一种扇形谐振腔聚焦声波的微滴喷射装置

1.本发明涉及高精度电子喷印技术领域，尤其涉及一种扇形谐振腔聚焦声波的微滴喷射装置。


背景技术：

2.随着广泛学者对电子喷印的深入研究，近几年出现了一种声泳喷射技术，该技术突破了传统喷墨打印仅适用于低粘度流体，以及电流体喷射仅适用于特定电磁特性材料的局限性。声泳喷射技术采用声泳力作为外部力作用在液滴上，因此喷印过程不必考虑打印墨水的电、化、磁等特性。
3.根据公式，由于，其中p为声压，从中可以看出在声泳喷射过程中，声压对液滴成型影响巨大。因此许多研究将声学聚焦装置运用到声泳喷射当中，其中具有典型代表的环形谐振腔以及菲涅尔声透镜等喷印装置。两者皆成功的喷射出了粘度范围0-1000 mpa
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s的聚乙二醇溶液，但由于两者聚焦装置聚焦效果的差异，导致喷射出来的液滴大小略有差异，进一步验证了声压对液滴直径大小的影响。
4.中国发明专利cn113978132b公开的一种声泳复合流动聚焦微纳喷印方法及装置，以及中国实用新型cn216153424u公开的一种环形谐振腔聚集微滴喷印装置，皆为环形谐振腔聚焦喷印技术。但是现有的谐振腔等聚焦结构，其聚焦效果不够明显，产生的声泳力较小，导致喷射出来的液滴直径相对较大。因此有必要对声泳聚焦结构进一步进行改善，以便大幅提高喷嘴处的声泳力，缩小喷射液滴的尺寸，本案由此而产生。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题在于提供一种扇形谐振腔聚焦声波的微滴喷射装置，其通过对聚集结构的改进，以使喷嘴处的声泳力增大，缩小喷射液滴尺寸。
6.为解决上述技术问题，本发明的技术解决方案是：一种扇形谐振腔聚焦声波的微滴喷射装置，包括超声波发生装置、供液装置、与供液装置连通的喷嘴和设置在喷嘴下方用于承接喷印液滴的基底，该超声波发生装置设有声波发射端；还设有谐振腔组件，该谐振腔组件包括谐振腔、声波进入通道和孔径；该谐振腔至少设有两层扇形腔室，每层扇形腔室至少与一个所述声波进入通道相连通，该声波进入通道为与所述扇形腔室同轴心的弧形，该扇形腔室与所述弧形声波进入通道的半径均为声波波长的整数倍，且该声波进入通道的入口正对所述的声波发射端；各所述扇形腔室的圆心处相互连通形成所述的孔径；所述喷嘴设置在所述孔径内。
7.优选的，所述声波进入通道设有多个，各所述扇形腔室分别与一个声波进入通道相连通，各扇形腔室相互之间不连通。
8.优选的，所述声波进入通道设有多个，每个声波进入通道分别与一个或者多个所述所述扇形腔室相连通，各扇形腔室相互之间不连通或者通过声波进入通道而相互连通。
9.优选的，各层所述的扇形腔室具有不同的中心角或者不同的半径长度。
10.优选的，所述谐振腔组件的本体位于所述声波进入通道一侧的表面上，设有一个或者多个凹槽。
11.优选的，所述凹槽为与所述扇形腔室同轴心的弧形。
12.优选的，所述的谐振腔设有三层扇形腔室，分别为第一腔室、第二腔室和第三腔室，三者为三个不同半径的扇形腔室；所述声波进入通道设有三个，分别为第一进入通道、第二进入通道和第三进入通道，三个声波进入通道分别位于4倍声波波长、3倍声波波长和2倍声波波长的位置。
13.优选的，所述第一进入通道、第二进入通道和第三进入通道分别与所述第三腔室、第二腔室和第一腔室相通，且三个腔室相互不连通；或者所述第一进入通道同时连通第二腔室和第三腔室，所述第二进入通道和第三进入通道分别连通三个腔室。
14.优选的，所述谐振腔组件的具体参数为，所述扇形腔室的高度为1-2mm，或者所述孔径大小与所述喷嘴外径之差为0.5-2mm；或者所述凹槽数量为0-4个，或者所述凹槽宽度为2-4.5mm；或者凹槽深度为0.3-1.5mm。
