LABO Juni 2010 39 Fachbeitrag stanz-Regelung, welche die Amplitude an den Schwingerelementen im Kon- verter (!) je nach Last auf der Arbeits- spitze (Eintauchtiefe, Viskosität usw.) konstant hält.
Dies bedeutet, dass bei größerer Last, z.B.
tieferes Eintauchen der Spitze in die Probe, mehr Energie vom Generator zur Verfügung gestellt werden muss, um die gleiche Amplitu- de zu erreichen wie beim Arbeiten mit geringerer Eintauchtiefe.
Dies bedeu- tet aber gleichzeitig eine höhere Leis- tungsaufnahme (Watt) des Generators bei gleicher Leistungsabgabe (Amplitu- de).
Darüber hinaus spielt bei der Leis- tungsaufnahme des Generators die Art der verwendeten Arbeitsspitze eine entscheidende Rolle.
So ist beispiels- weise bei Verwendung der Mikrospitze unerheblich, ob ein Generator mit 200 W (SONIFIER „W-250”) oder mit 400 W (SONIFIER „W-450”) verwendet wird, die Amplitude an der schallabgebenden Fläche der Spitze ist bei gleicher „out- put-control”-Einstellung bei beiden Ge- räten gleich.
Lediglich die Verwendung bestimmter Resonatoren (z.B.
HIGH GAIN-Resonator ¾ Zoll, Booster usw.) setzt die höhere Generatorleistung des „W-450” voraus.
Der einzige Unter- schied beim beschriebenen Einsatz ist die geringere Anzeige am Messgerät beim „W-450” auf Grund der geringe- ren Generatorausnutzung.
Selbst eine Verwendung eines 1000-W-Generators würde keine Verbesserung der Beschal- lung bei gleicher Arbeitsspitze bringen.
Größere Generatoren (ab 400 W) wer- den im allgemeinen erst für Einsätze im technischen Maßstab benötigt, bei denen größere Mengen beschallt wer- den müssen.
Die Obergrenzen der Belastbarkeit der Arbeitsspitzen ist nicht dadurch bedingt, dass keine größeren Schwin- gungs-Energien zur Verfügung gestellt werden können, sondern sind durch die Belastbarkeit des verwendeten Ma- terials vorgegeben.
So sind die verwen- deten Titan-Legierungen die einzigen Materialien, die diese hohen Eigen- schwingungen überhaupt noch mit- machen.
Eine vergleichbare Spitze aus Aluminium oder Stahl würde innerhalb von Sekundenbruchteilen brechen.
So liegen die Amplituden am BRANSON SONIFIER verwendeter Mikrospitzen in Bereichen bis über 500 ?m obwohl in Material-Kennblättern für diese Legie- rung nur maximale Elastizitäten von ca.
140 ?m angegeben werden.
Speziell aus diesem Grund (Energie- Betrachtung) erachten wir auch den Verkauf eines DIGITAL-SONIFIERs (Mo- dell W-250D bzw.
W-450D) nicht für sinnvoll, weil dadurch dem Anwender eine Genauigkeit vorgezeigt wird, die in jeder Beziehung fern der realen Ex- aktheit des Kavitationssystems ist.
Vor allem Anwender, die sich nicht näher mit dem physikalischen Hintergrund der Ultra-Beschallung bzw.
mit dem durch Ultraschall erzeugten und ei- gentlich in der Probe wirksamen Phä- nomen der Kavitation befasst haben, werden durch digital angezeigte Watt- Angaben eher zu Anwendungsfehlern verleitet.
Noch extremer empfi nden wir die Tatsache, dass über Schnittstel- len zu PC-Anlagen Werte ausgegeben werden, die sich zwar sehr imposant auf dem Papier lesen, aber im Endef- fekt relativ wenig Aussa- gekraft über die realen Energie-Parameter des durchgeführten Experi- ments haben.
So ist es uns schon öfters vorgekom- men, dass wir nach Ultra- schall-Systemen mit hohen Watt-Leistungen gefragt wurden, da der Anwender mit Ultraschall-Geräten anderer Hersteller Ver- suche gefahren hat, aber zu keinem befriedigenden Ergebnis gekommen ist.
