等（děng）離子清洗（xǐ）機清洗原理分析

1、什麽是等離子清洗機

等離子（zǐ）清洗機采用氣體作為清洗介質，有效地避免了因液體清洗介質對被清洗（xǐ）物帶來的二次汙染。等離子（zǐ）清洗機外接一（yī）台真空泵（bèng），工作（zuò）時清（qīng）洗腔中的等離（lí）子體輕柔衝刷被清洗物的表麵，短時間的清（qīng）洗就可以使有機（jī）汙染物被徹底地清洗掉，同時汙染物被真空泵抽走，其清洗程度達到分子級。等離子（zǐ）清洗器除了具有超清洗功能外，在（zài）特定條件下還可根據需要改（gǎi）變某些材料表麵（miàn）的性能，等離子體作用於材料表麵，使表麵分子的（de）化學鍵發生重組，形成新的表麵特（tè）性。對某些有特（tè）殊用途的材料，在超清洗過程中等離（lí）子清洗器的輝光放電不但加強了這些材料的粘附性、相容（róng）性（xìng）和浸潤性，並可消毒和殺菌。等離子清洗器廣（guǎng）泛應用於（yú）光學、光電子學、電子學、材料科學、生命科學、高分子科學、生物醫學、微觀流體學等領域。

等離（lí）子清洗機的應用，起源於20世紀初，隨著高科技產業的快速發展，其應用越來越廣，目前已（yǐ）在眾多高科技領域中，居於關鍵技術的地位，等離子清洗技術對產業經濟（jì）和人類文明影響最大，首推電（diàn）子資訊工業，尤（yóu）其是半導體業與光電工業。

等離子清（qīng）洗機已應用於各種電子元件的製造，可以確信，沒有等離子清洗機及其清洗技術，就沒有今日這麽發（fā）達的電子、資訊和通訊產業。此外，等離子清洗（xǐ）機及其清洗技術（shù）也（yě）應用在光（guāng）學工業、機械與航天工業、高分子工業（yè）、汙染防治工業和量測工業上，而且是產（chǎn）品提升（shēng）的（de）關鍵技術，比如說光學元件的鍍膜、延長模具（jù）或加工工具壽命的抗磨耗層，複（fù）合材料的中間層（céng）、織布或隱性鏡片（piàn）的表麵處理、微感（gǎn）測器的製造，超微（wēi）機（jī）械的加工技術、人工關節、骨骼或（huò）心（xīn）髒瓣膜的抗摩（mó）耗層等皆需等離子技術的進（jìn）步，才（cái）能開發完成。

等離子技術是一新興的領域，該（gāi）領（lǐng）域結合（hé）等離子物理、等（děng）離子化學和氣固相界麵（miàn）的化學反應，此為典型的高科技產業，需跨多種領域，包括化工、材料和電機，因此將極具挑戰（zhàn）性，也充滿（mǎn）機會，由於半導體和光電材料在未來得快速成長，此方麵應用需求將越來越大。

2、等離子清洗機的技術原理

 什麽是等離子體

等離子體是物質的一種存在狀態，通（tōng）常物質以固態、業態、氣態3種狀態存在，但（dàn）在（zài）一些特殊的情況下可（kě）以以（yǐ）第四中狀態（tài）存在，如太陽表麵（miàn）的物質和地球大氣中電離層中的物質。這類物質所處（chù）的狀態（tài）稱為等離子（zǐ）體狀態，又稱位物質的（de）第四態。

等離子體中存在下列物（wù）質。處於高速運動狀態（tài）的電子；處（chù）於激活狀（zhuàng）態的（de）中性原子（zǐ）、分子、原（yuán）子團（自由基）；離子化的原子、分子；分子解離（lí）反應過程中生成的紫（zǐ）外線；未反應的分子、原子等，但物質在總體上仍保持電（diàn）中性狀態（tài）。

 等離子體的種類

（1）低溫和高溫可分為高溫等離子體和低溫等離子體兩類，在等離子體（tǐ）中（zhōng），不同微粒的溫度實際上是不（bú）同的，所具有的溫度（dù）是與微粒的動能即運動速度質量有關，把等（děng）離子體中存在的離子的溫度用Ti表示，電子（zǐ）的溫度用Te表示，而原子、分子或原子團等中性粒子的溫度用Tn表示，對於（yú）Te大大高於Ti和（hé）Tn的（de）場合，即低（dī）壓體氣的場合，此時氣（qì）體（tǐ）的壓力隻有幾百個帕斯卡，當采用直流電壓或高頻電壓做（zuò）電場時，由於電子（zǐ）本身的質量（liàng）很小，在電池中容易得到加快，從而可獲得平均可達數電子伏特的高能量，對於電子，此能量的對應溫度為幾萬度（K），而弟子由（yóu）於質量較大，很難被電（diàn）場加速，因此溫度僅幾千度。由（yóu）於氣體粒子溫度較低（具有低溫（wēn）特性），因此把這種等離子體稱為低溫等離（lí）子體。當氣體處（chù）於高壓狀態（tài）並從外界獲得大量能量時，粒子之間的相互碰撞頻率大大增加，各種微（wēi）粒的溫度基本相同，即Te基（jī）本與Ti及Tn相同，7799天天看影视把這種條件下得（dé）到的等離子體稱為高溫等離子體，太陽就是自己界中（zhōng）的高溫等離子體。由於高溫等離子體對物體表麵的作用過於強強烈，因此在實際（jì）應用中很少使（shǐ）用，目（mù）前投入使用的隻有低溫等離子體。