15.优选的，所述供液装置通过软管连接喷嘴，该软管和喷嘴之间采用鲁尔连接件连接；所述孔径外端连接有一个出液管，所述喷嘴的出口尖端位于该出液管内；所述喷嘴连接有xyz轴微调装置，通过该xyz轴微调装置固定并调节该喷嘴位置。
16.采用上述方案后，本发明通过设置由扇形腔室构成的多声波通道，使结构发生多阶法布里-玻罗共振（fp共振），易于在亚波长结构形成驻波模式，形成局部有效聚焦，提高声压幅值，可大幅提升声泳喷射的性能，缩小喷射液滴的尺寸。
17.具体的，本发明至少具有以下有益效果：1．本发明设有的谐振腔具有多层的扇形腔室，每层扇形腔室的声波进入通道的入口均与超声波发生装置的声波发射端正面相对，使声波正面进入通道，可以进入更多的声波，再经过扇形腔室的弯折结构，使fp共振发生偏移，实现声波发生处与聚焦处位于非同轴的位置，该结构的多层扇形腔室能够形成多阶的法布里-玻罗共振，声波聚焦效果更佳，使喷嘴处的声泳力增大，缩小喷射液滴直径，同时，扇形谐振腔结构可大幅减小谐振装置的尺寸。
18.2．本发明谐振腔组件的表面处还可以设置若干个凹槽，能够产生倏逝波场与法布里-玻罗共振耦合，提高亚波长声波聚焦的效果，产生更大的声泳力，进一步缩小喷射液滴直径。
19.3．本发明可以设有多个声波进入通道，每个声波进入通道连接多层扇形腔室，形成混合通道结构，可以进一步增大声压。
20.4．本发明软管和喷嘴可以采用鲁尔连接件连接，防止喷射高粘度液体时软管脱落而影响溶液输送，保证液滴稳定喷射。
21.5．本发明喷嘴可以连接有xyz轴微调装置，使喷嘴能够三轴移动，易于将喷嘴放置在聚焦效果最佳处。
附图说明
22.图1是本发明的结构示意图；图2是本发明的谐振腔组件剖视图；
图3是本发明的谐振腔组件正视图；图4是本发明的谐振腔组件立体图；图5是本发明的谐振腔组件结构爆炸图1；图6是本发明的谐振腔组件结构爆炸图2；图7是本发明所述谐振腔的三层扇形腔室的结构示意图；图8是本发明所述谐振腔的结构参数示意图；图9（a）是本发明所述谐振腔组件lll型多通道结构的示意图；图9（b）是本发明所述谐振腔组件fll型多通道结构的示意图；图9（c）是本发明所述谐振腔组件混合多通道结构的示意图；图9（d）是本发明所述谐振腔组件改进的混合多通道结构的示意图；图11是本发明多通道扇形谐振腔结构在频率20khz下孔径中声场分布图；图10是图9不同多通道结构的声压结果图；图12是本发明所述谐振腔组件的通道宽度对声压幅值的影响效果图；图13是本发明所述谐振腔组件的孔径大小对喷嘴周围声压幅值的影响图；图14是本发明所述谐振腔组件的凹槽数对声压幅值的影响效果图；图15是本发明所述谐振腔组件的凹槽尺寸对声压幅值的影响效果图。
具体实施方式
23.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详述。
24.本发明所揭示的是一种扇形谐振腔聚焦声波的微滴喷射装置，如图1-图4所示，为本发明的较佳实施例，该微滴喷射装置包括超声波发生装置1、供液装置2、喷嘴3、基底4、谐振腔组件5，还可以进一步包括xyz轴微调装置6和鲁尔连接件7。其中：所述超声波发生装置1用以产生超声波，并使其声波发射端正对后续谐振腔组件5的入口。该超声波发生装置1可以包括脉冲发生装置11、功率放大器12以及声波发射端13。其通过脉冲发生装置11发出脉冲信号，经过功率放大器12放大，再通过声波发射端13发出超声波。
25.所述供液装置2用以将喷射液体输送到所述喷嘴3中。其通过软管连接所述喷嘴3。进一步地，所述软管和喷嘴3可以采用鲁尔连接件7连接，以防止喷射高粘度液体时软管脱落而影响溶液输送，保证液滴稳定喷射。
