FPC等離子清洗機清洗原理介紹

1、什么是等離子體

等離子體是物質(zhì)的一種存在狀態(tài)，通常物質(zhì)以固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)三種狀態(tài)存在，但在一些特殊情況下可以以第四種狀態(tài)存在，如太陽(yáng)表面的物質(zhì)和地球大氣中電離層中的物質(zhì)。這類(lèi)物質(zhì)所處的轉態(tài)稱(chēng)為等離子體轉態(tài)，又稱(chēng)為物質(zhì)的第四態(tài)。

在等離子體中存在下列物質(zhì)，處于高速運動(dòng)轉態(tài)的電子，處于激發(fā)轉態(tài)的中性原子、分子、原子團（自由基）；離子化的原子、分子、分子解離反應過(guò)程中生成的紫外線(xiàn)，未反應的分子，原子等，但物質(zhì)在總體上仍保持電中性狀態(tài)。

2、等離子體的種類(lèi)

低溫和高溫等離子體

根據等離子體的溫度可分為高溫等離子體和低溫等離子體兩類(lèi)，在等離子體中，不同的微粒的溫度實(shí)際上是不同的，具體溫度是與微粒的動(dòng)能即運動(dòng)速度及質(zhì)量有關(guān)的。把等離子體中存在的離子的溫度用Ti表示，電子的溫度用Te表示，而原子，分子，或原子團等中性粒子溫度用Tn表示。對于Te大大高于Ti和Tn的場(chǎng)合，即低壓氣體的場(chǎng)合，此時(shí)氣體的壓力只有幾百個(gè)帕斯卡，當采用直流高壓或高頻電壓做電場(chǎng)時(shí)，由于電子本身的質(zhì)量很小，在電場(chǎng)中容易得到加速，從而可獲得平均可達數電子伏特的高能量，對于電子，此能量的對應溫度為幾萬(wàn)度k，而離子由于質(zhì)量較大，很難被電場(chǎng)加速，因此溫度僅有幾千度。由于氣體粒子溫度較低（具有低溫特性），因此把這種等離子體稱(chēng)為低溫等離子體。有人可能會(huì )問(wèn)：溫度達幾千度怎么還是低溫。要知道在這時(shí)，粒子的溫度與用溫度計測出的溫度是不同的。由于這時(shí)的氣體密度很低，所以用溫度計測得的溫度與外界環(huán)境的溫度相差無(wú)幾，所以實(shí)際上是低溫等離子體。

當氣體處于高壓狀態(tài)并從外界獲得大量能量時(shí)，粒子之間的相互碰撞頻率大大增加，各種微粒的溫度基本相同，即Te基本與Ti及Tn相同。我們把這種條件下得到的等離子體稱(chēng)為高溫等離子體，太陽(yáng)就是自然界中的高溫等離子體，由于高溫等離子體對物體表面的作用過(guò)于強烈，因此在實(shí)際應用中很少使用，目前投入實(shí)際應用的只有低溫等離子體。

活潑氣體和不活潑氣體等離子體

根據產(chǎn)生等離子體時(shí)使用的氣體的化學(xué)性質(zhì)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)，不活潑氣體如氬氣（Ar），氮氣（N2），氟化氮（NF3）四氟化碳（CF4）等，活潑氣體和氧氣（O2），氫氣（H2）等，不同類(lèi)型的氣體在清洗過(guò)程中的反應機理是不同的，活潑氣體的等離子體具有更強的化學(xué)反應活性。

等離子體與物體表面的作用

在等離子體中除了氣體分子，離子和電子外，還存在受到能量激勵的處于激發(fā)狀態(tài)的電中性的原子或原子團（又稱(chēng)自由基），以及等離子體發(fā)射出的光線(xiàn)。其中的波長(cháng)短，能量搞得紫外光在等離子體與物質(zhì)表面相互作用有著(zhù)重要的作用。下面對它門(mén) 的作用分別進(jìn)行介紹。