（2）活潑氣體和不活潑氣體（tǐ）等離子體，根（gēn）據產生等離子體時應用的氣體的化學性質不同，可分為不活潑氣體等離子體和活潑氣體等離子體兩類（lèi），不活潑氣（qì）體如氬氣（Ar）、氮氣（N2）、氟化氮（NF3）、四氟化（huà）碳（CF4）等，活潑氣體如氧氣（O2）、氫氣（H2）等，不（bú）同類型的氣體（tǐ）在清洗（xǐ）過程中的反應機理是不同的，活（huó）潑氣體的等離子（zǐ）體具有更強的化學反應活性，這將在後麵結合（hé）具（jù）體應用實例介（jiè）紹。

等離子體與物體表麵的（de）作用

在等離子體（tǐ）中除（chú）了氣體分子、離子和電子外，還存在（zài）受到能量激勵狀態的（de）電中性的（de）原子或原子團（又成自由基），以及等離子體發射出的光線，其中（zhōng）波的長短、能量的（de）高（gāo）低在等離子體與物質表麵相互作用時有著重要（yào）作用。

原子團等自由基與物體表麵的反應

由於這些自由基呈電重型，存在（zài）壽命較長，而且（qiě）在離子體中的數量（liàng）多（duō）於離子，因此自由基在等離子體中發揮著重要作用，自由（yóu）基的作用主要表（biǎo）現在化學（xué）反應過程中能量傳遞的"活化"作用，處於激（jī）發狀態的自（zì）由基具有較高的能量，因此（cǐ）易於與物體表麵分子結合時會形成新的自由基，新（xīn）形成的自由基同樣處於不穩定（dìng）的高能（néng）量狀態，很可能發生分解反應，在變成較小分子同時生成新的自由基，這種（zhǒng）反應過程還可能繼續進行下去，最後分解成水、二氧化（huà）碳之類的簡單分子。在另一些情況下，自由基與物體表麵分子結合（hé）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（yīng）推（tuī）動力，從而引發物體表（biǎo）麵（miàn）上的物質發生化學反應而（ér）被去除。

電子與物體表麵的作用

一方麵電子對物（wù）體表麵的撞擊作用，可促使吸附在物體表麵的氣體分子發生分解（jiě）和解吸，另一方麵大（dà）量的電子撞擊有（yǒu）利引起化學（xué）反應。由（yóu）於電子質量極小，因此比離子的移動速度要快的多，當進行等離子體處理時，電子要比（bǐ）離（lí）子更早達到（dào）物體表麵，並使表麵帶有負電（diàn）荷，這有利於引發進一步反應。

離子與物體表（biǎo）麵（miàn）的作用

通常指的是帶正電荷的陽離子的作用，陽離子有加速衝向帶負電荷表麵的傾向，此時使物體表（biǎo）麵獲得相當大的動能，足以撞擊去除（chú）表麵上附著的顆粒性（xìng）物質，7799天天看影视在這種現（xiàn）象稱為濺射現象，而通過離子（zǐ）的衝擊作用可極（jí）大促進物體表麵化學反應發生的幾率。

 紫外性與物（wù）體表麵的反應

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

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

3 、等離子清洗機/等離子清洗設備的結構及（jí）工作原理研究

 等離子清洗機/等離子清洗設備的基本構造

根據用途（tú）的不同，可選用多種構造的等離子清洗設備，並可通（tōng）過選用不同種類的（de）氣體，調整裝置的特征參數等方法使工藝流程實現最（zuì）佳化，但等離子體清洗裝置的基本結構大致是相同的，一般裝置可由真空室、真空泵（bèng）、高頻電源（yuán）、電極、氣體導入係統、工件傳送係統和控製係統等部分組成。通（tōng）常使（shǐ）用的真空泵是旋轉油泵（bèng），高頻電源通常（cháng）用13.56M赫茲的無線電波，設備的運行過（guò）程如下：