26.所述喷嘴3可以是玻璃喷嘴，其固定于后续谐振腔组件5的孔径53内，并位于所述基底4的上方。
27.所述基底4设置在喷嘴3下方，用于承接喷印液滴。该基底4可以放置在移动平台上，该移动平台可进行三轴移动，从而带动基底4移动。
28.所述谐振腔组件5设有谐振腔51，该谐振腔51至少设置有两层扇形腔室（本实施例设置有三层，即第一腔室511、第二腔室512和第三腔室513），每层扇形腔室设有至少一个与扇形腔室同心的弧形声波进入通道52，该扇形腔室与所述弧形声波进入通道52的半径均为声波波长的整数倍，且该声波进入通道52的入口正对所述的声波发射端13，也就是说该声波发射端13的尺寸范围涵盖所述声波进入通道52的入口。另外，各所述扇形腔室的圆心处相互连通形成有孔径53。所述喷嘴3设置在孔径53内。本发明的工作原理为：所述超声波发
生装置1发出的超声波由声波进入通道52进入到谐振腔51的各层扇形腔室内，最终汇聚到孔径53中形成法布里-玻罗共振，并在所述喷嘴3的出口处实现亚波长聚焦，在该聚集的声压焦点处产生声压对喷嘴3喷射出液滴形成剪切力，从而产生微米级尺寸的液滴；最后，液滴沉积在基底4上进行图案化成型。所述超声波发生装置1产生的声压远远小于声泳打印所需的声压，通过所述谐振腔51能够聚焦声波提高声压，使声压达到声泳打印所需的声压。所述谐振腔51的每一层腔室均会在孔径53处形成一阶法布里-玻罗共振，多层腔室能够形成多阶的法布里-玻罗共振，实现亚波长声波聚焦，并可提高喷嘴3处的声泳力，缩小喷射液滴直径。
29.进一步的，所述谐振腔51的各层扇形腔室可以具有不同的中心角，且中心角的角度不宜过大，以不大于45度为宜。理论上扇形腔室中心角的角度越大，进入的声波越多，声压越大。但是中心角太大，会导致扇形腔室的宽度太宽，甚至宽于所述声波发射端13的尺寸，使声波不能正面进入到腔室内，这就是中心角不能太大的原因。而为了使声波正面进入谐振腔51，如果选用的扇形腔室的中心角较大，可以将其两侧以平行线裁切，以使扇形腔室的宽度尺寸不超过所述声波发射端13的尺寸。如图7中，图7（a）为第一腔室511的结构，图7（b）为第二腔室512结构，图7（c）为第三腔室513结构，其中的第一、第二腔室的两侧超出所述声波发射端13的尺寸即被平行线裁切。此外，而各层扇形腔室的扇形半径尺寸（即腔室长度）也可不同。
30.本实施例具体的，所述谐振腔51设有三层扇形腔室，分别为第一腔室511、第二腔室512和第三腔室513。更为具体的，所述第一腔室511的半径设置为声波波长的3倍，第二腔室512和第三腔室513的半径设置为声波波长的4倍。超声波由声波进入通道52进入谐振腔51的腔室内的过程可以看做是经过了一个弯曲结构，从而使fp共振发生偏移，实现声波发生处与聚焦处位于非同轴的位置，也就是超声波发生装置1与喷嘴3不在同一轴线上，一方面可以使声波正对谐振腔51的入口以便使更多的声波进入到谐振腔内，一方面可以减小谐振装置的尺寸。
31.所述声波进入通道52可以设有多个，每个声波进入通道52可以同时连接多层扇形腔室，但是每层扇形腔室必须要与至少一个声波进入通道52连通。本实施例中，所述声波进入通道52设有三个，分别为第一进入通道521、第二进入通道522和第三进入通道523，所述第一进入通道521同时连通第二腔室512和第三腔室513，所述第二进入通道522和第三进入通道523分别同时连通三个腔室。所述第一进入通道521、第二进入通道522和第三进入通道523都是弧形通道，以保证声波进入到孔径53处喷嘴3位置的距离都是声波波长的整数倍。所述声波进入通道52连接多层腔室可以进一步增大声压。
