等離子清洗機(jī)頻率40KHz、13.56MHz、2.45GHz的區(qū)別與運(yùn)用

等離子清洗機(jī)的頻率有40KHz，13.56MHz，2.45GHz這幾種。等離子清洗機(jī)采用氣體作為清洗介質(zhì)，有效地避免了因液體清洗介質(zhì)對(duì)被清洗物帶來(lái)的二次污染。等離子清洗機(jī)外接一臺(tái)真空泵，工作時(shí)清洗腔中的等離子體輕柔沖刷被清洗物的表面，短時(shí)間的清洗就可以使有機(jī)污染物被徹底地清洗掉，同時(shí)污染物被真空泵抽走，其清洗程度達(dá)到分子級(jí)。

等離子清洗機(jī)

低溫等離子體中粒子的能量一般約為幾個(gè)至幾十電子伏特，大于聚合物材料的結(jié)合鍵能(幾個(gè)至十幾電子伏特)，完全可以破裂有機(jī)大分子的化學(xué)鍵而形成新鍵;但遠(yuǎn)低于高能放射性射線，只涉及材料表面，不影響基體的性能。處于非熱力學(xué)平衡狀態(tài)下的低溫等離子體中，電子具有較高的能量，可以斷裂材料表面分子的化學(xué)鍵，提高粒子的化學(xué)反應(yīng)活性(大于熱等離子體)，而中性粒子的溫度接近室溫，這些優(yōu)點(diǎn)為熱敏性高分子聚合物表面改性提供了適宜的條件。

等離子體裝置是在密封容器中設(shè)置兩個(gè)電極形成電場(chǎng)，用真空泵實(shí)現(xiàn)一定的真空度，隨著氣體愈來(lái)愈稀薄，分子間距及分子或離子的自由運(yùn)動(dòng)距離也愈來(lái)愈長(zhǎng)，受電場(chǎng)作用，它們發(fā)生碰撞而形成等離子體，這時(shí)會(huì)發(fā)出輝光，故稱為輝光放電處理。輝光放電時(shí)的氣壓大小對(duì)材料處理效果有很大影響，另外與放電功率，氣體成分及流動(dòng)速度、材料類型等因素有關(guān)。
不同的放電方式、工作物質(zhì)狀態(tài)及上述影響等離子體產(chǎn)生的因素，相互組合可形成各種低溫等離子體處理設(shè)備。

低溫等離子體技術(shù)具有工藝簡(jiǎn)單、操作方便、加工速度快、處理效果好、環(huán)境污染小、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)，在表面改性中廣泛的應(yīng)用。

一、KHz和MHz的區(qū)別

KHz
每半個(gè)周期都經(jīng)歷一次擊穿、維持和熄火的過(guò)程，放電不連續(xù)，相當(dāng)于正負(fù)電極交替的直流放電。
與樣品反應(yīng)為物理反應(yīng)，對(duì)樣品表面的清洗影響最大，多用于表面的除膠，毛刺打磨等，典型的工藝為通入惰性氣體，通過(guò)離子轟擊樣品表面。
優(yōu)點(diǎn)：本身不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，清潔表面不會(huì)留下任何氧化物，可以保持樣本的化學(xué)純凈性，1MHz極性變換的連續(xù)放電

MHz
電子在放電空間不斷來(lái)回運(yùn)動(dòng)，增加了與氣體分子碰撞的次數(shù)，使電離能力提高，擊穿電壓降低，放電比直流條件下更容易自持。
與樣品發(fā)生化學(xué)反應(yīng)和物理反應(yīng)，兩者都起重要作用并且相互促進(jìn)，離子轟擊使清洗表面產(chǎn)生損傷削弱其化學(xué)鍵或者形成原子態(tài);離子碰撞使被清洗物加熱，使之更容易產(chǎn)生反應(yīng)。
物理反應(yīng)-kHz
優(yōu)點(diǎn):不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，清潔表面不會(huì)留下任何的氧化物，可以保持被清洗物的化學(xué)純凈性，腐蝕作用各向異性
缺點(diǎn):就是對(duì)表面產(chǎn)生了很大的損害會(huì)產(chǎn)生很大的熱效應(yīng)對(duì)被清洗表面的各種不同物質(zhì)選擇性差，腐蝕速度較低
化學(xué)反應(yīng)-MHz
優(yōu)點(diǎn)：清洗速度較高、選擇性好、對(duì)清除有機(jī)污染物比較有效
缺點(diǎn)：會(huì)在表面產(chǎn)生氧化物

