超聲波清洗技術(shù)的基本原理可以看作是利用超聲波場(chǎng)產(chǎn)生的巨大力來(lái)促進(jìn)一系列物理化學(xué)變化的方法，以達(dá)到清洗介質(zhì)協(xié)同清洗的目的。

當(dāng)高頻振動(dòng)高于聲波(28~40 kHz)傳輸?shù)角鍧嵔橘|(zhì)時(shí)，液體介質(zhì)在高頻振動(dòng)作用下產(chǎn)生幾乎真空的空泡。在相互碰撞、合并和消散的過(guò)程中，液體局部壓力可以瞬間產(chǎn)生數(shù)千個(gè)大氣壓。如此大的壓力使周圍材料發(fā)生一系列物理化學(xué)變化。這種效應(yīng)被稱為‘空化’：

1.空化能破壞物質(zhì)分子的化學(xué)池鍵，引起各種物理變化(溶解、吸附、乳化、分散)和化學(xué)變化(氧化、還原、分解、組合等)。

2.當(dāng)空泡的固有頻率等于超聲波頻率時(shí)，可以產(chǎn)生共振，并在諧振腔氣泡中積累大量熱能，這足以破壞周圍物質(zhì)的化學(xué)鍵，引起物理化學(xué)變化。

3.空泡形成時(shí)，兩個(gè)氣泡壁之間存在較大的電位差，導(dǎo)致空泡的活化和周圍物質(zhì)的活化，從而引起物質(zhì)的物理化學(xué)變化。

超聲場(chǎng)為清洗提供了很大的能量，但也需要化學(xué)洗液作為介質(zhì)。一般化學(xué)洗液分為兩大類，一類是有機(jī)溶劑，主要溶解在粘合劑（瀝青，松香等），防護(hù)材料（瀝青，樹脂等）等有機(jī)物中；），并根據(jù)溶解度相近的化學(xué)原理研磨潤(rùn)滑油，在光學(xué)清洗中，Z初使用三氯乙烯，芳香烴，氟利昂等作為清洗劑，這些物質(zhì)雖然溶解度較強(qiáng)，但有的易揮發(fā)，有毒，有的對(duì)大氣臭氧層有破壞作用，逐漸被禁用。目前國(guó)內(nèi)使用上述物質(zhì)的一些改良產(chǎn)物或某些烴類作為溶劑。目前，另一類清洗劑是水性清洗劑，主要由表面活性劑組成。其清洗原理簡(jiǎn)單地說(shuō)是因?yàn)楸砻婊钚詣┓肿咏Y(jié)構(gòu)中同時(shí)含有親脂親水基團(tuán)，具有極性和結(jié)構(gòu)不對(duì)稱的特點(diǎn)。

那么，在光學(xué)冷加工中，超聲波清洗是如何達(dá)到清洗目的的呢？一般來(lái)說(shuō)，清洗過(guò)程主要是以干燥來(lái)命名的。例如，ipa工藝指的是用ipa(異丙醇)蒸汽脫水干燥的清洗工藝，純水工藝指的是用熱純水慢拉干燥或用冷純水旋轉(zhuǎn)干燥的清洗工藝。當(dāng)然，還有其他命名方法。經(jīng)過(guò)不斷的變化和發(fā)展，ipa工藝和純水工藝是光學(xué)冷加工的主要清洗工藝。

Ipa工藝包括四個(gè)過(guò)程：洗滌、漂洗、脫水和干燥。

因?yàn)橄礈爝^(guò)程分為溶劑清洗和水基清洗，所以有不同的過(guò)程：溶劑清洗、溶劑蒸汽干燥和水基清洗；也有先進(jìn)行溶劑清洗，然后用乳化劑溶解溶劑，再進(jìn)行水基清洗的情況。顯然，后者流動(dòng)更順暢、更緊湊，并且設(shè)備要求簡(jiǎn)單。清洗后，鏡片表面不會(huì)有結(jié)合力強(qiáng)的污垢，只有一些清潔劑和松散污垢的混合物。

眾所周知，無(wú)機(jī)光學(xué)玻璃是一種沒(méi)有固定分子結(jié)構(gòu)的過(guò)冷熔融物質(zhì)，其結(jié)構(gòu)式可以描述為由二氧化硅和一些金屬氧化物形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。它的骨架結(jié)構(gòu)是高鍵能的硅氧共價(jià)鍵，外圍是氧和低鍵能的金屬離子形成的離子鍵，容易斷裂。在洗滌過(guò)程中，由于超聲波場(chǎng)和化學(xué)洗滌劑的共同作用，一些硅氧鍵含量低或外圍鍵能極小的材料在洗滌過(guò)程中容易發(fā)生變化，導(dǎo)致洗滌不良效果。因此，選擇溫和的洗液、合適的洗液濃度、溫度、超聲波功率和清洗時(shí)間對(duì)保證鏡片的清洗質(zhì)量非常重要。

