超聲近場(chǎng)懸浮用變幅桿的優(yōu)化及實(shí)驗(yàn)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(duì)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(yùn)輸工程中，已有的接觸式夾持技術(shù)會(huì)對(duì)晶圓表面造成損壞，并影響工作空間的潔凈度?；谝陨蠁栴}，探索非接觸式夾持方式成為新的研究方向。超聲波近場(chǎng)懸?。∟ear Field Acoustic Levitation簡稱NFAL）是利用高能量密度聲場(chǎng)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(chǎng)懸浮技術(shù)還不成熟，如

2、沒有統(tǒng)一的理論描述聲場(chǎng)聲壓的分布，物體在聲場(chǎng)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(chǎng)，本文對(duì)超聲變幅桿進(jìn)行了改進(jìn)，主要進(jìn)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(jì)圓盤輸出端變幅桿的尺寸;并利用有限元軟件進(jìn)行仿真修正，得出了振動(dòng)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(chǎng)，并對(duì)去除材料的形狀和尺寸進(jìn)行了理論的分析。在對(duì)圓盤輸出端變幅桿的表面聲壓測(cè)量的基礎(chǔ)

3、上，分析了聲場(chǎng)聲壓的分布情況;通過增加被懸浮物體與振動(dòng)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(duì)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(dòng)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(chǎng)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(duì)超聲變幅桿的振動(dòng)頻率的影響規(guī)律。
　　對(duì)去除材料得到的兩種改進(jìn)型變幅桿與圓盤輸出端的變幅桿進(jìn)