等離子清洗機清洗原理分析

1、什麽是等離子（zǐ）清洗機

等離子清洗機采用氣體作為（wéi）清洗介質，有效地避免了因液體清洗介質對被清洗物帶來的二次汙染。等離子清洗機外接一台真空泵，工作時清洗腔中的等離子（zǐ）體輕柔衝刷（shuā）被清洗物的表麵，短時間的清洗就可以使有機汙染物被徹底地清洗掉，同時汙染物被真空泵抽走，其清洗程度（dù）達到分子級。等離子清洗器除了具有超清洗功能外（wài），在特定條（tiáo）件下還可根據需要（yào）改變某些材料表麵的性能，等離子（zǐ）體（tǐ）作用於材料表麵，使表麵分子的（de）化（huà）學鍵發生重組，形（xíng）成新的表（biǎo）麵特性。對某（mǒu）些有特殊用途的材料，在超清（qīng）洗過程中等離子清洗器的輝光放（fàng）電不但加強（qiáng）了這些材料的粘附性（xìng）、相容性（xìng）和浸潤性，並可消毒和殺菌。等離子（zǐ）清洗器廣泛應用於（yú）光學、光電子學、電子學、材料科（kē）學、生命科學、高分子科學、生物醫學、微觀（guān）流體學等領域。

等離子清洗（xǐ）機（jī）的應用，起源於20世紀初，隨著高科技（jì）產業的快速發展，其應用越來越（yuè）廣，目前已在眾多高科技領域中，居於關鍵技術的地位，等離（lí）子（zǐ）清洗技術對產業經濟和人類文明影響最大，首推電子資訊工（gōng）業，尤其（qí）是半導體業與光電工業。

等（děng）離子清洗機（jī）已應（yīng）用於各種電子元件的製造，可（kě）以確信，沒有等離子清洗機及（jí）其清洗技術，就沒有今日這麽發達的電子、資訊和通（tōng）訊產業。此外，等離子清洗機及其（qí）清洗技術也應用在光學工業、機械與航天工（gōng）業（yè）、高分（fèn）子工業、汙染防治工業和量測工業上，而且是（shì）產品提升的關鍵技術，比如說光學元件的鍍（dù）膜、延（yán）長模（mó）具或（huò）加工工具壽命的抗（kàng）磨耗層，複合（hé）材料的中間層、織布（bù）或隱性鏡片（piàn）的表麵處理、微感測器的製（zhì）造，超微機械的加工技（jì）術、人工關節、骨骼或心髒瓣膜的抗摩耗層等皆需等離子技術的進步，才能開（kāi）發完成。

等離子技術是（shì）一新興的領域，該領域結合等離子物理、等離子化學和氣固相界麵的化學反應，此為典（diǎn）型的高科技產業，需跨（kuà）多種領域，包括化工、材料和電機，因此將極具挑戰性，也充滿機會，由於半（bàn）導體和光電材料（liào）在未來得快速成長，此方麵應用需（xū）求將越來（lái）越大。

2、等離子清洗機的（de）技（jì）術原理

 什麽是等離子（zǐ）體

等離子體是物質的（de）一種存在狀態，通常物質以（yǐ）固態、業態、氣（qì）態3種狀態存在，但在一些特殊的情況下可以以（yǐ）第四中狀（zhuàng）態存在，如太陽表麵的物質（zhì）和地球大（dà）氣中電離層中的物質。這類物（wù）質所處的狀態稱為等離子體狀態，又稱位物質的第四態。

等離子體中存在下列物質。處於高速運動狀（zhuàng）態的電子；處於激活狀態的中性原子、分（fèn）子、原子團（自由基）；離子化的原子、分子；分子解離反應過程中生（shēng）成的紫外線；未反應的分子、原子等，但物質在總（zǒng）體上（shàng）仍保持電中性狀態。

 等離子體的種類

（1）低溫和高溫可分為高（gāo）溫等離子體和低溫等（děng）離子體兩類，在等離子體中，不同微粒的溫度（dù）實際上是不同的，所具有的溫度是與微粒的動能即（jí）運動速度質量有關，把等離子體中存在的離子的溫度用（yòng）Ti表示，電子的溫度用Te表（biǎo）示，而原子、分子或原子（zǐ）團等中性（xìng）粒子的溫度用Tn表示，對於Te大大高於Ti和Tn的場合，即低（dī）壓（yā）體氣（qì）的場合，此時氣體的壓力隻有幾百個帕斯卡，當采用直流電壓（yā）或高（gāo）頻電壓做電場時，由於電子本身的質量很小，在電池中容易得到加（jiā）快，從而可獲得平均（jun1）可達數電子伏特的（de）高（gāo）能量，對於電子，此能量的對應溫度為幾（jǐ）萬度（K），而弟子由（yóu）於質量較大（dà），很難被電場加速，因此溫度僅幾千（qiān）度。由於氣體粒子溫度較低（具有低溫特性），因此把這種等離子體稱為低溫等離子體（tǐ）。當氣體處於高壓狀態並從外界獲（huò）得大量能量時，粒子之間的相互碰撞頻率大大增加，各種微粒的溫度基（jī）本相同，即Te基本與Ti及Tn相同，7799天天看影视把這種條件下得到的等離子體稱為高溫等離（lí）子體，太陽就是自己（jǐ）界中的高溫等離子體。由於高溫等離子（zǐ）體對物體表麵的作用過於強強烈，因此在（zài）實際應用中很少（shǎo）使用，目前投入使（shǐ）用的隻（zhī）有低溫等離子體。

