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超声波清洗机中的超声波机械效应及清洗作用

分类:行业动态 202

中低频超声波的清洗作用

超声波作为一种机械波,其在液体中的传播引发了强烈的机械振动。以中低频超声波为例,其频率为20 kHz,液体质点在声波扰动下做微小振动,振动速度和加速度巨大。这强烈而快速变化的机械运动对于不溶性固体颗粒有强大的剪切作用,可以使固体颗粒从物体表面脱落,实现了清洗的效果。

高频超声波的清洗作用

随着超声波频率增加到几百千赫的高频,波长缩短,声场中质点的密区与稀疏区界线变得模糊,液态声场中空化现象减少。在硅晶片和光刻清洗中,高频超声波表现出更为精细的擦洗作用,每秒进行95万次的擦洗,迅速扩散到基片与粒子之间,使工件表面水化,从而有效地去除亚微米粒子。

空化微射流及清洗作用

1. 微射流的成因

超声波清洗可被视为由固-液两相组成的非均匀介质系统。在固-液界面,附着在界面的气泡或游离的空化气泡在声场中受力作用下形成微小振动,并聚集到工件表面。这些气泡最终形成空化真空球形气泡,崩塌时产生微射流。

2. 微射流的清洗作用

微射流的直径小而速度快,作用时间短暂,但冲击力强大。它垂直于固体表面,像锤击钉子一样,反复敲打固体表面,使附着的污物被击碎脱落,实现了高效的清洗作用。

3. 微射流的“空化腐蚀”作用

与传统认为的由真空气泡溃灭产生的冲击波引起的“空化腐蚀”不同,现代研究表明微射流是导致超声波清洗中物体表面损伤的主要原因。微射流的强大冲击力可能在作用时间过长时导致固体表面的局部破坏。

结论:超声波的机械效应和清洗作用是基于其在液体中传播时引起的强烈机械振动。中低频超声波具有剪切作用,可击碎颗粒;高频超声波表现出精细擦洗作用;而微射流则通过强大的冲击力实现高效的清洗,但也需注意其可能导致的“空化腐蚀”作用。

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