等离子体通常称作物质的第四种状态，前三种状态是固体、液体、气体，它们是比较常见的，存在于我们周围。类似把固体转变成气体需要能量一样，产生等离子体也需要能量。当温度升高时，物质就由固体变成液体，液体则会变成气体。当气体的温度再升高时，此气体分子被分离成为原子，若温度继续上升，围绕在原子核周围的电子就会脱离原子成离子（正电荷）与电子（负电荷），此现象称为“电离”。电离后产生的离子与电子的数量相同，因此这种带有电荷离子的气体便称为“等离子体（Plasma）”，如图1所示。等离子体是由带电粒子和中性粒子（包括原子、离子和自由粒子）混合组成。

图1 等离子体

当气体到达等离子状态时，气态分子会裂变成许多高度活跃的粒子。plasma等离子清洗机清洗的机理正是依靠处于“等离子态”的物质的“活化作用”，达到去除物体表面污渍或改善表面活性的目的。

Plasma清洗原理

在plasma清洗中，主要是利用低压气体辉光等离子体。一些非聚合性无机气体（Ar2、N2、H2、O2等）在高频低压下被激发，产生含有离子、激发态分子、自由基等多种活性粒子。一般在plasma清洗中，可把活性离子分为2类，一类为惰性气体的等离子体（如Ar2、N2等）；另一类为反应性气体的等离子体（如O2、H2等）。活性等离子对被清洗物进行表面物理轰击与化学反应双重作用，使被清洗物表面污染物变成粒子和气态物质，经过抽真空排出。

Plasma等离子清洗机的原理

人为将气体激发到等离子态有多种方式，比如加热、激光、微波、气体放电、热电离、弧光放电或冲击波等，plasma等离子清洗机主要采用气体放电的方式产生等离子体。

根据低温等离子体的产生和控制方式的不同,目前广泛使用的plasma等离子清洗机产生等离子体的方式可以大致分为三类:电容耦合等离子体(capacitively coupled plasma,CCP)、电感耦合等离子体(inductively coupled plasma,ICP)和电子回旋共振等离子体(electroncy clotron resonance,ECR).CCP通过射频源供能,主体类似于平行板电容器,射频电源与平行板相接,在板间产生周期性变化的纵向电场,电子在电场中获得能量导致板间气体放电,从而产生等离子体.ICP也是利用射频源供能,不同的是ICP的电源接在线圈上,线圈中的射频电流在腔室中产生急剧变化的感应磁场,进而诱导出涡旋电场为电子加速.由于能量传递机制类似于两个电感线圈相互耦合形成的变压器,有时ICP又被称为变压器耦合等离子体(transfo-rmercoupled plasma,TCP).ECR则是基于电子在磁场中的回旋频率与微波电场频率相匹配时的共振加速现象,利用高频微波源供能产生等离子体。

目前被广泛使用的plasma等离子清洗机，主要是按照CCP电容耦合方式产生的等离子体，因此下面主要讲述按照电容耦合（CCP）plasma等离子清洗机的原理。

Plasma等离子清洗机的结构如下图2所示：

图2 plasma等离子清洗机的结构

1-产品 2-载物托盘 3-真空室 4-角阀 5-气瓶 6-压力控制系统 7-电极 8-电极 9-等离子发生器 10-真空泵

plasma等离子清洗机主要由真空腔体、等离子发生器、真空产生及工艺气体系统、控制系统等部分组成。工作基本原理是利用真空泵将工作室进行抽真空到一定的真空度后，通入工艺气体，在高频发生器作用下，在阳极和阴极之间形成高频交变电场（常用频率有2种，即：40kHz、13.56MHz），随着气体越来越稀薄，气体分子间距及分子或离子的自由运动距离也越来越长，受电场作用,它们发生碰撞而形成等离子体。

plasma等离子清洗机的主要结构说明

真空腔体

真空腔室是等离子清洗机的核心部件之一。在容性耦合式射频等离子体清洗机中，真空腔室不仅为等离子体产生提供放电气体所需的真空条件，还具有充当阴极、电气接地的作用。

真空及供气系统

保证工作腔体压力的稳定是实现等离子清洗系统稳定工作的条件之一，等离子工作时会持续通入工作气体同时由真空泵将废气排出，为了保证工作压强的稳定，供气系统采用高精度流量计来精确调节工作气体的流量，同时采用高稳定性的真空泵来实现废气的均衡排放。

等离子发生器

等离子体发生器信号加在电极上便开始激发真空腔体内的处理气体产生等离子体,处理用气体等离子体发生器能量被电离。

控制系统

Plasma等离子清洗机的真空系统和等离子体发生器的运行均由控制系统控制。控制系统由作为核心,通过触摸屏作为人机接口,在触摸屏上进行手动操作和自动操作。在触摸屏上控制真空泵、等离子体发生器、进气阀、排气阀、气体流量计的开启,真空度的设置、处理时间、处理气体的选择和流量大小、等离子体发生器功率等都由控制系统进行控制,整个控制系统在自动状态下可适时进行动态控制。

综上所述：plasma 等离子清洗机的工作原理是在真空腔体里，通过射频电源在一定压力下起辉，使气体离化形成高能量的无序等离子体。通过等离子体轰击被清洗产品表面，可以与表面的污染物发生化学反应，分解并脱附污染物，如去除表面的油脂、氧化物等，从而达到清洗目的。同时，等离子体还可以对材料表面进行改性，如在材料表面形成活性层，引入极性基团，提高表面的润湿性能、改善膜的黏着力等。