（2）活潑氣體和不活潑（pō）氣（qì）體等離子體，根據產生等（děng）離子體時應用的氣體的化學性質不同，可分為不活（huó）潑氣體等離子（zǐ）體和活（huó）潑氣體等離子體兩類，不活潑（pō）氣體如氬氣（Ar）、氮氣（N2）、氟化氮（NF3）、四氟化碳（CF4）等，活潑氣體如氧氣（O2）、氫氣（qì）（H2）等，不同類型的氣體在清洗過程中的反應機理是不同的，活潑氣體（tǐ）的等離子體具有更強的化學反應活性，這將在後麵結合具體應用實例（lì）介紹。

等離子體與物體表（biǎo）麵的作用

在等離子（zǐ）體中除了氣體分子、離（lí）子和電子外，還存在受到能（néng）量激（jī）勵狀態的電中性的原（yuán）子或原子團（又成自由基），以及等離子體發射出的光線，其中波的長短、能量的高低在等離子（zǐ）體與物質表麵相（xiàng）互作用時（shí）有著重要（yào）作用（yòng）。

原（yuán）子團等（děng）自由基（jī）與物體表麵的反應

由於這些自由基呈電重型，存在壽命較長，而且在離子體中的數量多於離子，因此自由基在等離子體中發揮著重要作用，自由基的作用主要（yào）表現在化學反應過程中能量傳遞的"活化"作用（yòng），處於激發狀態的自由基具有較高的能量，因（yīn）此易於與物體表麵分子結合時會形成新的自由基，新形成的自由基同樣處於不穩定的高能量狀態，很可能發生分解反應，在變（biàn）成較小分子同時生成新的自由基，這種反應過程還可能繼（jì）續進行下去，最後分解成水、二氧化碳之（zhī）類的簡單分子。在另一些情況下（xià），自由基與物體表麵分子結合的同時，會釋放出大量的結合能，這種能量又成為引發新的表麵反應推動力，從而引（yǐn）發物體表麵上的物質發生化學反應而被去除。

電子與物體表麵的作用

一方麵（miàn）電子對物體表麵的（de）撞擊作用，可促使吸附在物體表麵的氣體分子發生分解和解吸，另一方（fāng）麵大量的電子撞擊（jī）有（yǒu）利引起化學反應。由於電子質量極（jí）小，因（yīn）此比離子的（de）移動速度要快的多，當進行等離（lí）子（zǐ）體處理時，電子要比離（lí）子更早達到（dào）物體表（biǎo）麵，並使表麵（miàn）帶有負電荷，這（zhè）有利於引發進一步反應。

離子與物體（tǐ）表麵（miàn）的作用

通常指的是帶正（zhèng）電（diàn）荷的陽離子的作用，陽離子有加速衝向帶負（fù）電荷表麵的傾向，此時（shí）使物體表麵獲得相當大的動能（néng），足以撞擊去除表麵上附著的顆粒性物質，7799天天看影视在這（zhè）種現象稱為濺（jiàn）射現象，而通（tōng）過離子的衝擊作用可極大（dà）促進物體表麵化學反應發生的幾率。

 紫外性與物體表麵的（de）反應

紫外性具有很強的光能（néng），可使附著在物體表麵物質的分子（zǐ）鍵發生斷裂而分解，而且紫外線具有（yǒu）很強的穿透能力，可透（tòu）過物體的表麵深（shēn）入達數微米而（ér）產生作用。

綜上所述，可知等離子清洗是利用等離子體內的各種具有（yǒu）高能量的物（wù）質和活化作用，將附著在物體表麵的汙垢徹底剝離去除。

3 、等離子清洗機/等離子清洗設備的結構及工作原（yuán）理研究

 等離子清洗機（jī）/等（děng）離子清洗設備的基本構（gòu）造（zào）

根（gēn）據用途的不同，可選用多種構（gòu）造的等離子清洗設備，並可通過選用不同種類的氣體，調（diào）整裝置的特征參數等方法使工藝流（liú）程實現最佳化，但等離子體清洗裝置的基本結構大致是相同的，一（yī）般裝置可由真空室、真空泵、高頻電源、電（diàn）極、氣體（tǐ）導入係統、工件傳送係統和控製（zhì）係統等部分組成。通常（cháng）使用的真空（kōng）泵是旋轉油泵，高頻電源（yuán）通常用13.56M赫茲（zī）的無線電波，設備的運行過程如下：

