάλογη προς το τετράγωνο της ακουστικής πίεσης και το μήκος κύματος του ακουστικού κύματος.

2. Η κλίση πίεσης ασκεί μια δύναμη στα σωματίδια στο μέσο. Αυτή η δύναμη είναι ανάλογη προς το τετράγωνο της ακουστικής πίεσης, την κλίση της ακουστικής πίεσης και τον όγκο του σωματιδίου.

3. Στην περίπτωση των σταγονιδίων, η δύναμη ακουστικής ακτινοβολίας ωθεί τα σταγονίδια προς την κατεύθυνση της διάδοσης των κυμάτων. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι τα σταγονίδια είναι πυκνότερα από το περιβάλλον μέσο και βιώνουν μεγαλύτερη δύναμη από τα ακουστικά κύματα.

4. Η δύναμη που ασκείται σε σταγονίδιο είναι επίσης ανάλογη προς το μέγεθος του σταγονιδίου. Αυτό σημαίνει ότι τα μεγαλύτερα σταγονίδια μετατοπίζονται πιο εύκολα από τα μικρότερα σταγονίδια.

Η δύναμη ακουστικής ακτινοβολίας έχει πολλά πλεονεκτήματα έναντι άλλων μεθόδων χειρισμού σωματιδίων. Πρόκειται για μια μέθοδο μη επαφής, που σημαίνει ότι δεν βλάπτει τα σωματίδια. Είναι επίσης μια σχετικά απαλή μέθοδος, που σημαίνει ότι δεν βλάπτει τα σωματίδια. Επιπλέον, είναι μια πολύ ακριβής μέθοδος, που σημαίνει ότι μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον χειρισμό σωματιδίων με υψηλό βαθμό ακρίβειας.