Ulasonic ক্লিনারগুলি সেমিকন্ডাক্টর ওয়েফার, অপটিক্যাল উপাদান এবং মেডিকেল ডিভাইসগুলির নির্ভুল পরিষ্কারের জন্য ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণের জন্য একটি PFA নিমজ্জন হিটারের সাথে একটি অতিস্বনক ক্লিনারকে একত্রিত করা একটি পরিচিত ব্যর্থতা প্রক্রিয়া তৈরি করে: ক্যাভিটেশন{1}}পিএফএ খাপের প্ররোচিত ক্ষয়। অতিস্বনক ট্রান্সডুসারগুলি মাইক্রোস্কোপিক ভ্যাকুয়াম বুদবুদ তৈরি করে যা হিংস্রভাবে বিস্ফোরিত হয়, 1,000 বারের বেশি স্থানীয় চাপ তৈরি করে এবং পতনের সময়ে তাপমাত্রা 5,000 ডিগ্রিতে পৌঁছে। যখন এই বিস্ফোরণগুলি PFA পৃষ্ঠের 1-2 মিমি মধ্যে ঘটে, তখন শকওয়েভ ক্লান্তি ক্র্যাকিং এবং উপাদান অপসারণের মাধ্যমে পলিমারকে ক্ষয় করে। 40 kHz ফ্রিকোয়েন্সির উপরে, ক্যাভিটেশন বাবলের আকার হ্রাস পায় কিন্তু প্রতি সেকেন্ডে ইম্প্লোশনের সংখ্যা নাটকীয়ভাবে বৃদ্ধি পায়। উচ্চতর ফ্রিকোয়েন্সি এবং পিএফএ-এর সঙ্গতিপূর্ণ প্রকৃতির সংমিশ্রণে অতিস্বনক পরিষেবার হাজার হাজার ঘণ্টার তুলনায় -সাধারণত 100-500 অপারেটিং ঘণ্টার মধ্যে দ্রুত পৃষ্ঠের ছিদ্র, প্রাচীর পাতলা করা এবং চূড়ান্ত ছিদ্রের দিকে পরিচালিত করে।
PFA-তে ক্যাভিটেশন ড্যামেজ মেকানিজম
পলিমারের গহ্বরের ক্ষতি ধাতব ক্ষয় থেকে পৃথক। ধাতুগুলিতে, ক্যাভিটেশন প্লাস্টিকের বিকৃতি এবং ক্লান্তি ফ্র্যাকচারের মাধ্যমে উপাদান সরিয়ে দেয়। PFA-তে, নিম্ন মডুলাস (600 MPa বনাম. 200 GPa স্টিলের জন্য) পলিমারকে ইলাস্টিক বিকৃতির মাধ্যমে কিছু শক শক্তি শোষণ করতে দেয়। যাইহোক, 40 kHz (40,000 সাইকেল প্রতি সেকেন্ড) এর বেশি ফ্রিকোয়েন্সিতে বারবার ক্যাভিটেশন ইমপ্লোশনের ফলে পৃষ্ঠের স্তরটি এমন হারে চক্রাকারে লোড হয় যা ডালের মধ্যে পুনরুদ্ধার করার পলিমারের ক্ষমতাকে ছাড়িয়ে যায়। পৃষ্ঠে মাইক্রোক্র্যাক তৈরি হয় যা গর্তে একত্রিত হয়। প্রতিটি গর্ত ধীরে ধীরে গভীর হয় কারণ শকওয়েভ গর্তের নীচে ঘনীভূত হয়। ধাতুগুলির বিপরীতে, যা প্রাথমিকভাবে পৃষ্ঠ থেকে ওজন হ্রাস দেখাতে পারে, PFA পিটগুলি দ্রুত ভিতরের দিকে প্রচার করে কারণ পলিমার একবার শুরু হলে ক্র্যাক প্রচারের জন্য কম প্রতিরোধের প্রস্তাব দেয়। অতিস্বনক ক্লিনার থেকে ব্যর্থ PFA হিটারের ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপি স্ক্যান করা দেখায় 0.5-1.5 মিমি পিট গভীরতা 200-500 ঘন্টা পরে{16}}একটি সাধারণ 1.5-2.0 মিমি প্রাচীরের পুরুত্ব লঙ্ঘনের জন্য যথেষ্ট।