（1）被清洗（xǐ）的工（gōng）件送入真空室並加以固定，啟動運行（háng）裝置，開始排氣，使真空室內的真（zhēn）空（kōng）程度（dù）達（dá）到（dào）10Pa左右的標準真空（kōng）度（dù）。一般排氣時間大約需要2min。

（2）向真空室引入等離子清洗（xǐ）用的氣體，並（bìng）使其壓力保持在100Pa。

根據清洗材質的不同，可分別（bié）選（xuǎn）用氧氣、氫氣、氬氣或氮氣等氣體。

（3）在真空室（shì）內的電極與接地裝置之間施加高頻電壓，使氣體被擊穿，並通過輝光（guāng）放電而發生離子化（huà）和產生（shēng）等離（lí）子體。讓（ràng）在真空室產生的（de）等離子體完全籠（lóng）罩（zhào）在被處理工件，開始清洗作（zuò）業。一般清洗處理持續幾十（shí）秒到幾分鍾。

（4）清洗（xǐ）完畢後切斷高頻電（diàn）壓（yā），並將氣體及汽化的汙垢排出，同時向真空（kōng）室內鼓入空氣，並使氣（qì）壓升至一個大氣（qì）壓。

等（děng）離子清洗的特點和優勢

與濕法清洗相（xiàng）比，等離（lí）子（zǐ）清洗的優（yōu）勢表現在以下8個方麵：

（1）在經過等離子（zǐ）清洗（xǐ）以後，被（bèi）清洗物體已經很幹（gàn）燥，不必再經幹燥處理即可送往下道工序（xù）。

（2）不（bú）使用三氯乙甲ODS有害溶劑，清洗後也不會產生有害汙染（rǎn）物，屬於有利於（yú）環保的綠色清洗方法。

（3）用（yòng）無線電波範圍的高頻產生的等離子體與激光等直射光線不同，它的方向性不強，因此它可以深（shēn）入物體的微細孔眼和凹陷的內部並完成清洗任務，所以（yǐ）不（bú）必（bì）過多考（kǎo）慮被清洗物體形狀的影（yǐng）響，而且對這些（xiē）難清洗部位的清（qīng）洗效果與用氟裏昂（áng）清洗的效果相似甚至更好。

（4）整個清洗（xǐ）工藝流程在幾分鍾即可完成，因此具有效率高的特點。

（5）等離子清洗需要控製的真空度約為100Pa，這種真（zhēn）空（kōng）度在工廠實際生產中很容（róng）易（yì）實現。這種裝置的設備成本不高，加上清洗過程不需要使用價格昂貴（guì）的有機溶（róng）劑（jì），因此（cǐ）它的運行成本要低於傳統的（de）清洗工藝。

（6）由於不需要（yào）對清洗液進行運輸、貯存、排放等處理措（cuò）施（shī），所以生產場地很容（róng）易保持清潔衛生。

（7）等離子清洗的最大技術特點是：它不分處理對象（xiàng），可處理（lǐ）不同的基材（cái），無論是金屬、半導體、氧化物還是高分子材料（如聚丙烯、聚（jù）氯乙烯（xī）、據四（sì）氟乙烯、聚酰亞胺、聚酯（zhǐ）、環氧樹脂等高聚物）都可用等離子體很好地處理，因此，特別適合不耐熱和不耐溶劑（jì）的基底材料。而且還可以有選擇地對（duì）材料（liào）的整體、局部或複雜結構進行部分清洗。

（8）在完（wán）成清晰去汙的同時，還能改變材料本身的表麵性能，如提高表麵的潤濕性（xìng）能，改善膜的附著力等（děng），這在許多應用中都是非常重要的。

 等離子清洗機（jī）清洗原理分析

等離子（zǐ）體與材料表麵可產生的反應主要有兩種，一種是（shì）靠自由（yóu）基來做化學反應，另一種則是靠等離（lí）子作物理反應，以下將作更詳細的說明。

（1）化學（xué）反應（Chemical reaction）

在化學反應裏常用的氣體有氫氣（H2）、氧氣（O2）、甲烷（CF4）等，這些（xiē）氣體在電漿（jiāng）內反應成（chéng）高活性的自由基，這些自由基會（huì）進一步與材料表（biǎo）麵作反應。

其反應（yīng）機理主要是利用（yòng）等離子體（tǐ）裏的自由基來與材料表麵做化學反應，在壓力較高時（shí），對（duì）自由基的產生較有（yǒu）利，所（suǒ）以若要以化學反應為主時，就必須控製較高的壓力來近進行反應。

（2）物理反應（Physical reaction）

主要（yào）是利用等離子體（tǐ）裏的離子作純物（wù）理的撞擊（jī），把（bǎ）材料表麵的（de）原子或附著材料表麵（miàn）的原子打掉，由於離子在壓力較低時的平均自由基較輕（qīng）長，有得能量的累積，因而在物理撞擊時（shí），離子的能量越（yuè）高，越是有的（de）作撞擊，所（suǒ）以（yǐ）若要以物理（lǐ）反應為主（zhǔ）時，就必須（xū）控製較（jiào）的壓力（lì）下來進行反應（yīng），這樣清洗效（xiào）果較好。