A、原子團等自由基與物體表面的反應

B、由于這些自由基呈電中性，存在壽命較長(cháng)，而且在等離子體中的數量多于離子，因此自由基在等離子體中發(fā)揮著(zhù)重要的作用。自由基的作用主要表現在化學(xué)反應過(guò)程中的能量傳遞的“活化”作用，處于激發(fā)狀態(tài)的自由基具有較高的能量，因此易于與物體表面分子結合時(shí)會(huì )形成新的自由基，新形成的自由基同樣處于不穩定的高能量狀態(tài)，很可能發(fā)生分解反應，在變成較小分子的同時(shí)生成新的自由基，這種反應過(guò)程還可能繼續進(jìn)行下去，最后分解成水，二氧化碳之類(lèi)的簡(jiǎn)單分子，在另一些情況下，自由基與物體表面分子結合的同時(shí)，回釋放出大量的結合能，這種能量又成為引發(fā)新的表面反應的推動(dòng)力，從而引發(fā)物體表面上的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應而被去除。

C、電子與物體表面的作用

一方面對物體表面的撞擊作用，可促使吸附在物體表面的氣體分子發(fā)生分解或吸附，另一方面大量的電子撞擊有利引發(fā)化學(xué)反應。由于電子質(zhì)量極小，因此比離子的移動(dòng)速度要快得多。當進(jìn)行等離子體處理時(shí)，電子要比離子更早到達物體表面，并使表面帶有負電荷，這有利于引發(fā)進(jìn)一步反應。

離子與物體表面的作用

通常指的是帶正電荷的陽(yáng)離子的作用，陽(yáng)離子有加速沖向帶負電荷的表面的傾向，此時(shí)物體表面獲得相當大的動(dòng)能，足以撞擊去除掉表面上附著(zhù)的顆粒性物質(zhì)，我們把這種現象稱(chēng)為濺射現象。而通過(guò)離子的沖擊作用可以極大促進(jìn)物體表面化學(xué)反應發(fā)生的幾率。

紫外線(xiàn)與物體表面的反應

紫外線(xiàn)具有很強的光能，（h）可使附著(zhù)在物體表面的物質(zhì)的分子鍵發(fā)生斷裂而分解，而且紫外線(xiàn)具有很強的穿透能力，可透過(guò)物體的表層并深入達數微米而產(chǎn)生作用。

綜上所述，可知等離子清洗機是利用等離子體內的各種具有高能量的物質(zhì)的活化作用，將吸附在物體表面的污垢徹底剝離去除。

下面以氧氣等離子體去除物體表面油脂污垢為例，說(shuō)明這些作用。從分析可以看出，等離子體對油脂污垢的作用，類(lèi)似于使油脂污垢發(fā)生燃燒反應；但不同之處在于是在低溫情況下發(fā)生的“燃燒”。

在氧氣等離子體中的氧原子自由基，激發(fā)態(tài)的氧氣分子，電子以及紫外線(xiàn)的共同作用下，油脂分子最終被氧化成水和二氧化碳分子，并從物體表面被清除。

可以看出，用等離子體清除油污的過(guò)程是一個(gè)使有機大分子逐步降解的過(guò)程，最終形成的是水喝二氧化碳等小分子，這些小分子以氣態(tài)形式被排除。等離子清洗的另一個(gè)特點(diǎn)是在清洗完成之后物體已被徹底干燥。經(jīng)過(guò)等離子體處理的物體表面往往形成許多新的活性基團，使物體表面發(fā)生“活化”而改變性能，可以大大改善物體表面的浸潤性能和黏著(zhù)性能，這對許多材料是非常重要的。因此等離子清洗具有許多用溶劑進(jìn)行的濕法清洗所無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)。

等離子清洗機由真空室，真空泵，高頻電源，電極，氣體導入系統，工件傳送系統和控制系統等部分組成。整個(gè)清洗過(guò)程大致如下；

1. 被清洗的工件送入真空式并加以固定，啟動(dòng)運行裝置，開(kāi)始排氣，使真空室內的真空程度達到10Pa左右的標準真空度。一般排氣時(shí)間大約需要幾分鐘。

2. 向真空室內引入等離子清洗用的氣體，并保持腔內壓強穩定。根據清洗材質(zhì)的不同，可分貝使用氧氣、氬氣、氫氣、氮氣、四氟化碳等氣體。

3. 在真空室內的電極與接地裝置之間施加高頻電壓，使氣體被擊穿，并通過(guò)輝光放電而發(fā)生等離子化和產(chǎn)生等離子體，讓在真空室產(chǎn)生的等離子體完全籠罩住被處理工件，開(kāi)始清洗作業(yè)，一般清洗處理持續幾十秒到幾十分鐘不等。

4. 清洗完畢后切斷電源，并通過(guò)真空泵將氣體和氣化的污垢抽走排出。