二、等離子清洗機(jī)的常用頻率為三種：

a：25-40kHz，通常叫發(fā)中頻、超聲等離子清洗機(jī)電源，中頻等離子的自偏壓為1000V左右，應(yīng)用于較大容積的真空腔體，特點(diǎn)是等離子能量高，但是等離子密度小，無(wú)需匹配，。常規(guī)是5千瓦至20千瓦。另外在大氣等離子清洗機(jī)中一般也采用相對(duì)比較容易激發(fā)的中頻等離子電源，這個(gè)頻率特點(diǎn)在實(shí)際應(yīng)用表面處理時(shí)側(cè)重利用所激發(fā)狀態(tài)下的離子的物理性能。

b：13.56MHz，射頻，最常用的等離子清洗機(jī)電源，射頻等離子體的自偏壓為250V左右，在體積相對(duì)較小表面處理要求較高的真空腔體中應(yīng)用廣泛，特點(diǎn)是等離子能量相對(duì)較低低，但是等離子密度高。效果均勻，但成本稍高。常規(guī)是100瓦至1250瓦。這個(gè)頻率特點(diǎn)在實(shí)際應(yīng)用表面處理時(shí)兼顧利用所激發(fā)狀態(tài)下的離子的物理性能和化學(xué)性能。

c：2.45GHz，微波，成本太高，微波等離子體的自偏壓只有幾十，目前商業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用較少偏向在實(shí)驗(yàn)室中的小體積的鐘罩式微波等離子清洗機(jī)、這種等離子能量更低，但密度更高。這種頻率特點(diǎn)在實(shí)際應(yīng)用表面處理時(shí)偏向利用所激發(fā)狀態(tài)下的離子化學(xué)性能。

三、等離子清洗機(jī)的反應(yīng)氣體使用：

a：常壓的等離子中反應(yīng)氣體應(yīng)用的比較少一般來(lái)說(shuō)有2種（1）干燥的CDA（2）N2
（1）大氣直噴槍及旋轉(zhuǎn)噴槍類型的等離子清洗機(jī)一般都采用的CDA作為反應(yīng)氣體
（2）寬幅的常壓等離子清洗機(jī)（100MM以上)因?yàn)殡姌O材料特性、制造工藝的提高，等離子體的產(chǎn)生難度增加，需要用到惰性氣體參與，一般選擇較為廉價(jià)的純N2

b：在真空等離子清洗機(jī)種反應(yīng)氣體就相對(duì)較多了，一般有N2、O2、AR、H2、CF4、NH3、SO2、SF6等等，但其中最常見(jiàn)的應(yīng)用還是N2、O2、AR、H2、CF4這5種。

依據(jù)等離子的作用原理可將選配氣體分為兩類，一類是氫氣和氧氣等反應(yīng)性氣體，另一類是氬氣、氮?dú)獾确欠磻?yīng)性氣體
1、氫氣主要應(yīng)用于清洗金屬表面的氧化物，發(fā)生還原反應(yīng)。在清洗表面氧化物時(shí)用純氫雖然效率高，但這里主要考慮放電的穩(wěn)定性和安全，在等離子清洗機(jī)應(yīng)用時(shí)選用氬氫混合較為合適

2、氧氣主要應(yīng)用于清洗物體表面的有機(jī)物，發(fā)生氧化反應(yīng)。氧氣，它被加速了的電子轟擊成氧離子、自由基后，氧化性極強(qiáng)。工件表面的污染物，如油脂、助焊劑、感光膜、脫模劑、沖床油等，很快就會(huì)被氧化成二氧化碳和水，而被真空泵抽走，從而達(dá)到清潔表面，改善浸潤(rùn)性和粘結(jié)性的目的。

3、氮?dú)獾入x子處理能提高材料的硬度和耐磨性。氬氣和氦氣性質(zhì)穩(wěn)定，并且放電電壓低易形成亞穩(wěn)態(tài)的原子，一方面等離子清洗機(jī)利用其高能粒子的物理作用清洗易被氧化或還原的物件, Ar+轟擊污物形成揮發(fā)性污物被真空泵抽走，避免了表面材料發(fā)生反應(yīng)

4、四氟化碳(CF4)，六氟化硫(SF6)等，蝕刻和去除有機(jī)物的效果會(huì)更加顯著 N2、O2、NH

3、SO2等，在等離子清洗機(jī)應(yīng)用時(shí)會(huì)和高分子材料反應(yīng)在原先惰性表面形成活性官能基團(tuán)等等。

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