32.所述谐振腔组件5的本体位于所述声波进入通道52一侧的表面上，还可以设置若干个凹槽56。所述凹槽56能够产生倏逝波场与法布里-玻罗共振耦合，提高亚波长声波聚焦的效果，产生更大的声泳力，进而进一步缩小喷射液滴直径。而该凹槽56理论上位置或形状不限，但是为了避开所述声波进入通道52，所述凹槽56为与扇形腔室同轴的弧形凹槽。另外，该凹槽56的数量以1-4个为宜。
33.此外，为了在谐振腔组件5的本体内部设置多层扇形腔，可以采用多种结构实现。本实施例具体的，如图5-6所示，所述谐振腔组件5的本体包括主体546及五个安装片，即第一至第一安装片。该主体546设有安装凹槽，该安装凹槽的一个侧壁为弧形侧壁。所述安装
凹槽内部向外依次安装有第一安装片541、第二安装片542和第三安装片543，该安装凹槽的外侧靠近弧形侧壁处还间隔安装有第四安装片544和第五安装片545，第四、五安装片544、545是弧形的。所述第一、二、三安装片541、542、543上分别设有位置相对的通孔531，且各安装片以各自的通孔531为中心向其边缘分别开设有扇形槽，该扇形槽的弧形边开放，且各安装片的扇形槽弧形边开放侧也为对应的弧形。所述第一、二、三安装片541、542、543以扇形槽一侧面向主体546，并依序安装在主体546的安装凹槽内，使得第一安装片541与主体546之间及相邻两个安装片之间形成层隙，该层隙即为所述谐振腔51的扇形腔室或者扇形腔室的一部分，而所述第四安装片544和第五安装片545而补偿相应扇形腔室的另一部分。具体的，所述主体546与所述第一安装片541之间的层隙形成所述的第三腔室513；所述第一安装片541与第二、第四安装片542、544之间的层隙形成所述的第二腔室512；所述第二安装片542与第三、第五安装片543、545之间的层隙形成所述的第一腔室511。为了使所述声波进入通道52能够连接多层腔室，所述第二安装片542的扇形槽对应第三安装片543的弧形边设有第一弧形槽孔542a，所述第一安装片541的扇形槽对应第二、三安装片542、543的弧形边分别设有第二弧形槽孔541a、第三弧形槽孔541b。所述第一安装片541的弧形边与安装凹槽弧形侧壁之间留有通道间隙，所述安装凹槽弧形侧壁与第四安装片544之间也分留有通道间隔，两通道间隙形成所述第一进入通道521。所述第四、五安装片544、545之间的间隔对应第二弧形槽孔541a设置，从而形成所述第二进入通道522。所述第五安装片545与第三安装片543弧形边之间的间隔对应第一弧形槽孔542a和第三弧形槽孔541b设置，从而形成所述第三进入通道523。所述主体546对应第一、二、三安装片541、542、543的通孔531处也设有一个通孔531，四个通孔531共同形成所述孔径53。所述主体546的通孔的外端连接有一个出液管55，连接方式可以采用过盈配合；所述出液管55可以是亚克力管；所述喷嘴3的出口尖端即位于该出液管55内。所述主体546靠近弧形侧壁的外侧、第四安装片544、第五安装片545和第三安装片543上分别设有一个所述的凹槽56，该凹槽56可以是对应的弧形。所述主体546和五片安装片之间可以采用相配合的凸起凹陷结构相互连接，使得安装简易，还能够避免螺栓连接所产生的剪切力。另外，需要说明的是，上述各扇形槽的半径以及所涉及的弧形半径均为声波波长的整数倍，且均以所述通孔531为轴心。第一、二、三安装片541、542、543上的扇形槽的半径长度依次递减，中心角也依次递减。
34.所述xyz轴微调装置6与喷嘴3连接，一方面用以对喷嘴3进行固定，另一方面，通过xyz轴微调装置6的调节，能够使喷嘴3在孔径53中实现xyz方向微调，使得喷嘴3的出口尖端可以位于声波聚焦最佳处，以达到声泳喷射的最优状态。其中，声波聚焦最佳处可由仿真分析得出。