Bei Versuchen mit BRANSON SONIFIERn wurden dann aber sehr gute Ergebnisse erzielt, obwohl teilweise nicht einmal die Hälfte an Watt Generator-Leistung zur Verfügung stand.
Selbstverständlich sind die Vorteile der DIGITAL-Modelle der SONIFIER-Rei- he (exakte Parameter-Eingabe wie Zeit, Pulsierung, eingebauter Temperatur- Monitor, Schnittstellen-Steuerung und Datenausgabe) ganz entscheidende Gründe für diese Modell-Serie, allein die Watt-Angaben jedoch erfüllen nicht die in sie gesetzten Wünsche und Erwartungen.
Auch gilt zu beachten, dass bei schlecht abgestimmten oder stark abgenutzten Arbeitsspitzen die Leistungsaufnahme vom Generator zunimmt, was einer höheren Leistungs- anzeige am Messgerät gleichkommt.
Der Grund hierfür liegt daran, dass bei optimal abgestimmter Arbeitsspitze im optimalen Resonanzbereich gear- beitet wird und dabei die Energie in optimaler Weise in Schwingung an der schallabgebenden Fläche abgegeben wird.
Bei höherer Anzeige wird aber normalerweise ja automatisch auf hö- here Ultraschall-Energie in der Probe geschlossen – das Gegenteil ist aber der Fall.
Aus diesem Grund wird bei Ul- traschall-Geräten, die noch eine manu- elle Frequenzabstimmung benötigen (z.B.
ältere BRANSON SONIFIER-Model- le B12/15) die optimale Resonanzfre- quenz dadurch abgestimmt, dass man die Abstimmscheibe solange verdreht, bis man eine Minimum-Anzeige am Messgerät erreicht.
Gerade beim Mi- nimum der Generatorabgabe-Anzeige (würde einer geringeren Watt-Angabe bei Absolutwert-Ausgabe entsprechen) hat man aber die optimale Energie- übertragung zwischen elektrischer HF-Energie vom Generator zur mecha- nischen Schwingung an der Spitze.
Zu guter letzt – sicherlich aber als wichtigster Gesichtspunkt – muss man beachten, dass das Phänomen der Ka- vitation bis in die heutige Zeit noch nicht exakt erfasst ist – geschweige denn energetisch exakt bestimmt wer- den kann.
So gibt es eine große Anzahl von Unter- suchungen und Publikati- onen der verschiedensten Forschungsrichtungen, die sich mit dem Phäno- men der Wirkung von Ul- traschall in Flüssigkeiten befasst, allerdings ohne exakte Beschreibung der Energieverhältnisse im Schallfeld.
Auch beruhen die diversen Angaben über Energieverhältnisse in Bereich der Kavitati- onserscheinungen (Strömungsverhält- nisse, Temperaturen und Druck) bei genauerer Betrachtung lediglich auf Modellbetrachtungen mit Extrapo- lation auf Grund von makroskopisch feststellbarer Wirkung des Ultraschall- feldes.
Möge die Wissenschaft auch auf die- sem Gebiet vollständige Aufklärung bringen und den bisher empirischen Einsatz von Ultraschall in Flüssigkeiten besser erklärbar und vor allem exakt bestimmbar machen.
Anmerkung: Sollten Sie sich noch näher mit die- sem Thema auseinandersetzen wollen oder haben Sie zu den gemachten Aus- sagen Anmerkungen oder Verbesse- rungen, so wäre der Verfasser an einer Kontaktaufnahme sehr interessiert, da das vorliegende Thema von über- aus großem Interesse für ihn ist und er selbstverständlich an allen weiteren Er- kenntnissen stark interessiert ist.
Diese Zusammenfassung beruht auf langjäh- rigen Erfahrungen bei der Anwendung von Ultraschall, langjährigen Literatur- studien sowie intensivem Erfahrungs- austausch mit Wissenschaftlern der un- terschiedlichsten Fachrichtungen.
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