Akustik Işıma Kuvvetiyle Milimetre Boyutundaki Katı Parçacıkların Tuzaklanması ve Ayrıştırılması

Abstract

Akustik ışıma kuvvetlerinden faydalanarak hava ortamında mm boyutundaki parçacıkların tuzaklanması ve manipülasyonu son zamanlarda yoğun ilgi gören çalışma alanlarından biridir. İki boyutlu fononik kristallerin çizgisel kusur durumları ile akustik ışıma kuvvetinden faydalanılarak havada mm boyutunda katı parçacıkların akustik metamalzeme mercekler ile manipülasyonu ve boyutlarına göre ayrıştırılması sayısal hesaplamalar ile gösterilmiştir. Bu yapılırken, Sonlu Elemanlar Yöntemiyle simülasyon hesabı yapılarak fononik kristallerin band yapıları elde edilmiştir. Çalışmada iki boyutlu fononik kristal ile oluşturulan bir dairesel halka çınlaçta yerçekimi ve akustik ışıma kuvvetlerinin birlikte etkisi ile küresel parçacıkların dairesel yörüngede hareketi sağlanmıştır. Hesaplamalarda 0.25 mm, 0.4 mm ve 0.55 mm çaplı polistiren küreciklerin hareketi t=0, 50, 100, 150, 200 ve 400 ms deki konumları incelenmeştir. Bütün parçacıklar dairesel düğüm çizgisini izleyerek belirtilen sürelerde yörüngenin yaklaşık olarak ¼, ½, ¾ ve 1 oranındaki kısımlarını kat etmişlerdir. t=400 ms anında 0.55 mm çaplı parçacık yaklaşık olarak iki turu tamamlarken, diğer parçacıklar sürüklenme kuvvetinden dolayı çizgisel hızlarını kaybetmekte ve düğüm çizgisinin en alt noktasında ayrışarak tuzaklanmaktadır.