等離子體清洗機設備產生等離子體的方式介紹

文章出處：等離子清洗機廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發表時間：2022-10-31

等離子體清洗是利用活性粒子的物理化學作用，或與物體表面的污染物發生反應生成可揮發的物質，或高能量轟擊去除表面污染物，由于不使用強酸、強堿等溶液，工藝簡單、經濟環保。等離子體清洗機產生等離子體的方式和設備結構也不斷改進和發展，從最初的直流輝光放電，到中期的射頻等離子體，再到微波等離子體、脈沖等離子體，形成了種類齊全的等離子體清洗系列產品，逐漸成為工業清洗中非常受歡迎的工藝。

等離子體的產生原理

產生等離子體的情形有很多種，主要概括為兩類：一類是自然界中產生的等離子體，比如地球高空中的等離子體層自然產生的等離子體；另一類是人工產生等離子體，也就是說利用外界能量使氣體分子、原子產生電離，并且不需要將所有的分子、原子都電離成電子、離子。其中，人為產生等離子體最為方便的方法是將兩極板通過射頻電壓源來驅動，當施加的電壓足夠大時，就可擊穿氣體，使得電流可在兩極板間流動，這之間的低壓氣體放電產生等離子體。它的原理是：在超低壓環境下，游離于氣體中的自由電子在射頻電場的作用下被加速成高能電子，從而與其他氣體分子發生碰撞使其電離，然后電離出的電子又與其他的氣體分子產生碰撞，造成連鎖碰撞反應，最后產生大量的等離子體。當外加的電壓大于氣體分子的擊穿電壓時，在等離子體發生器的腔室中可以連續產生等離子體。

等離子體清洗機的兩種放電模式

等離子體清洗機依據其放電模式的不同分為電感耦合等離子體（ICP）、電容耦合等離子體（CCP）及微波等離子體。其中，微波等離子體因其極高的電源頻率而很少被使用，所以我們僅對ICP和CCP進行簡單的說明。

電感耦合式（Inductive Coupled Plasma）等離子體清洗機
1884年，希托夫在真空管外繞了一圈線圈，然后用萊頓瓶激發線圈，觀察到了放電的現象，這也是ICP早期研究的雛形，如圖1-1所示。它的原理是當有高頻電流通過ICP裝置中的線圈時，產生軸向磁場，磁場再在圓柱形腔室內產生感生電場，在低壓環境下，氣體中的電子被加速，產生一連串碰撞，最終產生等離子體。ICP的特點是結構簡單，在反應腔室內不安置電極，其使用的射頻電源一般為0.5MHz的低頻電源或13.5MHz的中頻電源，這樣產生的等離子體密度較高，因而具有較高的的化學活性，被廣泛應用于半導體工藝生產中。

圖1-1 電感耦合等離子體清洗機放電示意圖

電容耦合式（Capacitance Coupled Plasma）等離子體清洗機
CCP的工作原理與ICP不同（如圖1-2所示），在CCP反應器中，將兩極板與射頻電源相連接，并在兩平行金屬極板之間通入氣體，當施加的電壓大到可以擊穿所通的氣體，電流就會在兩金屬極板之間流動，造成氣體放電的現象，從而產生了等離子體。CCP的優勢是體積小，兩金屬極板之間的距離只有幾厘米，等離子體密度較低，具有穩定、均勻的特點，因而被廣泛使用在材料表面清洗和半導體刻蝕工藝過程中。