（1）被（bèi）清洗的工件送入真空室並加以固定，啟動運行（háng）裝置（zhì），開始排氣，使真（zhēn）空室內的（de）真空程度達到10Pa左右的標準真空度。一般排氣時間大約需（xū）要2min。

（2）向真空（kōng）室引入等離子清洗用（yòng）的氣體，並使其壓力保持在100Pa。

根據清洗材質（zhì）的不同，可分別選用氧氣、氫氣、氬氣或氮氣等氣體。

（3）在真空室內（nèi）的電極與接地裝置之間施加高頻電（diàn）壓，使氣體被擊穿，並通過輝光放電（diàn）而發生離子化和產（chǎn）生（shēng）等（děng）離子體。讓在真空室產生的（de）等離子體完全籠罩在被處理工件，開始清洗作業。一般清洗處（chù）理持續幾十秒到幾分（fèn）鍾。

（4）清洗完畢後切斷高頻電壓，並（bìng）將氣體及汽化（huà）的汙垢排出，同時（shí）向真空室內鼓入空氣，並使氣壓升至一個大氣壓。

等離子（zǐ）清洗的（de）特點和優勢

與濕法（fǎ）清洗相比，等離子清（qīng）洗的優勢表現在以下8個（gè）方麵（miàn）：

（1）在經過等（děng）離子清洗以後，被清洗物體已經（jīng）很幹燥，不必再經幹燥處理即可送往（wǎng）下道工序。

（2）不使用三氯乙甲ODS有害溶劑（jì），清洗後也（yě）不會產生有害（hài）汙染物，屬於有利於環保的綠色清洗方法。

（3）用無線電（diàn）波範圍的高頻產生的等離子體與激光等直（zhí）射（shè）光（guāng）線（xiàn）不同，它的方向性不強，因此它可以深入物體的微細孔眼和凹陷的內部並完成清洗任務，所（suǒ）以不必過多考慮被清洗物（wù）體形狀的影響，而且（qiě）對這些難清洗部位的（de）清洗效果與用氟裏（lǐ）昂清洗的（de）效果（guǒ）相似（sì）甚至更好。

（4）整個清洗（xǐ）工藝流程在幾分鍾即可完成（chéng），因此具有效（xiào）率高的特點（diǎn）。

（5）等（děng）離子清洗需要控製的真空度約為100Pa，這種真空度在工廠實際生產中很容易實現。這種裝置的設備成本不高，加上清洗（xǐ）過程（chéng）不需要使用（yòng）價格昂貴的有機（jī）溶劑，因此它的（de）運行成本要低於傳統的清洗工藝。

（6）由於（yú）不需要對清洗液進行運輸、貯存、排放等處理措施，所以生產場地很容（róng）易保持清（qīng）潔衛生。

（7）等離子清洗的最大技（jì）術特點是（shì）：它不分處理（lǐ）對象，可處理不同的（de）基材，無（wú）論是金屬、半導體、氧化物還是高分子材（cái）料（如聚丙烯、聚氯乙烯、據四氟乙烯（xī）、聚酰亞胺、聚酯、環氧樹脂等高聚物）都可用等離子體很好地處理（lǐ），因此（cǐ），特別適合不耐（nài）熱和不（bú）耐（nài）溶劑的基底材料。而且還可以有選擇地對材料的整體、局部或複雜結構進行（háng）部分清洗。

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

 等離子清洗機清洗原理分析

等離子體（tǐ）與（yǔ）材料表麵可產生的反應主（zhǔ）要有兩種，一種是靠（kào）自由基來做化學反應，另一種則是靠等離子作物理反（fǎn）應，以下將作更（gèng）詳細的說明（míng）。

（1）化學反應（yīng）（Chemical reaction）

在化學反應裏常用的氣體有氫氣（H2）、氧氣（qì）（O2）、甲烷（CF4）等，這些氣體在電（diàn）漿內（nèi）反應成高活性的自由基，這些自（zì）由基會（huì）進一步與材料表麵作反應。

其反應機理主要是利用等（děng）離子體裏的自由基來與材料（liào）表麵做化學反（fǎn）應，在壓力較高時，對自由基的產生較有利，所以若要以化學反應為主時，就必（bì）須（xū）控（kòng）製較高的壓力來近進行反應。

（2）物理反應（Physical reaction）

主要是利用等離子體裏的離子作（zuò）純物理（lǐ）的撞擊，把（bǎ）材料表麵的原子或附著材料表麵的原子打掉，由於離（lí）子在壓力較低時的平均自（zì）由基較（jiào）輕長，有得（dé）能（néng）量的累積，因而在物理（lǐ）撞擊時，離子（zǐ）的能量越高，越是有的作撞擊，所以若要以物理反應為主時，就必須控製較的壓力下來進行反（fǎn）應，這樣清洗效果較（jiào）好。