अल्ट्रासोनिक सफाई

अल्ट्रासोनिक सफाई एक प्रक्रिया है जो सफाई प्रभाव के साथ तरल पदार्थ को उत्तेजित करने के लिए अल्ट्रासाउंड (सामान्यतः 20 से 40 kHz तक) का उपयोग करती है। अल्ट्रासोनिक सफाई 0.5 लीटर (0.13 यूएस गैलन) से कम की आंतरिक मात्रा वाली छोटी डेस्कटॉप इकाइयों से लेकर 1,000 लीटर (260 यूएस गैलन) तक की मात्रा वाली बड़ी औद्योगिक इकाइयों तक विभिन्न आकारों में आते हैं।

अल्ट्रासोनिक सफाई मशीन का सिद्धांत अल्ट्रासोनिक आवृत्ति स्रोत की ध्वनि ऊर्जा को ट्रांसड्यूसर के माध्यम से यांत्रिक दोलन में परिवर्तित करना है। अल्ट्रासोनिक तरंग द्वारा उत्पन्न दोलन को सफाई टैंक की दीवार के माध्यम से सफाई तरल में प्रेषित किया जाता है, जिससे टैंक में तरल में सूक्ष्म बुलबुले ध्वनि तरंग की क्रिया के अनुसार दोलन कर सकें, वस्तु की सतह पर मैल सोखने को नष्ट और अलग कर सकें।

साफ की जा रही वस्तु के आधार पर प्रक्रिया बहुत तेजी से मैले वस्तु को मिनटों में पूरी तरह से साफ कर सकती है। अन्य स्थितियों में सफाई धीमी हो सकती है और 30 मिनट से अधिक समय ले सकती है।

अल्ट्रासोनिक सफाई का उपयोग कई अलग-अलग प्रकार की वस्तुओं को साफ करने के लिए किया जाता है, जिसमें आभूषण, वैज्ञानिक मानक, लेंस (प्रकाशिकी) और अन्य ऑप्टिकल भागों, घड़ियां, दंत चिकित्सा और शल्य चिकित्सा उपकरण, उपकरण, सिक्के, फ़ाउंटेन पेन, गोल्फ क्लब, मछली पकड़ने की रील , विंडो ब्लाइंड्स, आग्नेयास्त्र घटक, कार ईंधन इंजेक्टर, संगीत वाद्ययंत्र, ग्रामोफोन रिकॉर्ड, औद्योगिक मशीन के पुर्जे और इलेक्ट्रॉनिक उपकरण सम्मिलित हैं। इनका उपयोग कई आभूषण कार्यशालाओं, घड़ीसाजों के प्रतिष्ठानों, इलेक्ट्रॉनिक मरम्मत कार्यशालाओं और वैज्ञानिक प्रयोगशालाएँ में किया जाता है।

इतिहास
दशकों से औद्योगिक रूप से अल्ट्रासोनिक सफाई का उपयोग विशेष रूप से जटिल आकार के हिस्सों और/या छोटे जटिल छिद्रों/गैलरी को साफ करने और सतह उपचार प्रक्रियाओं में तेजी लाने के लिए किया जाता है।

ऐसा प्रतीत होता है कि अल्ट्रासोनिक सफाई पहले के कई आविष्कारों के प्राकृतिक विकास के रूप में विकसित हुए थे, जो पदार्थों को हिलाने और मिश्रण करने के लिए दोलन का उपयोग करते थे, और इस प्रकार अल्ट्रासोनिक सफाई का कोई स्पष्ट आविष्कारक नहीं है।, रिकॉर्ड पर सबसे पहला पेटेंट है जो विशेष रूप से अल्ट्रासोनिक सफाई शब्द का उपयोग करता है, चूंकि पहले के पेटेंट "तीव्र गतिविधि," "उपचार" और "पॉलिशिंग जैसे " के लिए अल्ट्रासाउंड के उपयोग का उल्लेख करते हैं।