用流動(dòng)的水溶解和去除清洗過(guò)的鏡片表面的洗液和污垢的過(guò)程叫做沖洗。影響漂洗效果的因素有：洗液的漂洗性能、漂洗水的純度、溫度和流動(dòng)性、超聲波頻率等。一般情況下，電導(dǎo)率為0.1s/m的純水可以滿足40khz和常溫下的漂洗要求。

沖洗后，鏡片表面的清潔度應(yīng)與沖洗水的清潔度一致。加入ipa 進(jìn)入后，雖然ipa可以與純水無(wú)限混溶，但在超聲波的作用下，這種混溶可以更快、更徹底地進(jìn)行，使鏡片表面的狀態(tài)與混溶后的ipa相同。這個(gè)過(guò)程叫做脫水。因此，影響脫水的主要因素是異丙醇純度、超聲波頻率和脫水時(shí)間。一般來(lái)說(shuō)，異丙醇的ZD濃度高于97%。

脫水透鏡進(jìn)入在異丙醇蒸汽罐中干燥。蒸汽罐的結(jié)構(gòu)一般如下：罐身下部是ipa液體，周圍是高沸點(diǎn)油加熱腔，上部是一個(gè)由幾圈冷凝管圍成的冷凝區(qū)，循環(huán)冷水由冷水機(jī)組提供，鏡頭由鏈條驅(qū)動(dòng)支架驅(qū)動(dòng)在干燥罐內(nèi)運(yùn)行。干燥的原理和過(guò)程如下：蒸汽罐ipa在高溫油的加熱下沸騰，蒸汽上升進(jìn)入到冷凝區(qū)，在冷凝區(qū)形成濃度和溫度相對(duì)穩(wěn)定的蒸汽區(qū)。當(dāng)表面帶有液體ipa的鏡片進(jìn)入脫水時(shí)，蒸汽區(qū)的蒸汽在低溫鏡片表面冷凝液化，像淋浴一樣沖洗鏡片表面。當(dāng)鏡頭表面溫度和蒸汽溫度相同時(shí)，液體ipa不再附著，但所有轉(zhuǎn)化都是ipa。這時(shí)，透鏡被支架驅(qū)動(dòng)上升回到冷凝區(qū)。在這個(gè)過(guò)程中，透鏡表面的ipa蒸汽由于溫度降低而冷凝和液化。一些液化的ipa在表面張力和重力的作用下離開鏡片，一些在夾具散熱時(shí)從鏡片表面揮發(fā)。在上述過(guò)程之后，透鏡表面被干燥。可以看出，影響干燥的因素很多：異丙醇純度、干燥位置、鏈條提升速度、冷水機(jī)水溫、冷凝行程長(zhǎng)度、干燥時(shí)間、夾具材料和形狀的選擇等。

以上是ipa流程四個(gè)流程的簡(jiǎn)要介紹。純水工藝包括三個(gè)過(guò)程：清洗、漂洗和干燥。洗滌和漂洗與ipa過(guò)程相同，不會(huì)重復(fù)。

在一定的高溫下，電阻率大于15m的純水的表面張力可以達(dá)到ZD值，沖洗后的透鏡浸入其中，表面不被潤(rùn)濕。當(dāng)傾斜并慢慢抬起時(shí)，由于表面張力很大。純水在表面迅速收縮成球體并離開鏡片，脫水的鏡片在過(guò)濾的熱空氣下干燥。因此，水的純度、溫度、慢拉速度、工件的傾斜度和熱空氣的清潔度對(duì)干燥有很大的影響。

冷純水干燥過(guò)程非常簡(jiǎn)單：將經(jīng)過(guò)純水漂洗的鏡片放入離心干燥機(jī)中，當(dāng)工件處于平衡狀態(tài)時(shí)，啟動(dòng)干燥機(jī)，利用離心分離原理將鏡片表面的純水分離干燥，可以滿足低要求效果的鏡片，節(jié)省ipa和空間。但是烘干機(jī)的平衡性能非常高。

以上是光學(xué)冷加工中超聲波清洗過(guò)程的簡(jiǎn)要介紹。工藝的載體是設(shè)備，設(shè)計(jì)合理、性能穩(wěn)定的超聲波清洗機(jī)可以充分發(fā)揮超聲波清洗工藝的優(yōu)勢(shì)。