朱琳琳,严雅琳,黎廷丰,唐小煜,蔡伟博,黎 铭

(华南师范大学a.物理与电信工程学院； b. 物理国家级实验教学示范中心，广东 广州 510006)

超声驻波悬浮技术是利用超声振动产生的辐射声压使悬浮体在没有任何附加效应的声场中悬浮或移动[1]，因其具有非接触，材料独立，不需要对小球预处理，可以悬浮固体、液体和气体等优点被广泛应用在物理、化学、生物、材料科学等领域. 目前，一维单轴式轴对称声悬浮器是目前应用最多的一种声悬浮装置[2]. 郭木铎[3]等建立单轴式声悬浮实验装置，实现对多层泡沫球的稳定悬浮，同时肯定凹球面反射面对于提高声悬浮器的悬浮能力的作用；范皓然[4]等基于超声相控阵构建复杂声场，通过调节发射反射面的几何参量，利用单轴式超声悬浮系统实现了样品的悬浮；朱怡[5]等基于单轴式声悬浮仪结构，通过调节超声波的频率和电压实现目标的静止到悬浮. 这类装置虽然能够实现悬浮物的悬浮，但产生的驻波声场比较弱，因而悬浮能力较小，其次不能使得悬浮物在谐振腔内移动，限制其使用与应用推广. 本文结合双轴超声列阵驻波机理，创新设计了平面-凹球面组合超声列阵悬浮模型，自主搭建了悬浮装置，实现了单粒子的束缚及定位移动，并测试了装置的稳定性.

1 声悬浮原理

1.1 超声波驻波

驻波是由频率和振动方向相同而传播方向相反的2列波叠加而成[6]，根据所发射超声波的波长，设超声波双发射……