DE19729609A1 - Vorrichtung zum Messen der Stärke von Ultraschallwellen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen der Stärke von Ultraschallwellen in einem Reinigungsbehälter, mit der insbesondere die Stärke von Ultraschallwellen an verschiede­ nen Stellen im Reinigungsbehälter genau gemessen werden kann.

Während der Herstellung einer Kathodenstrahlröhre wird im allgemeinen eine Lochmaske gereinigt. Die zu reinigende Maske wird in einen Reinigungsbehälter eingebracht und es werden Ul­ traschallwellen erzeugt. Die durch die Ultraschallwellen ver­ ursachten Schwingungen reinigen die Maske. Fig. 1 der zugehöri­ gen Zeichnung zeigt den Aufbau eines herkömmlichen mit Ultra­ schallwellen arbeitenden Reinigungsbehälters. Wie es in Fig. 1 dargestellt ist, ist eine Membran 11 mit einer Vielzahl von Schwingern 12 in der Nähe des Bodens des Reinigungsbehälters 10 angeordnet und schwingt die Membran 11 nach Maßgabe der Schwin­ gungen der Schwinger 12, so daß Ultraschallwellen erzeugt wer­ den.

Fig. 2 der zugehörigen Zeichnung zeigt eine Phase einer durch die Schwingung der Membran 11 erzeugten Ultraschallwelle. Die Ultraschallwellen, die von der Membran 11 einer Schallquelle nach Maßgabe der Charakteristiken der Schwinger 12 erzeugt wer­ den, werden somit an einer Wasseroberfläche 20 reflektiert und nehmen die Form einer stehenden Welle mit einem Bauch 21 und einem Knoten 22 an. Die Stärke der Ultraschallwellen ist am Bauch 21 am größten und am Knoten 22 an kleinsten. Ein zu reini­ gender Gegenstand, der nicht dargestellt ist und im Reinigungs­ behälter 10 von Fig. 1 angeordnet wird, wird somit am Bauch 21 der Welle gut und am Knoten 22 schlecht gereinigt. Die Bereiche schlechter Reinigung haben einen nachteiligen Einfluß auf die Zuverlässigkeit der Reinigung der Maske. Es ist daher wichtig, die Stellen jedes Bauches 21 und jedes Knotens 22 genau zu mes­ sen. Die Stelle eines Bauches 21 und eines Knotens 22 läßt sich dadurch ermitteln, daß die Stärke der Ultraschallwellen in ver­ tikaler Richtung bezüglich der Wasseroberfläche gemessen wird.

Die Charakteristiken jedes Schwingers 22 können weiterhin verschieden sein. Die Stärke der Ultraschallwellen kann somit auch in derselben Ebene parallel zur Wasseroberfläche 20 ver­ schieden sein. Es ist jedoch nicht einfach, die Stärke von Ul­ traschallwellen an jeder Stelle genau zu messen.

In herkömmlicher Weise wird die Stärke von Ultraschallwel­ len in einem Reinigungsbehälter nach mathematischen und physika­ lischen theoretischen Überlegungen berechnet. Das heißt, daß der Abstand zwischen der Membran der Schallquelle und der Wasser­ oberfläche gemessen wird und die Stärke der Ultraschallwellen nach der Theorie stehender Wellen auf der Grundlage des gemesse­ nen Abstandes berechnet wird. Das Ergebnis der Berechnung ist jedoch theoretisch, so daß es die tatsächliche Stärke der Ul­ traschallwellen nicht genau wiedergibt.

Ein Verfahren zum Messen der tatsächlichen Stärke von Ul­ traschallwellen besteht darin, ein Stück einer Aluminiumfolie in den Reinigungsbehälter einzubringen, Ultraschallwellen zu erzeu­ gen und dann die Reinigung der Aluminiumfolie zu beobachten, um dadurch die Stärke der Ultraschallwellen zu messen. Das heißt, daß an einem Teil der Aluminiumfolie, an dem die Stärke der Ul­ traschallwellen groß ist, feine Löcher oder Abnutzungen an der Folie beobachtet werden können, und an einem Teil der Alumini­ umfolie, an dem die Stärke der Ultraschallwellen niedrig ist, erkennbar keine Änderung auftritt.

