plasma等離子清洗機是利用等離子體來達到清洗的效果。等離子體和固體、液體或氣體一樣,是物質(zhì)的一種狀態(tài),也叫做物質(zhì)第四態(tài)。對氣體施加足夠的能量使之離化便成為等離子體的狀態(tài)。等離子體的“活性”組分包括:離子、電子、活性基團、激發(fā)態(tài)的核素(亞穩(wěn)態(tài))、光子等。等離子清洗的機理是通過激勵電壓(一般為低頻40kHz、射頻13.56MHz或微波2.45GHz),將通入腔體的氣體(一般為H2、O2或Ar)激發(fā)為等離子態(tài),等離子粒子吸附在物體表面,發(fā)生物理或化學(xué)反應(yīng),物理反應(yīng)主要是以轟擊的形式使污染物脫離表面,從而被氣體帶走,通常使用Ar氣來進行物理反應(yīng);化學(xué)反應(yīng)是活性粒子與污染物發(fā)生反應(yīng),生成易揮發(fā)物質(zhì)再被帶走,在實際使用過程中,使用(O2)氧氣或者氫氣(H2)來進行化學(xué)反應(yīng)。Plasma等離子清洗機通入氧氣的作用和目的
一方面用氧氣等離子體通過化學(xué)反應(yīng),能夠使非揮發(fā)性有機物變成易揮發(fā)性的CO2和水蒸氣,去除污染物,使表面清潔。氧氣等離子體其主要的形成過程如下:
上述反應(yīng)式(1)表示氧氣在微波高能電場作用下,初步生成O2陽離子和高速運動的自由電子;式(2)表示氧氣在激發(fā)態(tài)的自由電子的轟擊作用下變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài),生成了自由電子的過程;式(3)表示激發(fā)態(tài)的氧氣分子在高速運動的自由電子作用下生成大量的氧氣自由基、氧正離子和激發(fā)態(tài)的自由電子。
用氧氣等離子清洗,其中氧氣主要與污染物發(fā)生氧化反應(yīng),特別是對有機污染物效果尤為明顯,清洗過程反應(yīng)式如下:O2*+有機物→CO2 +H2O (4)式(4)表明,處于激發(fā)態(tài)的氧氣分子與有機物發(fā)生反應(yīng),生成CO2和水蒸氣,對有機污染物比較有效。
另一方面,由于O2作為典型的反應(yīng)性氣體,本身具有很強的化學(xué)活性,可直接與聚合物表面的分子鏈結(jié)合,改變材料表面的化學(xué)組成和性質(zhì)。反應(yīng)生成的自由基與體系中的其它游離自由基結(jié)合,可在材料表面植入不同種類的原子或官能團(如—OH、—COOH、—C=O等)。同時,O2等離子體中離子和電子的沖擊作用,導(dǎo)致材料表面發(fā)生氧化分解反應(yīng),表現(xiàn)為材料表面產(chǎn)生刻蝕效果。
氧等離子體處理后材料表面O-H、C=O和C-O等含氧極性官能團含量的增加,使處理表面親水性增強,有利于提高材料表面的潤濕性。24288