超聲近場懸浮用變幅桿的優(yōu)化及實驗研究.pdf

1、在精密與超精密加工領(lǐng)域，如半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中，對產(chǎn)品表面光潔度和工作空間的潔凈度要求越來越嚴(yán)格。尤其在晶圓的夾持與運輸工程中，已有的接觸式夾持技術(shù)會對晶圓表面造成損壞，并影響工作空間的潔凈度。基于以上問題，探索非接觸式夾持方式成為新的研究方向。超聲波近場懸?。∟ear Field Acoustic Levitation簡稱NFAL）是利用高能量密度聲場產(chǎn)生的聲輻射壓力與物體的重力平衡將其懸浮起來的現(xiàn)象。但是，目前超聲波近場懸浮技術(shù)還不成熟，如

2、沒有統(tǒng)一的理論描述聲場聲壓的分布，物體在聲場中不能穩(wěn)定懸浮等。為了獲得能夠懸浮物體的穩(wěn)定聲場，本文對超聲變幅桿進行了改進，主要進行了以下方面的研究:
　　利用均質(zhì)等截面桿和薄圓盤的頻率方程，初步設(shè)計圓盤輸出端變幅桿的尺寸;并利用有限元軟件進行仿真修正，得出了振動頻率在20kHz左右的變幅桿的尺寸。
　　提出利用去除變幅桿材料的方法得到優(yōu)化聲場，并對去除材料的形狀和尺寸進行了理論的分析。在對圓盤輸出端變幅桿的表面聲壓測量的基礎(chǔ)

3、上，分析了聲場聲壓的分布情況;通過增加被懸浮物體與振動圓盤表面之間的距離來減弱變幅桿中心區(qū)域較高的聲壓對被懸浮物體的影響;通過去除材料得到聲壓峰值較為均等的變幅桿振動圓盤表面。利用聲壓在中心區(qū)域高出平均值的部分來確定去除材料的直徑，從近場懸浮區(qū)域內(nèi)聲壓與高度的關(guān)系以及駐波懸浮區(qū)域的懸浮情況兩方面確定圓孔的深度;并給出了去除材料的直徑和深度對超聲變幅桿的振動頻率的影響規(guī)律。
　　對去除材料得到的兩種改進型變幅桿與圓盤輸出端的變幅桿進