দ্রুত ক্ষতির জন্য ফ্রিকোয়েন্সি থ্রেশহোল্ড প্রায় 40 kHz। 40 kHz এর নিচে (সাধারণ পরিসর 20-40 kHz), ক্যাভিটেশন বুদবুদগুলি বড় (50-200 µm ব্যাস) এবং উচ্চ স্বতন্ত্র শক্তির সাথে বিস্ফোরিত হয় কিন্তু পুনরাবৃত্তির হার কম। PFA 20-40 kHz অতিস্বনক পরিষেবা 2,000-5,000 ঘন্টার জন্য বেঁচে থাকতে পারে শুধুমাত্র পৃষ্ঠের রুক্ষকরণ এবং ছোটখাটো পিটিং (0.1-0.3 মিমি গভীরতা) সহ। 40 kHz এর উপরে (সাধারণ ফ্রিকোয়েন্সি: 68 kHz, 80 kHz, 120 kHz, 170 kHz), বুদবুদের আকার 10-50 µm এ কমে যায়, কিন্তু ইমপ্লোশন ফ্রিকোয়েন্সি আনুপাতিকভাবে বৃদ্ধি পায়। ছোট বুদবুদগুলি PFA পৃষ্ঠের কাছাকাছি বিস্ফোরিত হয় কারণ তারা পৃষ্ঠের অসম্পূর্ণতায় আরও সহজে গঠন করে। উচ্চতর ইমপ্লোশন রেট (80 kHz প্রতি সেকেন্ডে 80,000) পলিমার সময়কে প্রভাবগুলির মধ্যে শিথিল হতে দেয় না, যা ত্বরিত ক্লান্তি ব্যর্থতার দিকে পরিচালিত করে।
ফ্রিকোয়েন্সি-নির্ভরশীল ক্ষতির হার
| অতিস্বনক ফ্রিকোয়েন্সি | সঙ্কুচিত হওয়ার সময় সাধারণ বাবলের আকার | প্রথম দৃশ্যমান পিটিং করার সময় (1.5 মিমি প্রাচীর) | ছিদ্র করার সময় (1.5 মিমি প্রাচীর) | PFA হিটারের জন্য প্রস্তাবিত? |
|---|---|---|---|---|
| 20 kHz (স্ট্যান্ডার্ড ক্লিনিং) | 100–200 µm | 500-1,000 ঘন্টা | 2,000-5,000 ঘন্টা | derating এবং পরিদর্শন সঙ্গে গ্রহণযোগ্য |
| 25 kHz | 80–150 µm | 400-800 ঘন্টা | 1,500-3,500 ঘন্টা | বিরতিহীন পরিষেবার জন্য গ্রহণযোগ্য |
| 28 kHz | 70–130 µm | 350-700 ঘন্টা | 1,200-3,000 ঘন্টা | প্রান্তিক; মাসিক পরিদর্শন |
| 35 kHz | 50–100 µm | 250-500 ঘন্টা | 800-2,000 ঘন্টা | ক্রমাগত অপারেশন জন্য সুপারিশ করা হয় না |
| 40 kHz (থ্রেশহোল্ড) | 40–80 µm | 150-300 ঘন্টা | 500-1,200 ঘন্টা | হিটার ঢাল না হলে এড়িয়ে চলুন |
| 68 kHz | 20–50 µm | 50-150 ঘন্টা | 150-500 ঘন্টা | কখনই ব্যবহার করবেন না |
| 80 kHz | 15–40 µm | 30-100 ঘন্টা | 100-300 ঘন্টা | কখনই ব্যবহার করবেন না |
| 120 kHz (উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি নির্ভুলতা পরিষ্কার) | 10–30 µm | 20-60 ঘন্টা | 50-150 ঘন্টা | কখনই ব্যবহার করবেন না |
| 170 kHz (ওয়েফার পরিষ্কার) | 8–20 µm | 10-40 ঘন্টা | 30-100 ঘন্টা | কখনই ব্যবহার করবেন না |
| 200–400 kHz (মেগা-সোনিক, নন-ক্যাভিটেটিং) | কোন গহ্বর নেই (শুধুমাত্র শাব্দিক স্ট্রিমিং) | পিটিং নেই | পিটিং নেই | নিরাপদ (এই ফ্রিকোয়েন্সিগুলিতে কোনও গহ্বর নেই) |
উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সিতে শারীরিক প্রক্রিয়া
