Ultrasonik İşlemcilerin Temel Teknolojisi

Ultrasonik işlemcinin temel mekanizması ultrasonik kavitasyon etkisidir. Çalışma, ana ünitenin elektrik enerjisini yüksek-frekanslı bir elektrik sinyaline (tipik olarak 20 kHz civarında) dönüştürmesiyle başlar; bu sinyal dönüştürücü içindeki piezoelektrik seramik elemanları harekete geçirerek elektrik enerjisini aynı frekansta mekanik titreşimlere dönüştürür. Bu mekanik titreşimler bir prob (korna) tarafından güçlendirilir ve numune çözeltisine daldırılan uca iletilir.

Yüksek-yoğunluktaki ultrasonik dalgalar sıvı bir ortamda yayıldıkça, alternatif sıkıştırma ve seyrelme aşamaları oluşturulur. Seyrekleşme aşaması sırasında (düşük-basınç bölgesi), yerel sıvı basıncı, buhar basıncının altına düşerek sıvının "parçalanmasına" neden olur ve çok sayıda mikron-boyutlu kavitasyon kabarcığı oluşmasına neden olur. Sonraki sıkıştırma aşamasının (yüksek-basınç bölgesi) gelmesi üzerine, bu kavitasyon kabarcıkları hızla çöker ve patlar. Kavitasyon baloncuğu çöktüğü anda, bir dakikalık alanda enerji açığa çıkar ve yerel basınçları 1.000 atmosfere ulaşan şok dalgaları ve 400 km/saat'i aşan hızlarda hareket eden mikro-jetler oluşur. Bu güçlü mekanik kuvvetler doğrudan numune içindeki hücre zarlarına veya hücre duvarlarına etki ederek yorgunluğa ve kopmaya neden olur ve böylece hücre içi içeriklerin serbest bırakılmasına neden olur. Çok kanallı tasarımın temel avantajı, birden fazla numunenin eş zamanlı, paralel işlenmesini sağlamak için birden fazla ultrasonik probun (korna) entegrasyonunda yatmaktadır; bu da yüksek verim, mükemmel tekrarlanabilirlik ve otomatik çalışma gibi avantajlar sunar.