35.本发明装置在工作时，超声波发生装置1发出脉冲信号，经导线传递给声波发射端13的压电陶瓷做机械振动，从而产生超声波。超声波通过空气传播，到达谐振腔组件5表面的声波进入通道52处，超声波通过垂直入射的方式进入谐振腔51的多层扇形腔室中，也即本实施例三个扇形的腔室内，而后汇聚在孔径53内，形成多阶的法布里-玻罗共振，实现了亚波长声波聚焦，增大声压。所述供液装置2将待打印的墨水通过软管输送到喷嘴3，事先可通过xyz轴微调装置6微调喷嘴3的位置，将喷嘴3的尖端调节在声波聚焦最佳处，该处能产生声压剪切力，从而产生微米级尺寸的液滴。最后，通过控制供液装置2的行进速率和基底4的运动，对产生的液滴进行图案化沉积。所述谐振腔51的多层腔室实现了法布里-玻罗共振
及亚波长声波聚焦，进一步增大了声压，提高了喷嘴3处的声泳力，缩小了喷射液滴直径。同时，谐振腔组件5表面设置的凹槽56，能够产生倏逝波场与法布里-玻罗共振耦合，提高了亚波长声波聚焦的效果，产生更大的声泳力，进一步缩小喷射液滴直径。
36.本发明可以采用comsol有限元分析软件，对整个装置进行声场仿真建模，以对效果进行验证，并可对谐振腔进行结构及参数优化。在传真过程中，扇形腔室中的传输介质选择为空气，声波发生频率为20khz，而谐振腔组件5的结构参数如图8所示，其设有三个扇形腔室，即第一腔室511、第二腔室512和第三腔室513，并设有三个声波进入通道52，即第一进入通道521、第二进入通道522和第三进入通道523，且三个声波进入通道52分别在4λ、3λ、2λ位置；图中：a为扇形腔室高度，b孔径53的直径，c为凹槽56的宽度，d为凹槽56的深度，λ是入射声波的波长。
37.基于上述基础结构，本发明设计了多种多通道（一个通道即为声波从一个声波进入通道52进入到一个扇形腔室到达孔径53所走的路径）结构，如图9所示为4种多通道结构的剖面视图。其中：图9（a）是lll型多通道结构，即一个声波进入通道52对应一个扇形腔室，且三个通道相互不连通；图9（b）是fll型多通道结构，即第三声波进入通道523连通第一腔室511，第二声波进入通道522同时连通第一、第二腔室511、512，且第一腔室511的长度延长到3λ，第三腔室513通过第一声波进入通道521且不与其他两腔室连通；图9（c）是混合多通道结构，三个扇形腔室均相互连通，其中第二、第三进入通道522、523同时连通三个扇形腔室，而第一进入通道521同时连通第二、第三腔室512、513，且第二腔室512的长度延长到4λ，第一腔室511的长度延长到3λ；图9（d）为改进的混合多通道结构，其与图9（c）的混合多通道结构的区别在于设置了多个凹槽56。本发明通过软件对上述喷射装置进行仿真，先后对多通道结构、通道宽度a（即扇形腔室的高度）以及孔径53的大小b、凹槽个数以及凹槽尺寸（c和d）进行仿真对比，仿真对比效果如下所述。
38.首先对图9所述的4种多通道结构进行仿真分析，取声压幅值作为判断结构的优劣，以确定哪种多通道的结构效果最佳。为了方便观察玻璃喷嘴3周围的声压幅值，这里截取图10（a）中的喷嘴尖端部分做为绘图组显示喷嘴周围的声压幅值大小，喷嘴尖端对应的坐标为-396mm，最终4种多通道结构的声压幅值结果如图10（b）所示。从图10（b）中可以看出从lll型多通道结构变换为fll型多通道结构时，声压幅值得到了略微的增加，受此启发对装置进行改进得到了声压幅值大幅增长的混合多通道结构，在混合多通道结构上增加凹槽得到改进的多通道结构，由仿真结果看出改进的多通道结构效果最佳。