40 kHz এর উপরে, দুটি প্রভাব PFA ক্ষতিকে ত্বরান্বিত করে। প্রথমটি হল ইনর্শিয়াল ক্যাভিটেশন (হিংসাত্মক বুদবুদের পতন) থেকে রূপান্তর যাকে কখনও কখনও "স্থিতিশীল ক্যাভিটেশন" বা "উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি ক্যাভিটেশন" বলা হয়, যেখানে বুদবুদগুলি দোদুল্যমান কিন্তু এখনও পৃষ্ঠের কাছাকাছি ভেঙে পড়ে। পতনের চাপ বেশি থাকে (100-1,000 বার), কিন্তু পতনটি পৃষ্ঠের অনেক কাছাকাছি ঘটে কারণ বুদবুদগুলি ছোট এবং পৃষ্ঠের ত্রুটিগুলিতে আরও সহজে নিউক্লিয়েট হয়। দ্বিতীয় প্রভাব হল "কুশনিং লেয়ার" এর হ্রাস। নিম্ন ফ্রিকোয়েন্সিতে, PFA পৃষ্ঠ কিছু শক শক্তি শোষণ করতে স্থিতিস্থাপকভাবে বিকৃত করতে পারে। 40 kHz-এর উপরে ফ্রিকোয়েন্সিতে, ইমপ্লোশনের মধ্যে সময় (80 kHz এ 12.5 মাইক্রোসেকেন্ড) পলিমারের শিথিলকরণ সময়ের চেয়ে কম (ঘরের তাপমাত্রায় PFA এর জন্য প্রায় 50-100 মাইক্রোসেকেন্ড)। পৃষ্ঠটি ক্রমাগত চাপযুক্ত অবস্থায় থাকে এবং স্থিতিস্থাপক শক্তি অপচয়ের পরিবর্তে জমা হয়। এই সঞ্চয় একটি ক্লান্তি ব্যর্থতার মোডের দিকে নিয়ে যায় যেখানে এটি অশ্রু না হওয়া পর্যন্ত পৃষ্ঠটি ক্রমান্বয়ে আরও সঙ্গতিপূর্ণ হয়ে ওঠে।
মেগা-সোনিক ফ্রিকোয়েন্সিতে (200 kHz থেকে বেশ কিছু MHz), ক্যাভিটেশন ঘটে না কারণ শাব্দ চাপ চক্রগুলি বুদ্বুদ নিউক্লিয়েশন এবং বৃদ্ধির জন্য খুব দ্রুত। পরিবর্তে, অ্যাকোস্টিক স্ট্রিমিং (বাল্ক ফ্লুইড মোশন) প্রাধান্য পায়। মেগা-সোনিক ক্লিনারগুলি পিএফএ হিটারগুলির জন্য নিরাপদ, যদিও এগুলি সাধারণত কম ফ্রিকোয়েন্সি ক্লিনার (তেল এবং দূষক অপসারণ) থেকে বিভিন্ন অ্যাপ্লিকেশনের (ওয়েফার থেকে কণা অপসারণ) জন্য ব্যবহৃত হয়।
প্রয়োজনীয় অতিস্বনক পরিষেবার জন্য প্রশমন কৌশল
যখন 40 kHz এর উপরে অতিস্বনক পরিষ্কারের প্রয়োজন হয় কিন্তু রাসায়নিক সামঞ্জস্যের জন্য একটি PFA হিটার পছন্দ করা হয়, তখন চারটি প্রশমন কৌশল নিযুক্ত করা যেতে পারে। প্রথমে, হিটারটিকে একটি পৃথক চেম্বারে বা সাম্পে ইনস্টল করুন যা সরাসরি অতিস্বনক ক্ষেত্রের সংস্পর্শে আসে না। একটি পাম্প দিয়ে হিটার চেম্বারের মাধ্যমে পরিচ্ছন্নতার দ্রবণটি পুনরায় চালু করুন; প্রবাহ cavitation এক্সপোজার ছাড়া গরম প্রদান করে. দ্বিতীয়ত, PFA হিটারের চারপাশে একটি ছিদ্রযুক্ত ধাতব ঢাল (2-3 মিমি ছিদ্রযুক্ত স্টেইনলেস স্টিল, 50% খোলা জায়গা) ব্যবহার করুন। পলিমারে পৌঁছানোর আগে ঢালটি ক্যাভিটেশন শক্তি শোষণ করে। যোগাযোগের ঘর্ষণ এড়াতে ঢালটি অবশ্যই বৈদ্যুতিকভাবে গ্রাউন্ডেড এবং PFA পৃষ্ঠ থেকে কমপক্ষে 5 মিমি অবস্থান