氫氣等離子體清洗的反應機理

文章出處：等離子清洗機廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時間：2022-05-20

等離子體化學反應即在放電氣體中發(fā)生的反應。對常溫常壓條件下的氣體通過高溫加速電子加速離子給物質(zhì)以能量,物質(zhì)被解離成陰、陽離子的狀態(tài)。當氣體電離生成電子正離子一般在段時間內(nèi)發(fā)生結合,回到中性分子狀態(tài),這個過程產(chǎn)生的電子、離子的一部分能量以電磁波等不同形式消耗,在分子離解時常生成自由基,生成的電子結合中性原子,分子形成負離子。因此,整個等離子體是電子正負離子激發(fā)態(tài)原子,原子以及自由基的混合狀態(tài)。因為各種化學反應都是在高激發(fā)態(tài)下進行的,與經(jīng)典的化學反應完全不同。這樣使等離子體的原子或分子的本性通常都發(fā)生改變,即使是較穩(wěn)定的惰性氣體也會變得具有很強的化學活潑性。在電場中加速運動的電子和離子具有很大的動能,可以更好的除去表面的氧和殘留的碳等雜質(zhì)。

氫氣做為活潑氣體,其等離子體具有很強的化學反應活性,氫氣等離子體形成的過程如下:

H₂→H₂+e(1.1)
H₂→2H(1.2)
H₂+e→H₂+e(1.3)
H₂+e→H₂+hv+e(1.4)
H₂+e→2H+e(1.5)
H₂+e-H+H⁺+2e(1.6)

式1.1表示氫氣分子在得到外界能量后變成氫氣陽離子,并放出自由電子的過程。式1.2表示氫氣分子在得到外界能量后分解形成兩個氫原子自由基的過程。式1.3表示氫氣分子在具有高能量的激發(fā)態(tài)自由電子作用下轉(zhuǎn)變成激發(fā)態(tài)。式1.4一則表示激發(fā)態(tài)的氫氣分子進一步發(fā)生轉(zhuǎn)變,式1.5中,氫氣回到通常狀態(tài)的同時發(fā)出光能紫外線。式1.5中,激發(fā)態(tài)的氫氣分子分解成兩個氫原子自由基。式1.6表示氫氣分子在激發(fā)態(tài)自由電子的作用下,分解成氫原子自由基和氫原子陽離子的過程。當這些反應連續(xù)不斷發(fā)生,就形成里氫氣等離子體。當然實際反應要比這些反應式描述的更為復雜。

氫氣等離子體清洗過程中起作用的除了氫原子,氫離子和電子外,還有處于激發(fā)狀態(tài)的電中性的氫原子或原子團(又稱自由基),以及氫等離子體發(fā)射出的光線。因此易于與材料表面的物質(zhì)反應形成新的物質(zhì),如水、碳氫化合物等。另外,氫原子是選擇性的與材料表面的污染物如（C、O）、等反應,并以揮發(fā)性的CH_x和H₂O兩種形式消除掉。

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