1950 के मध्य तक संयुक्त राज्य में कम से कम तीन अल्ट्रासोनिक सफाई निर्माता और यूनाइटेड किंगडम में दो स्थापित थे; और 1970 के दशक तक औद्योगिक और घरेलू उपयोग के लिए अल्ट्रासोनिक सफाई व्यापक रूप से स्थापित हो गए थे।

प्रक्रिया विशेषताएँ
अल्ट्रासोनिक सफाई एक तरल को उत्तेजित करने के लिए उच्च आवृत्ति दबाव (ध्वनि) तरंगों से प्रेरित गुहिकायन बुलबुले का उपयोग करती है। गतिविधि धातु, प्लास्टिक, कांच, रबर और सिरेमिक जैसे सबस्ट्रेट्स का पालन करने वाले दूषित पदार्थों पर उच्च बल उत्पन्न करता है। यह क्रिया अंधे छिद्रों, दरारों और खांचों में भी प्रवेश करती है। अभिप्राय ठोस सतहों पर कसकर पालन करने वाले या एम्बेडेड संदूषण के सभी निशानों को पूरी तरह से हटाने का है। संदूषण के प्रकार और वर्कपीस के आधार पर पानी या अन्य विलायक का उपयोग किया जा सकता है। दूषित पदार्थों में धूल, गंदगी, तेल, रंजक, जंग, ग्रीस, शैवाल, कवक, बैक्टीरिया, लाइम स्केल, पॉलिशिंग यौगिक, फ्लक्स एजेंट, उंगलियों के निशान, कालिख मोम और मोल्ड रिलीज एजेंट, जैविक मिट्टी जैसे रक्त, और इतने पर सम्मिलित हो सकते हैं। अल्ट्रासोनिक सफाई का उपयोग वर्कपीस आकार, आकार और सामग्रियों की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए किया जा सकता है, और सफाई से पहले भाग को अलग करने की आवश्यकता नहीं हो सकती है।

सफाई प्रक्रिया के समय वस्तुओं को उपकरण के तल पर नहीं रखा जाना चाहिए, क्योंकि यह विलायक के संपर्क में न आने वाली वस्तु के भाग पर गुहिकायन होने से रोकता है।

डिजाइन और संचालन सिद्धांत
अल्ट्रासोनिक सफाई में, साफ की जाने वाली वस्तु को उपयुक्त समाधान (एक जलीय या कार्बनिक विलायक में, आवेदन के आधार पर) वाले कक्ष में रखा जाता है। जलीय सफाई में, पृष्ठसक्रियकारक (जैसे, कपड़े धोने का डिटर्जेंट) अधिकांश तेल और ग्रीस जैसे गैर-ध्रुवीय यौगिकों के विघटन की अनुमति देने के लिए जोड़ा जाता है। चेंबर में बनाया गया एक अल्ट्रासाउंड जनरेटिंग ट्रांसड्यूसर, या द्रव में उतारा जाता है, अल्ट्रासोनिक आवृत्ति पर दोलन करने वाले विद्युत सिग्नल के साथ कंसर्ट में आकार बदलकर द्रव में अल्ट्रासोनिक तरंगें उत्पन्न करता है। यह टैंक के तरल में संपीड़न तरंगें बनाता है जो तरल को 'फाड़' देता है, जिससे लाखों सूक्ष्म 'शून्य'/'आंशिक वैक्यूम बुलबुले' (गुहिकायन) निकल जाते हैं। 5,000 K और 135 MPa के क्रम पर भारी ऊर्जा तापमान और दबाव के साथ ये बुलबुले ढह जाते हैं चूंकि, वे इतने छोटे होते हैं कि वे सतह की गंदगी और दूषित पदार्थों को साफ करने और हटाने के अतिरिक्त और कुछ नहीं करते हैं। उच्च आवृत्ति, गुहिकायन बिंदुओं के बीच छोटे नोड्स, जो अधिक जटिल विवरण की सफाई की अनुमति देता है।