করতে হবে। তৃতীয়ত, আল্ট্রাসনিক ক্লিনার শুধুমাত্র তখনই চালান যখন হিটারটি শক্তিহীন{11}} হয়৷ প্রক্রিয়াটি সিকোয়েন্স করুন: আল্ট্রাসোনিক্স বন্ধ করে পিএফএ হিটার ব্যবহার করে স্নানকে তাপমাত্রায় গরম করুন, তারপর হিটারটি বন্ধ করুন এবং পরিষ্কারের জন্য আল্ট্রাসোনিক চালু করুন। এই পদ্ধতিটি গহ্বরের ক্ষতি দূর করে কারণ অতিস্বনক এক্সপোজারের সময় হিটারটি কাজ করে না (যদিও প্যাসিভ পিএফএ এখনও কিছু ক্ষয় অনুভব করে)। চতুর্থ, 40-80 kHz এর পরিবর্তে একটি নিম্ন ফ্রিকোয়েন্সি আল্ট্রাসনিক ক্লিনার (20-35 kHz) নির্বাচন করুন, যদি পরিষ্কার করার অ্যাপ্লিকেশন অনুমতি দেয়। পরিষ্কার করার কার্যকারিতা ফ্রিকোয়েন্সিগুলির মধ্যে আলাদা, তবে অনেক অ্যাপ্লিকেশনের জন্য 28 kHz গ্রহণযোগ্য PFA স্থায়িত্ব সহ পর্যাপ্ত পরিচ্ছন্নতার ব্যবস্থা করে।
উপসংহার: 40 kHz এর উপরে আল্ট্রাসনিক ক্লিনার সহ PFA হিটার কখনই ব্যবহার করবেন না
PFA হিটারগুলি কখনই 40 kHz-এর উপরে কাজ করে এমন অতিস্বনক ক্লিনারগুলির সাথে ব্যবহার করা উচিত নয় কারণ উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি ক্যাভিটেশনের ফলে পৃষ্ঠে দ্রুত পিটিং এবং প্রাচীর ছিদ্র হয়, সাধারণত 100-500 ঘন্টার মধ্যে। ছোট বুদবুদের আকার এবং 68 kHz, 80 kHz এবং 120 kHz এর মতো ফ্রিকোয়েন্সিতে উচ্চ ইমপ্লোশন ফ্রিকোয়েন্সি ক্রমবর্ধমান ক্লান্তি ক্ষতির সৃষ্টি করে যা PFA এর শকগুলির মধ্যে পুনরুদ্ধার করার ক্ষমতাকে ছাড়িয়ে যায়। 20-40 kHz এ অতিস্বনক পরিষ্কারের জন্য, PFA হিটারগুলি সতর্কতার সাথে ব্যবহার করা যেতে পারে-2,000-5,000 ঘন্টা জীবন প্রত্যাশা করে-কিন্তু পিটিংয়ের জন্য নিয়মিত ভিজ্যুয়াল পরিদর্শন (মাসিক) প্রয়োজন৷ যে কোনো অতিস্বনক অ্যাপ্লিকেশনের জন্য সবচেয়ে নিরাপদ পদ্ধতি হল একটি পৃথক রিসার্কুলেশন চেম্বারের মাধ্যমে অতিস্বনক ক্ষেত্র থেকে PFA হিটারকে বিচ্ছিন্ন করা। 200 kHz-এর উপরে মেগা-সোনিক ফ্রিকোয়েন্সিগুলি নিরাপদ কারণ তারা গহ্বর তৈরি করে না। তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণের সাথে অতিস্বনক পরিষ্কারের জন্য সরঞ্জামগুলি নির্দিষ্ট করা ইঞ্জিনিয়ারদের হয় 40 kHz এর নীচে একটি হিটার ফ্রিকোয়েন্সি নির্বাচন করা উচিত, হিটারটিকে আলাদা করা উচিত, বা একটি ধাতব হিটার (টাইটানিয়াম বা স্টেইনলেস স্টীল) চয়ন করা উচিত যা PFA এর চেয়ে ভাল গহ্বরের ক্ষয় প্রতিরোধ করে। আকস্মিক PFA ব্যর্থতা, তরল দূষণ এবং বৈদ্যুতিক বিপদের ঝুঁকির জন্য একটি একক-ট্যাঙ্কের অতিস্বনক হিটার সংমিশ্রণের সুবিধার মূল্য নেই৷
