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常见等离子体表面处理类型

Aug. 22, 2023

等离子体表面处理可以分为两种类型:常压等离子体和低压等离子体表面处理。常压等离子体处理又可以分为电晕等离子体(Corona plasma)处理、介电质阻挡放电等离子体(Dielectric Barrier Discharge plasma,DBDplasma)处理和大气压等离子体射流(Atmospheric Pressure plasma jet,APPJ)处理。

低压等离子体处理又被称为真空等离子体处理。其优点在于其易于控制,这种处理方法起初用于微电子工业中的半导体材料生产过程以及电路板的刻蚀处理,目前,在微电子工业低压等离子体技术已经发展成熟。

电晕等离子体

电晕等离子体处理是发展时间最长、使用最广泛的一种等离子体处理技术。该技术的优点是可以在常压状态下使用,所用的气体一般为空气。电晕放电具有功率低,放电范围小,产生的等离子体规模较小,放电能量不均匀等特点。该技术一般用在处理材料要求不高的场合,如木材、包装袋、薄膜、编织物等。

介电质阻挡放电等离子体

介电质阻挡放电是指在电极板中的一个或一对上用介电质(如陶瓷、玻璃等)覆盖,使得电极板放电受阻,从而使电弧分散于电极区域。因此,介电质阻挡放电等离子体处理技术可以避免处理织物时造成织物穿孔。同时,介电质阻挡放电等离子体具有处理面积大、处理一致性强的优点。因此,介电质阻挡放电等离子体处理比起纯粹用电晕等离子体处理是更理想的处理技术。

大气压等离子体射流

大气压等离子体射流是在电场力作用和气流作用下将等离子体推出放电电极结构,在电极区域外的下游开放空间内形成放电状态的统称。相较于介质阻挡放电的放电区域只在放电电极内部、对于不规则样品处理的复杂程度较高,并且只能在高频交流激励的条件下,常压辉光放电等离子体射流具有独特的优势,通过喷嘴调整实现对材料内部难处理区域的覆盖,非常适合处理表面复杂的材料。

低压等离子体

当气体在足够低的压强下,且有足够大的电磁场作用于气体时,气体可以产生等离子体状态。在这种状态下,气体将会被分解为自由基和原子,并部分形成离子。

因为低气压下气体的密度降低,气体分子之间的距离变大,电子的平均自由程也随之增大,电子在相同的距离下可以减少碰撞电离的损失,从电场加速中可获得更高的能量。但由于在低气压的条件下,受到众多因素的影响,例如只能在低压或者真空仓的狭小工作环境中,被处理的物体必须能够承受低气压,单次操作中不能手动移动或调整被处理物,每次操作必须放气与抽气等。

等离子体处理就是对被处理物的表面进行刻蚀(即材料的去除)、清理(即杂质的去除)、活化(即表面能的提高)和涂覆(功能性薄膜的沉积),从而改变材料的表面性质。

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