39.图11分别给出了在20khz的频率下，通道中不同长度的空间声压级分布，其中：小l（图11中的abcl）、中l（图11中的dfgl）、大l（图11中的hikl），这三种长度不同的通道中，都呈现出典型的法布里-玻罗共振声场分布，证明了在不同长度的通道中能同时出现法布里-玻罗共振。
40.然后对通道宽度的变化进行仿真对比，图12给出了通道宽度a分别为1mm、1.5mm、2mm、2.5mm时，喷嘴周围声压幅值的变化。通道宽度由1mm增加到2mm时，喷嘴周围的声压幅值明显的得到了提高，一旦通道宽度增加到2.5mm时，声压幅值的绝对值反而降低了。由此可以确定通道宽度a较佳为1-2mm，最佳为2mm。
41.对于孔径大小b对喷嘴周围声压幅值大小的影响，由于玻璃喷嘴外径为1mm，这里采取孔径大小b为1.5mm、2mm、2.5mm和3mm。从图13中可以看出随着孔径大小的增加，喷嘴周
围的声压幅值也随之增加，但孔径大小为3mm时喷嘴周围的声压幅值大小不但没有增加，反而略微有所下降。这是因为，孔径的增加能够提高声波的透射系数，但当透射系数过高时，便无法和法布里-玻罗共振进行有效的耦合，使得声压结果略微有所下降，由此孔径大小为1.5-3mm，最佳为为2.5mm。在实际应用时，孔径的大小与喷嘴外径有关，两者的差值在0.5-2mm为宜。
42.本发时通过在多通道扇形结构表面增加排列的凹槽，作为表面的延拓。图14（a）给出了凹槽数量分别为0、1、2、3、4时玻璃喷嘴周围声压的大小。从中可以看出，凹槽数量的增加与玻璃喷嘴周围的声压呈正相关。图14（b）给出了喷嘴处声压级随凹槽数的变化图，根据图14（b）中曲线的趋势可以看出，凹槽数量的增加有助于提高玻璃喷嘴周围声压级，但这种作用并不是无限的，凹槽数量增加到4时，玻璃喷嘴周围的声压级逐渐趋于平缓。这可能是由于入射声波通过孔径传输到输出端，在远离孔径声波入口处的凹槽所激发的倏逝波通过孔径的传输时，已经被大幅衰减以至于不能到达孔径处，因此导致过多数量的凹槽无法明显提高玻璃喷嘴周围的声压级。
43.图15（a）给出了20khz时，喷嘴周围声压幅值大小随凹槽宽度的变化。随着凹槽宽度c的增加，喷嘴周围的声压幅值也跟着增加。图15（b）展示的是喷嘴尖端声压幅值随凹槽宽度的变化（凹槽宽度由2-4.5mm变化），从中可以看处喷嘴处声压随着凹槽宽度增加到一定值时，喷嘴处声压的增幅放缓。图15（c）展示了玻璃喷嘴周围的声压幅值随凹槽深度的变化。随着凹槽深度d的增加，喷嘴周围的声压幅值也随着增加，增加到一定程度时，凹槽深度的增加反而会使喷嘴周围处的声压幅值减小。凹槽深度初始值的增加（从0.3mm到1.5mm）调节了asws（声表面波）的有效表面周期，优化了倏逝波与法布里-玻罗共振的相互作用，从而使得喷嘴周围处的声压幅值得到有效的提高。然而随着凹槽深度的进一步增加（从1.5mm到1.8mm），asws的有效表面周期发生了改变，在所设计的结构以及特定的频率当中无法得到足够的动量补偿，使声压的增益效果减少，因此喷嘴周围处的声压幅值明显降低。凹槽的深度d和宽度c均对倏逝波的分量有显著的影响。凹槽尺寸对结构的影响，主要探究凹槽宽度c和凹槽深度d对喷嘴周围声压的影响，由图15（a）和图15（c）所示，从中可以看出凹槽深度和凹槽宽度对结构均有较大的影响。
44.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故但凡依本发明的权利要求和说明书所做的变化或修饰，皆应属于本发明专利涵盖的范围之内。

技术特征：