Bei dem obigen Verfahren kann allerdings die Position der Aluminiumfolie nicht genau festgelegt werden, so daß die Stärke der Ultraschallwellen nicht genau an jeder Stelle gemessen wer­ den kann. Durch die Messung mit einem Stück Aluminiumfolie kann darüber hinaus die Verteilung der Stärken an jeder Stelle im Reinigungsbehälter nicht ermittelt werden.

Durch die Erfindung soll daher ein Vorrichtung zum Messen der Stärke von Ultraschallwellen mit einer Vielzahl von Alumini­ umfolien geschaffen werden, mit der genau die Verteilung der Stärke von Ultraschallwellen an jeder Stelle in einem Reini­ gungsbehälter gemessen werden kann.

Dazu umfaßt die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Messen der Stärke von Ultraschallwellen, die von einer Membran in einem Reinigungsbehälter erzeugt werden, einen Rahmen mit Stangen, die jeder Seite eines Hexaeders entsprechen, und mehrere Alumini­ umfolien, die in einem regelmäßigem Abstand voneinander und senkrecht zu vier parallelen Stangen des Rahmens angeordnet sind.

Vorzugsweise sind die Aluminiumfolien lösbar am Rahmen angebracht.

Es ist weiterhin bevorzugt, Hilfsrahmen zum Halten der äußeren Ränder der Aluminiumfolien vorzusehen.

Die Aluminiumfolien sind insbesondere in einem regelmäßigen Abstand von 1/6 der Wellenlänge der von der Membran erzeugten Ultraschallwellen angeordnet.

Im folgenden wird anhand der zugehörigen Zeichnung ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 in einer Seitenansicht den Aufbau eines herkömmli­ chen Ultraschallreinigungsbehälters,

Fig. 2 die Phase einer Ultraschallwelle, die von einer Membran erzeugt wird,

Fig. 3 in einer perspektivischen Ansicht das Ausführungs­ beispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Messen der Stärke von Ultraschallwellen und

Fig. 4 die Arbeitsweise des in Fig. 3 dargestellten Aus­ führungsbeispiels.

Die in Fig. 3 dargestellte Vorrichtung zum Messen der Stär­ ke von Ultraschallwellen in einem Reinigungsbehälter weist einen Rahmen 30 mit zwölf Stangen oder Streben 31 auf, die allen Sei­ ten eines Hexaeders entsprechen. Mehrere Aluminiumfolien 32 sind im Rahmen 30 angeordnet und in einem bestimmten regelmäßigen Ab­ stand voneinander senkrecht zu den Stangen 31a, 31b, 31c und 31d vorgesehen, die parallel zueinander verlaufen.

Jede Aluminiumfolie 32 ist durch einen Hilfsrahmen 33 fest­ gelegt, der die äußeren Ränder der Aluminiumfolien 32 einwickelt und hält. Die Hilfsrahmen 33 sind lösbar in Nuten 34 eingesetzt, die in den Stangen 31a, 31b, 31c, 31d in bestimmten regelmäßigen Abständen ausgebildet sind, wodurch die Aluminiumfolien 32 im Rahmen 30 angeordnet werden.

Vorzugsweise ist der regelmäßige Abstand G zwischen den Aluminiumfolien 32 gleich 1/6 der Wellenlänge λ der Ultraschall­ wellen, dieser Abstand G ist allerdings darauf nicht beschränkt.

Die oben beschriebene Vorrichtung zum Messen der Stärke von Ultraschallwellen wird gemäß Fig. 4 in einen Reinigungsbehälter 40 eingebracht, um die Stärke der Ultraschallwellen zu messen. Eine Reinigungslösung 41 wird in den Reinigungsbehälter 40 ein­ gefüllt und eine Membran 42 mit einer Vielzahl von Schwingern 43 wird in der Nähe des Bodens des Reinigungsbehälters 40 angeord­ net. Vorzugsweise wird die Vorrichtung zum Messen der Stärke der Ultraschallwellen im Reinigungsbehälter 40 so angeordnet, daß die Aluminiumfolien 32 senkrecht zur Membran 42 verlaufen.

Es ist bevorzugt, daß die horizontale Schnittfläche des Rahmens 30 der Fläche der Membran 42 entspricht. Dementsprechend kann die Anzahl an Aluminiumfolien 32 nach Maßgabe der Größe der Membran 42 und der Wellenlänge der Ultraschallwellen bestimmt sein, die von der Membran 42 erzeugt werden.

