Levitación acústica: principios básicos del funcionamiento de un levitador acústico

Abstract

La levitación acústica consiste en un método versátil para levitar muestras en independencia de su composición, de forma estable y dinámica en el aire y utilizando ondas de ultrasonido. En el presente trabajo se estudia el principio de funcionamiento de dispositivos que permiten la levitación acústica de objetos partiendo desde una descripción física de las ondas generadas acústicamente, la fuerza de radiación acústica responsable de la levitación de los objetos, el potencial de Gor’kov y el patrón de radiación producido por un pistón plano circular. Se clasifican los tipos de dispositivos y se describen aplicaciones. Se construye el dispositivo de levitación acústica TinyLev, el cual es un dispositivo diseñado por Asier Marzo, que utiliza componentes electrónicos simples y de bajo costo. Se estudia los campos acústicos y fuerza generados por este dispositivo desde un punto de vista experimental y teórico-predictivo.

Acoustic levitation consists of a versatile method to levitate samples regardless of their composition, in a stable and dynamic way in the air and using ultrasound waves. In the present work, the operating principle of devices that allow the acoustic levitation of objects is studied, starting from a physical description of the acoustically generated waves, the acoustic radiation force responsible for the levitation of objects, the Gor'kov potential and the radiation pattern produced by a flat circular piston. Device types are classified and applications are described. The TinyLev acoustic levitation device is built, which is a device designed by Asier Marzo, which uses simple and low-cost electronic components. The acoustic fields and force generated by this device are studied from an experimental and theoretical-predictive point of view.