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等離子體通常稱作物質的第四種狀態(tài)，前三種狀態(tài)是固體、液體、氣體，它們是比較常見的，存在于我們周圍。類似把固體轉變成氣體需要能量一樣，產生等離子體也需要能量。當溫度升高時，物質就由固體變成液體，液體則會變成氣體。當氣體的溫度再升高時，此氣體分子被分離成為原子，若溫度繼續(xù)上升，圍繞在原子核周圍的電子就會脫離原子成離子（正電荷）與電子（負電荷），此現(xiàn)象稱為“電離”。電離后產生的離子與電子的數(shù)量相同，因此這種帶有電荷離子的氣體便稱為“等離子體（Plasma）”，如圖1所示。等離子體是由帶電粒子和中性粒子（包括原子、離子和自由粒子）混合組成。

圖1 等離子體

當氣體到達等離子狀態(tài)時，氣態(tài)分子會裂變成許多高度活躍的粒子。plasma等離子清洗機清洗的機理正是依靠處于“等離子態(tài)”的物質的“活化作用”，達到去除物體表面污漬或改善表面活性的目的。

Plasma清洗原理

在plasma清洗中，主要是利用低壓氣體輝光等離子體。一些非聚合性無機氣體（Ar2、N2、H2、O2等）在高頻低壓下被激發(fā)，產生含有離子、激發(fā)態(tài)分子、自由基等多種活性粒子。一般在plasma清洗中，可把活性離子分為2類，一類為惰性氣體的等離子體（如Ar2、N2等）；另一類為反應性氣體的等離子體（如O2、H2等）?；钚缘入x子對被清洗物進行表面物理轟擊與化學反應雙重作用，使被清洗物表面污染物變成粒子和氣態(tài)物質，經過抽真空排出。

Plasma等離子清洗機的原理

人為將氣體激發(fā)到等離子態(tài)有多種方式，比如加熱、激光、微波、氣體放電、熱電離、弧光放電或沖擊波等，plasma等離子清洗機主要采用氣體放電的方式產生等離子體。

根據(jù)低溫等離子體的產生和控制方式的不同,目前廣泛使用的plasma等離子清洗機產生等離子體的方式可以大致分為三類:電容耦合等離子體(capacitively coupled plasma,CCP)、電感耦合等離子體(inductively coupled plasma,ICP)和電子回旋共振等離子體(electroncy clotron resonance,ECR).CCP通過射頻源供能,主體類似于平行板電容器,射頻電源與平行板相接,在板間產生周期性變化的縱向電場,電子在電場中獲得能量導致板間氣體放電,從而產生等離子體.ICP也是利用射頻源供能,不同的是ICP的電源接在線圈上,線圈中的射頻電流在腔室中產生急劇變化的感應磁場,進而誘導出渦旋電場為電子加速.由于能量傳遞機制類似于兩個電感線圈相互耦合形成的變壓器,有時ICP又被稱為變壓器耦合等離子體(transfo-rmercoupled plasma,TCP).ECR則是基于電子在磁場中的回旋頻率與微波電場頻率相匹配時的共振加速現(xiàn)象,利用高頻微波源供能產生等離子體。

目前被廣泛使用的plasma等離子清洗機，主要是按照CCP電容耦合方式產生的等離子體，因此下面主要講述按照電容耦合（CCP）plasma等離子清洗機的原理。

Plasma等離子清洗機的結構如下圖2所示：

圖2 plasma等離子清洗機的結構

1-產品 2-載物托盤 3-真空室 4-角閥 5-氣瓶 6-壓力控制系統(tǒng) 7-電極 8-電極 9-等離子發(fā)生器 10-真空泵

plasma等離子清洗機主要由真空腔體、等離子發(fā)生器、真空產生及工藝氣體系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等部分組成。工作基本原理是利用真空泵將工作室進行抽真空到一定的真空度后，通入工藝氣體，在高頻發(fā)生器作用下，在陽極和陰極之間形成高頻交變電場（常用頻率有2種，即：40kHz、13.56MHz），隨著氣體越來越稀薄，氣體分子間距及分子或離子的自由運動距離也越來越長，受電場作用,它們發(fā)生碰撞而形成等離子體。

plasma等離子清洗機的主要結構說明

真空腔體

真空腔室是等離子清洗機的核心部件之一。在容性耦合式射頻等離子體清洗機中，真空腔室不僅為等離子體產生提供放電氣體所需的真空條件，還具有充當陰極、電氣接地的作用。

真空及供氣系統(tǒng)

保證工作腔體壓力的穩(wěn)定是實現(xiàn)等離子清洗系統(tǒng)穩(wěn)定工作的條件之一，等離子工作時會持續(xù)通入工作氣體同時由真空泵將廢氣排出，為了保證工作壓強的穩(wěn)定，供氣系統(tǒng)采用高精度流量計來精確調節(jié)工作氣體的流量，同時采用高穩(wěn)定性的真空泵來實現(xiàn)廢氣的均衡排放。

等離子發(fā)生器

等離子體發(fā)生器信號加在電極上便開始激發(fā)真空腔體內的處理氣體產生等離子體,處理用氣體等離子體發(fā)生器能量被電離。

控制系統(tǒng)

Plasma等離子清洗機的真空系統(tǒng)和等離子體發(fā)生器的運行均由控制系統(tǒng)控制?？刂葡到y(tǒng)由作為核心,通過觸摸屏作為人機接口,在觸摸屏上進行手動操作和自動操作。在觸摸屏上控制真空泵、等離子體發(fā)生器、進氣閥、排氣閥、氣體流量計的開啟,真空度的設置、處理時間、處理氣體的選擇和流量大小、等離子體發(fā)生器功率等都由控制系統(tǒng)進行控制,整個控制系統(tǒng)在自動狀態(tài)下可適時進行動態(tài)控制。

綜上所述：plasma 等離子清洗機的工作原理是在真空腔體里，通過射頻電源在一定壓力下起輝，使氣體離化形成高能量的無序等離子體。通過等離子體轟擊被清洗產品表面，可以與表面的污染物發(fā)生化學反應，分解并脫附污染物，如去除表面的油脂、氧化物等，從而達到清洗目的。同時，等離子體還可以對材料表面進行改性，如在材料表面形成活性層，引入極性基團，提高表面的潤濕性能、改善膜的黏著力等。