1.一种扇形谐振腔聚焦声波的微滴喷射装置，包括超声波发生装置、供液装置、与供液装置连通的喷嘴和设置在喷嘴下方用于承接喷印液滴的基底，该超声波发生装置设有声波发射端；其特征在于：还设有谐振腔组件，该谐振腔组件包括谐振腔、声波进入通道和孔径；该谐振腔至少设有两层扇形腔室，每层扇形腔室至少与一个所述声波进入通道相连通，该声波进入通道为与所述扇形腔室同轴心的弧形，该扇形腔室与所述弧形声波进入通道的半径均为声波波长的整数倍，且该声波进入通道的入口正对所述的声波发射端；各所述扇形腔室的圆心处相互连通形成所述的孔径；所述喷嘴设置在所述孔径内。2.根据权利要求1所述的一种扇形谐振腔聚焦声波的微滴喷射装置，其特征在于：所述声波进入通道设有多个，各所述扇形腔室分别与一个声波进入通道相连通，各扇形腔室相互之间不连通。3.根据权利要求1所述的一种扇形谐振腔聚焦声波的微滴喷射装置，其特征在于：所述声波进入通道设有多个，每个声波进入通道分别与一个或者多个所述所述扇形腔室相连通，各扇形腔室相互之间不连通或者通过声波进入通道而相互连通。4.根据权利要求1所述的一种扇形谐振腔聚焦声波的微滴喷射装置，其特征在于：各层所述的扇形腔室具有不同的中心角或者不同的半径长度。5.根据权利要求1所述的一种扇形谐振腔聚焦声波的微滴喷射装置，其特征在于：所述谐振腔组件的本体位于所述声波进入通道一侧的表面上，设有一个或者多个凹槽。6.根据权利要求5所述的一种扇形谐振腔聚焦声波的微滴喷射装置，其特征在于：所述凹槽为与所述扇形腔室同轴心的弧形。7.根据权利要求1所述的一种扇形谐振腔聚焦声波的微滴喷射装置，其特征在于：所述的谐振腔设有三层扇形腔室，分别为第一腔室、第二腔室和第三腔室，三者为三个不同半径的扇形腔室；所述声波进入通道设有三个，分别为第一进入通道、第二进入通道和第三进入通道，三个声波进入通道分别位于4倍声波波长、3倍声波波长和2倍声波波长的位置。8.根据权利要求7所述的一种扇形谐振腔聚焦声波的微滴喷射装置，其特征在于：所述第一进入通道、第二进入通道和第三进入通道分别与所述第三腔室、第二腔室和第一腔室相通，且三个腔室相互不连通；或者所述第一进入通道同时连通第二腔室和第三腔室，所述第二进入通道和第三进入通道分别连通三个腔室。9.根据权利要求5所述的一种扇形谐振腔聚焦声波的微滴喷射装置，其特征在于：所述谐振腔组件的具体参数为，所述扇形腔室的高度为1-2mm，或者所述孔径大小与所述喷嘴外径之差为0.5-2mm；或者所述凹槽数量为0-4个，或者所述凹槽宽度为2-4.5mm；或者凹槽深度为0.3-1.5mm。10.根据权利要求1所述的一种扇形谐振腔聚焦声波的微滴喷射装置，其特征在于：所述供液装置通过软管连接喷嘴，该软管和喷嘴之间采用鲁尔连接件连接；所述孔径外端连接有一个出液管，所述喷嘴的出口尖端位于该出液管内；所述喷嘴连接有xyz轴微调装置，通过该xyz轴微调装置固定并调节该喷嘴位置。

技术总结
本发明公开了一种扇形谐振腔聚焦声波的微滴喷射装置，包括超声波发生装置、供液装置、喷嘴、基底及谐振腔组件，该谐振腔组件包括谐振腔、声波进入通道和孔径；该谐振腔至少设有两层扇形腔室，每层扇形腔室至少与一个所述声波进入通道相连通，该声波进入通道为与所述扇形腔室同轴心的弧形，该扇形腔室与所述弧形声波进入通道的半径均为声波波长的整数倍，且该声波进入通道的入口正对超声波发生器的声波发射端；各所述扇形腔室的圆心处相互连通形成所述的孔径；所述喷嘴设置在所述孔径内。本发明的多层扇形谐振腔结构，声波正面进入通道，并能够形成多阶的FP共振，声波聚焦效果更佳，使喷嘴处的声泳力增大，缩小喷射液滴直径。缩小喷射液滴直径。缩小喷射液滴直径。


技术研发人员：舒霞云 唐毅泉 钟智东 常雪峰
受保护的技术使用者：厦门理工学院
技术研发日：2023.06.26
技术公布日：2023/8/24