水平式（CCP）等離子清洗機工作原理及其示意圖

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：2022-11-14

水平式等離子清洗機：在平行板電極兩端施加13.56M的高頻功率，通入工作氣體，在該頻率的持續(xù)激勵下，產生等離子體，因平行電極板結構與電容器類似，故這種在平行電極兩端產生的等離子體的等離子清洗設備被稱之為水平式等離子清洗機。

水平式等離子清洗機腔體示意圖

等離子體概述

等離子體即“電離了的氣體”，又稱“物質的第四態(tài)”。通常情況下，等離子體中存在電子、正離子和中性粒子等成分，中性粒子中又包含有分子、原子和原子團等。無論是部分電離還是完全電離了的氣體，在某些方面跟普通氣體有相似之處，但主要性質卻發(fā)生了本質變化。在等離子體中，電離度超過千分之一，其行為主要由電子和離子之間的庫倫力所支配，所以“電離了的氣體”是一種導電率很高的導電流體，它的運動受電磁場的影響非常明顯。鑒于在這種聚集態(tài)中，電子的負電荷總數和離子的正電荷總數在數值上相等，所以等離子體在宏觀上呈電中性。

當前常用低溫等離子體發(fā)射源可分為：容性耦合射頻源、感性耦合射頻源、微波電子回旋共振源和螺旋波源。其中，容性耦合射頻（CCP）源的結構簡單、能在低輸入功率下產生大面積低溫等離子體，從而被優(yōu)先選擇于制備低溫等離子。

水平式等離子清洗機工作原理

工業(yè)生產中用到的的水平式等離子清洗機就是使用容性耦合（CapcitvielyCoupledPlasma，CCP）射頻放電來產生等離子體，其放電結構如圖1所示，由兩部分組成：放電腔室和兩塊金屬極板，一塊極板需要牢固的接地，另一塊極板經匹配器連接到等離子體源上，這就組成了平行板式容性耦合等離子體，這種結構的原型最早出現在20世紀70年代。當電源接通后,放電腔內的兩平板電極組成的電容結構之間產生高頻電場，電子在電場的作用下被賦能，做快速的往復運動，激發(fā)原子放電。由于電子的平均自由程要比放電腔室的尺寸大得多，這些電子會轟擊在極板上并產生二次電子發(fā)射，從而獲得電子倍增，這些金屬極板上產生的二次發(fā)射電子將穩(wěn)定地維持這種放電并起主要作用，而由氣體電離所產生的二次發(fā)射電子起次要作用。

圖一水平式等離子清洗機原理示意圖

CCP典型放電條件：①壓強10Pa-100Pa；②電極間距1cm-5cm；③高頻功率20W-200W，生成等離子體密度約為10¹⁶m^-3量級

CCP放電優(yōu)勢：能夠較容易生成大口徑等離子體，放電現象較為穩(wěn)定。

圖1是常規(guī)CCP水平等離子清洗機的工作原理：通過利用匹配器和直流隔離電容將13.56MHz的射頻功率加到高頻電極A，這里匹配器的作用主要是保護射頻電源，以及保證該裝置在放電時獲得最佳的功耗。在這里值得一提的是:在實際工業(yè)應用中，接地電極B的有效面積要大于高頻電極A的面積而形成非對稱放電。進一步地，若期望使用等離子體對某材料進行處理，此時基板應置于電極A之上，因為電極A加載著射頻電源，此時會產生自給偏壓（負直流電壓），等離子體中的正離子會被電極鞘層加速而轟擊高頻電極A，從而對材料表面進行改性。