Funktionsweise

Der Ultraschallgenerator wandelt die vom Netz gelieferte Wechselspannung von 50/60 Hz in eine Frequenz um, die der Betriebsfrequenz des Transducers entspricht. Üblich sind Frequenzen zwischen 20 kHz und 4 MHz. Die so gewonnene elektrische Energie wird über eine abgeschirmte Leitung dem Transducer zugeführt. Der Transducer wandelt diese elektrische Energie in mechanische Schallschwingungen um.

Durch diese Schallschwingungen entsteht in der Flüssigkeit abwechselnd eine Überdruck- bzw. eine Unterdruckphase. Hierdurch wird der physikalische Effekt der Kavitation hervorgerufen. Um die Kavitationsblasen herum entstehen durch das knallartige Implodieren hohe örtliche Drücke, sowie starke Turbulenzen und Strömungen (Jets) in der Flüssigkeit.

Diese Ereignisse sind die eigentlichen Kriterien, die zum Ablösen von Schmutzpartikeln auf einer Substratoberfläche führen.

Bei einer Ultraschallfrequenz von z. B. 25 kHz entstehen kurzzeitig Temperaturen von über 5000°C (Bedingungen wie auf der Sonnenoberfläche) und Drücke bis 500 bar. Diese hohen Temperaturen und Drücke können fragile Strukturen zerstören. Bei höheren Frequenzen, z.B. im Megaschall-Bereich (400 kHz bis 5 MHz), ist die Kavitationswirkung entsprechend geringer und fragile Strukturen werden weniger oder nicht geschädigt (Details zum Frequenzvergleich siehe unten).

Vielfach vergrößerte Kavitationsblase bei einer Frequenz von ca. 25 kHz zum Zeitpunkt der Implosion

Weiterführende Informationen

Weitere Erläuterungen zum Thema Megaschall und dessen Einsatz vor allem in der Halbleiterindustrie sind im folgenden LinkedIn-Artikel beschrieben (in Englisch):

"Is Megasonic cleaning the new ultrasonic cleaning?"