소니케이터(sonicator) 원리

 

 

 Sonicatior

 

압전 효과를 찾는 과정에서, 실험실에서 매번 사용하는 소니케이터가 한 application이라 하여 정리해봅니다.

클리닝을 위해 특정 샘플의 표면에 붙은 물질들을 떨어트리는데 사용하고,

용액에 무언가를 풀 때, aggregation을 풀 때, 등등 사용합니다.

 

- Sonication 발생 원리

- 초음파의 특성

 

 Sonication 발생 원리

 

압전(piezoelectric)효과가 나타나는 물질을 사용해서, 역압전 효과를 통해 전기자극 주고 기계적인 변화에 의해 진동이 일어나는 성질을 사용한다. 이런 물질에 초당 2만번의 전기적 spark를 가하면 초당 2만번의 진동이 일어나게 되는 것이다. 이러한 압전성물질이 소니케이터 내에 사용되고, 이 부분을 converter/transducer 라고 부른다. 더 나아가,Transducer에 가늘고 긴 stainless steel로 된 probe를 부착시켜 진동의 세기를 증폭시킨다.

 

 초음파의 특성

 

Ultrasound가 용액속으로 방출되면 용액내부에 파동이 생긴다. 하나의 파동이 생겨 앞으로 나가면 나가는 방향으로 positive pressure가 생기고 바로 뒤편에는 순간적으로 negative pressure가 발생하며 그 결과, bubble 형태로 된 수많은 microcavity(미세공간)가 형성된다. 이 microcavity는 순간적으로 서로 뭉쳐져 커지기도 하나, 바로 뒤에 따라오는 ultrasound의 positive pressure에 의해 격렬히 파쇄된다. 이러한 생성과 파쇄는 수 밀리초만에 일어나고, 이 microcavity가 파쇄될 때 물의 격한 흐름, 소용돌이 등의 현상에 의해 강한 충격파가 발생한다. 이러한 충격파가 발산하는 에너지를 이용해 소니케이션의 역할을 하는 것이다. (disaggregation, atomization, dispersion 등)

나노 사이즈까지 분쇄가 가능하다.

 

소니케이션에 사용되는 압전 효과

 

2020/03/26 - [정리, 공부해요/전기, 전자, 통신] - 압전 효과(Piezo electricity)란

압전 효과(Piezo electricity)란