ट्रांसड्यूसर सामान्यतः पीजोइलेक्ट्रिसिटी होते हैं (उदाहरण के लिए लेड जिरकोनेट टाइटेनेट (पीजेडटी), बेरियम टाइटेनेट, आदि के साथ बनाया जाता है), किन्तु कभी-कभी चुंबकीय विरूपण होते हैं। अल्ट्रासोनिक गतिविधि के साथ, कई उद्योगों में सफाई के रूप में अधिकांश कठोर रसायनों की आवश्यकता नहीं होती है, या बहुत कम सांद्रता में उपयोग की जाती है। अल्ट्रासोनिक्स का उपयोग औद्योगिक सफाई के लिए किया जाता है, और कई चिकित्सा और दंत चिकित्सा विधियों और औद्योगिक प्रक्रियाओं में भी इसका उपयोग किया जाता है।

सफाई समाधान
कुछ परिस्थितियों में सादे पानी के साथ अल्ट्रासोनिक सफाई का उपयोग किया जा सकता है, किन्तु ज्यादातर स्थितियों में एक सफाई एजेंट का उपयोग किया जाता है। यह समाधान अल्ट्रासोनिक सफाई की प्रभावशीलता को अधिकतम करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। प्राथमिक विलायक पानी या हाइड्रोकार्बन (ऐतिहासिक रूप से, जहरीले सॉल्वैंट्स जैसे कार्बन टेट्राक्लोराइड और 1,1,1-ट्राइक्लोरोइथेन का औद्योगिक रूप से उपयोग किया जाता था, किन्तु इसे चरणबद्ध विधि से समाप्त कर दिया गया है ) हो सकता है। कई सूत्रीकरण हैं, जो साफ किए जा रहे वस्तु और संदूषण (उदाहरण के लिए, धातु की कमी, मुद्रित परिपथ बोर्डों की सफाई, जैविक सामग्री को हटाने आदि) के प्रकार पर निर्भर करते हैं।

सतह के दबाव को कम करने से गुहिकायन बढ़ जाता है, इसलिए समाधान में सामान्यतः एक अच्छा गीला एजेंट (सर्फैक्टेंट) होता है। जलीय सफाई समाधानों में डिटर्जेंट, वेटिंग एजेंट और अन्य घटक होते हैं, जिनका सफाई प्रक्रिया पर बड़ा प्रभाव पड़ता है। समाधान की सही संरचना साफ की गई वस्तु पर बहुत निर्भर करती है। धातुओं, प्रोटीन और ग्रीस के साथ काम करते समय एक क्षारीय डिटर्जेंट समाधान की विशेष रूप से अनुशंसा की जा सकती है। समाधान सामान्यतः लगभग 50 - 65 C के आसपास गर्म होते हैं, चूंकि, चिकित्सा अनुप्रयोगों में यह सामान्यतः स्वीकार किया जाता है कि प्रोटीन जमावट को रोकने के लिए सफाई 45 C से कम तापमान पर होनी चाहिए जो सफाई को जटिल बना सकती है।

कुछ अल्ट्रासोनिक सफाई हाइड्रोकार्बन सफाई तरल पदार्थ का उपयोग कर वाष्प अपस्‍नेहन मशीनों के साथ एकीकृत होते हैं: एक कैस्केड में तीन टैंकों का उपयोग किया जाता है। निचले टैंक में गंदा तरल पदार्थ गर्म होता है जिससे द्रव वाष्पित हो जाता है। मशीन के शीर्ष पर रेफ्रिजरेशन कॉइल है। द्रव कॉइल पर संघनित होता है और ऊपरी टैंक में उतरता है। ऊपरी टैंक अंततः ओवरफ्लो हो जाता है और अपेक्षाकृत साफ द्रव कार्य टैंक में चला जाता है जहां सफाई होती है। खरीद मूल्य सरल मशीनों की तुलना में अधिक है, किन्तु लंबी अवधि में ऐसी मशीनें अधिक प्रभावकारी हो सकती हैं। अपव्यय और प्रदूषण को कम करते हुए एक ही द्रव का कई बार पुन: उपयोग किया जा सकता है।