In einem Zustand, in dem die Vorrichtung zum Messen der Stärke von Ultraschallwellen im Reinigungsbehälter 40 angeordnet ist, wird die Membran 42 durch die Schwinger 43 in Schwingung versetzt, um dadurch Ultraschallwellen zu erzeugen. Die Ultra­ schallwellen bilden die oben beschriebenen stehenden Wellen und es erfolgt ein guter Reinigungsvorgang an den Bäuchen 21 der Wellen in Fig. 1 und nur ein schwacher Reinigungsvorgang an den Knoten 22 der Welle in Fig. 1. Nach Maßgabe der Verteilung der Stärke der Ultraschallwellen, die von der Membran 42 erzeugt werden, wird die Aluminiumfolie 32 der Vorrichtung gereinigt. An einem Teil der Aluminiumfolie 32, der den Bäuchen 21 der Ultra­ schallwellen entspricht, ist die Reinigung so stark, daß feine Löcher gebildet werden und an einem Teil der Aluminiumfolie 32, der einem Knoten 22 der Ultraschallwelle entspricht, ist die Reinigung schwach. Die Ergebnisse dieser Reinigung zeigen sich an allen Aluminiumfolien 32.

Nach einer bestimmten Zeit wird die Vorrichtung zum Messen der Stärke der Ultraschallwellen aus dem Reinigungsbehälter 42 herausgenommen, woraufhin jede Aluminiumfolie 32 abgenommen und hinsichtlich der erfolgten Reinigung an jeder Folie überprüft wird, um die Verteilung der Stärke der Ultraschallwellen zu bestimmen. Teile der Aluminiumfolien 32 mit vielen Löchern zei­ gen einen starken Reinigungsvorgang und Teile, an denen der Anfangszustand beibehalten ist oder an dem sich kleine Teilchen angesammelt haben, zeigen einen schwachen Reinigungsvorgang. Die kleinen Teilchen sind von den stark gereinigten Teilen der Alu­ miniumfolie 32 entfernt worden.

Die Verteilung der Löcher und Teilchen an der Aluminiumfo­ lie 32 ist durchgehend, so daß eine durchgehende Verteilung der Stärke der Ultraschallwellen erfaßt werden kann. Dabei wird ein Stück Aluminiumfolie 32 analysiert, um die vertikale Verteilung der Stärke der Ultraschallwellen zu erhalten und werden die Analysen alle Aluminiumfolien 32 zusammengeführt, um auch die horizontale Verteilung der Stärke der Ultraschallwellen zu bil­ den.

Wie es oben beschrieben wurde, wird bei der Vorrichtung zum Messen der Stärke von Ultraschallwellen der Reinigungszustand einer Vielzahl von Aluminiumfolien senkrecht zur Membran ge­ prüft, um dadurch die Verteilung der nacheinander auftretenden Stärken der Ultraschallwellen an jeder Stelle zu messen. Die Aluminiumfolien sind abnehmbar an einem Rahmen befestigt, so daß sie leicht benutzt und gewartet werden können, und die Stärke der Ultraschallwellen kann mit niedrigen Kosten gemessen werden.

Claims (7)

1. Vorrichtung zum Messen der Stärke von Ultraschallwellen, die von einer Membran in einem Reinigungsbehälter erzeugt wer­ den, gekennzeichnet durch
einen Rahmen (30) mit Stangen (31), die allen Seiten eines Hexaeders entsprechen, und
mehrere Aluminiumfolien (32), die in einem bestimmten rege­ lemäßigen Abstand voneinander und senkrecht zu vier parallelen Stangen (31) des Rahmens (30) angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumfolien (32) abnehmbar am Rahmen (30) angebracht sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Hilfs­ rahmen (33) zum Halten der äußeren Ränder der Aluminiumfolien (32).

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Nuten (34) in bestimmten regelmäßigen Abständen an den vier parallelen Stangen (31) angebracht sind und die Hilfsrahmen (33) lösbar in die Nuten (34) eingepaßt sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (34) in einem regelmäßigen Abstand von 1/6 der Wellen­ länger der Ultraschallwellen angeordnet sind, die von der Mem­ bran (42) erzeugt werden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumfolien (32) in einem regelmäßigen Abstand von 1/6 der Wellenlänge der Ultraschallwellen angeordnet sind, die von der Membran (42) erzeugt werden.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die horizontale Schnittfläche des Rahmens (30) der Fläche der Membran (42) entspricht.