超聲波清洗儀器的出現替代了常規的清洗方式,利用高中低頻不同的超聲波頻率劃分了多種用途的超聲波清洗機以提高清洗效率及清洗結果,那么高中低頻不同的超聲波頻率之間的清洗作用又有什么區別呢?
超聲波是一種機械波,是機械振動(dòng)在媒質(zhì)中的傳播。當超聲波在液體中傳播時(shí),液體質(zhì)點(diǎn)受到聲波的擾動(dòng)后會(huì )在其平衡位置附近做微小振動(dòng),液體質(zhì)點(diǎn)沒(méi)有宏觀(guān)上的移動(dòng)和遷移,但其振動(dòng)速度和加速度很大。例如聲強為1. 0W/cm2、頻率為20 kHz的超聲波在水中傳播(暫不考慮其非線(xiàn)性效應),如果液體質(zhì)點(diǎn)位移振幅為5μm,則質(zhì)點(diǎn)要經(jīng)受壓力在正負1. 68atm之間以每秒2萬(wàn)次的重復頻率做周期性變化的作用,質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度約為0,63m/s,而振動(dòng)的加速度達到7.9X10*m/s' ,大約為重力加速度的8000倍。這樣激烈而快速變化的機械運動(dòng),于附著(zhù)在固體表面的灰塵等不溶性固體顆粒,強大的剪切作用足以使固體顆粒從待清洗物體表面脫落,從而達到清洗的目的。
當超聲波的頻率增加到幾百千赫的高頻時(shí),波長(cháng)短了,λ=0.7~1.5mm,聲場(chǎng)中質(zhì)點(diǎn)的稠密區與稀疏區界線(xiàn)模糊,液態(tài)聲場(chǎng)中空化現象幾乎消失,超聲能量表現為媒質(zhì)質(zhì)點(diǎn)加速度能量。例如在硅晶片及光刻清洗中,使用950 kHz超聲波,兩個(gè)波峰之間的時(shí)間僅為1. 05μs,不足以形成空化泡,但能量將達到重力加速度的10倍,兆級超聲波清洗體現在液態(tài)質(zhì)點(diǎn)對工件表面每秒95萬(wàn)次的精細擦洗上。這足以使清洗液迅速擴散到基片(工件)與粒子(污物)之間,使工件表面水化,變得濕潤。液膜作用如同尖劈,使粒子從基片脫落,同時(shí)液膜也進(jìn)一步 防止了粒子對基片的二次吸附,這對去除亞微米粒子很有效果。