उपयोग
अल्ट्रासोनिक सफाई के लिए अधिकांश कठोर, गैर-शोषक सामग्री (धातु, प्लास्टिक, आदि) पर रासायनिक रूप से हमला नहीं किया जाता है। अल्ट्रासोनिक सफाई के लिए आदर्श सामग्री में छोटे इलेक्ट्रॉनिक पुर्जे, केबल, रॉड, तार और विस्तृत वस्तु, साथ ही कांच, प्लास्टिक, एल्यूमीनियम या सिरेमिक से बनी वस्तुएं सम्मिलित हैं।

अल्ट्रासोनिक सफाई साफ की जा रही वस्तुओं को कीटाणुरहित नहीं करती है, क्योंकि सफाई के बाद वस्तुओं पर बीजाणु और वायरस बने रहते हैं। चिकित्सा अनुप्रयोगों में, नसबंदी सामान्यतः एक अलग चरण के रूप में अल्ट्रासोनिक सफाई का अनुसरण करती है।

औद्योगिक अल्ट्रासोनिक सफाई का उपयोग मोटर वाहन, खेल, मुद्रण, समुद्री, चिकित्सा, दवा, विद्युत, डिस्क ड्राइव घटकों, इंजीनियरिंग और हथियार उद्योगों में किया जाता है।

औद्योगिक प्रक्रिया उपकरण जैसे पाइप और हीट एक्सचेंजर्स से संदूषण को हटाने के लिए अल्ट्रासोनिक सफाई का उपयोग किया जाता है।

सीमाएं
सोल्डरेड परिपथ बोर्डों से फ्लक्स अवशेषों को हटाने के लिए अल्ट्रासोनिक सफाई का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। चूंकि, कुछ इलेक्ट्रॉनिक घटक, विशेष रूप से एमईएमएस उपकरण जैसे वाइब्रेटिंग स्ट्रक्चर जाइरोस्कोप, एक्सेलेरोमीटर और माइक्रोफोन सफाई के समय उच्च तीव्रता वाले दोलन से क्षतिग्रस्त या नष्ट हो सकते हैं। पीजोइलेक्ट्रिक बजर रिवर्स में काम कर सकता है और वोल्टेज उत्पन्न कर सकता है, जो उनके ड्राइव परिपथ के लिए खतरा उत्पन्न कर सकता है।

सुरक्षा

 * अल्ट्रासोनिक सफाई परेशान कर सकते हैं, उच्च आवृत्ति ध्वनि और निरंतर एक्सपोजर की स्थिति में श्रवण सुरक्षा की आवश्यकता हो सकती है।
 * ज्वलनशील सफाई समाधानों का उपयोग करने से बचने की अनुशंसा की जाती है क्योंकि अल्ट्रासोनिक सफाई हीटर से सुसज्जित नहीं होने पर भी तापमान बढ़ाते हैं। (कुछ औद्योगिक इकाइयों को विशेष रूप से विस्फोट प्रूफ के रूप में प्रमाणित किया जाता है।)
 * जब इकाई चल रही हो, तो सफाई के घोल के संपर्क में आने से जलन या रासायनिक जलन हो सकती है; अल्ट्रासोनिक क्रिया जीवित ऊतक के लिए अपेक्षाकृत सौम्य है किन्तु असुविधा और त्वचा की जलन उत्पन्न कर सकती है।
 * अल्ट्रासोनिक सफाई विद्युत संचालित होते हैं, जिसका अर्थ है कि खराब होने की स्थिति में बिजली के झटके का खतरा होता है, विशेषकर यदि सफाई समाधान विद्युतीकृत घटकों के संपर्क में आता है।

यह भी देखें

 * भागों की सफाई
 * ध्वनिक सफाई
 * वॉशिंग मशीन
 * आटोक्लेव
 * मैक्रोसोनिक्स
 * सोनिकेशन
 * टम्बल फिनिशिंग
 * दोलन परिष्करण