等離子體清洗源分類介紹
文章出處：等離子清洗機(jī)廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時(shí)間：2022-05-13
近些年來，等離子體清洗受到廣泛的關(guān)注，各種不同等離子體源應(yīng)用于等離子體清洗中，包括直流等離子體清洗源，射頻等離子體清洗源，約束等離子體清洗源，輝光等離子體清洗源，介質(zhì)阻擋等離子體清洗源、電暈等離子體清洗源和等離子體射流清洗源。等離子體清洗源的選擇與很多因素有關(guān)，包括經(jīng)濟(jì)因素，環(huán)境污染，清洗對(duì)象和污物種類等因素。在本文中按照放電氣壓對(duì)等離子體清洗源進(jìn)行介紹：一類是需要真空系統(tǒng)的低氣壓等離子體清洗源，另一類是大氣壓(高氣壓)等離子體清洗源。
低氣壓等離子體清洗源
在低氣壓下，氣體密度比較低，電子碰撞的幾率降低，使電子能量損失的很少，比較容易發(fā)生電離，可以產(chǎn)生高密度的均勻等離子體，同時(shí)氣體的溫度不是很高。這就使低氣壓等離子體在清洗方面得到廣泛應(yīng)用。但是低氣壓等離子體的產(chǎn)生需要真空系統(tǒng)，這是其致命的弱點(diǎn)。所以低氣壓等離子體只適用在具有高附加值且適合真空條件下的表面清洗。
輝光等離子體清洗源
一般在低氣壓的條件下，給兩個(gè)平行板施加直流或交流電壓，即可在兩平行板間形成輝光等離子體。因?yàn)榻饘贋閷?dǎo)體，所以被清洗的金屬物體可以直接放置在正極、負(fù)極或加了偏壓的單獨(dú)電極上而成為電極的一部分。輝光放電時(shí)，電子和正離子在電場(chǎng)的作用下分別撞擊放置在陽極、陰極和偏壓電極上的金屬物體表面，使污物脫離金屬表面達(dá)到清洗的目的。上述清洗過程需要在低氣壓環(huán)境中操作，不適合工業(yè)中的連續(xù)生產(chǎn)，而且低氣壓需要昂貴的真空設(shè)備，也提高了清洗成本。
射頻等離子體清洗源
在低氣壓條件下，利用射頻源(頻率為13．56MHz)產(chǎn)生的高壓交變電場(chǎng)將放電腔中的氧、氬、氫等工作氣體振蕩成高能量或高反應(yīng)活性的離子。由于射頻單電極放電的能量高、范圍大，現(xiàn)己被廣泛的應(yīng)用于污物的清除和材料的表面處理中。射頻等離子體可通過設(shè)置工藝參數(shù)控制強(qiáng)度和密度，來適應(yīng)各種被清洗金屬物體的不同要求。但低氣壓射頻等離子體清洗需在放電腔中完成，對(duì)被清洗的金屬物體尺寸有所限制，而且裝置中仍需要真空設(shè)備，操作繁瑣并且成本很高。
約束等離子體清洗源
通過幾何約束或磁約束來提高等離子體密度，從而可以增強(qiáng)輝光等離子體清洗的能力。空心陰極放電是一種特殊的低氣壓輝光放電，通過把陰極做成圓筒型，將電子匯合在一起，使等離子體在幾何上得到約束，獲得的等離子體密度可以比正常低氣壓輝光放電多幾個(gè)數(shù)量級(jí)。空心陰極等離子體隨著放電電流的增加，陰極電位降并不增加，反而下降，陰極發(fā)熱也不嚴(yán)重，可以避免過熱對(duì)金屬基體造成的傷害；同時(shí)，放電電流的增加并不完全依靠離子轟擊陰極，而是依靠電子在陰極間的來回振蕩，所以可以減少由于離子轟擊帶來的微粒污染。
大氣壓等離子體清洗源
如上所述，低溫等離子體清洗可以采用低氣壓等離子體技術(shù)，但需要復(fù)雜且昂貴的真空系統(tǒng)，不僅有很大的局限性，成本也會(huì)很高。大氣壓低溫等離子體表面清洗擺脫了真空系統(tǒng)的限制，可以減少設(shè)備投資，降低清洗成本，而且大氣壓等離子體能產(chǎn)生更多有利于表面清洗的活性粒子。但大氣壓下產(chǎn)生的非平衡等離子體也存在諸多問題，比如：所產(chǎn)生的氣體溫度過高；放電過程不穩(wěn)定，容易過渡到非均勻放電和弧光放電等。
大氣壓電暈放電等離子體清洗源
電暈放電一般一端使用尖端電極，另一端使用相對(duì)較大面積電極，形成非對(duì)稱電極形式。尖端電極的局部場(chǎng)強(qiáng)超過工作氣體的電離場(chǎng)強(qiáng)，使其電離、激發(fā)而產(chǎn)生等離子體。電暈放電可以在大氣壓下工作，但同時(shí)需要很高的電壓以增加尖端電極的局部場(chǎng)強(qiáng)，容易產(chǎn)生局部的電弧放電，不能產(chǎn)生大面積均勻等離子體，不適用于大規(guī)模的工業(yè)清洗，只適合進(jìn)行局部清洗。
大氣壓介質(zhì)阻擋放電等離子體清洗源
介質(zhì)阻擋放電電極結(jié)構(gòu)形式多種多樣，其中一個(gè)或是兩個(gè)電極都覆蓋有絕緣介質(zhì)。當(dāng)兩個(gè)電極間施加足夠高的交流電壓時(shí)，電極間的工作氣體被擊穿產(chǎn)生介質(zhì)阻擋放電等離子體。介質(zhì)阻擋放電產(chǎn)生的是一種低溫非平衡等離子體，可以在高氣壓和很寬的頻率范圍內(nèi)產(chǎn)生，一般的工作氣壓為104-106Pa，電源頻率可從50Hz至1MHz。介質(zhì)阻擋放電等離子體清洗需要在放電腔中進(jìn)行，而放電間隙一般在幾毫米到幾厘米，被清洗金屬物體的尺寸受到了限制，有時(shí)放電間隙的金屬物體還會(huì)影響放電的穩(wěn)定性，不適合大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)中的清洗過程；同時(shí)介質(zhì)阻擋放電一般需要幾千伏到上萬伏的高壓，不易產(chǎn)生大面積均勻的低溫等離子體，雖然能產(chǎn)生高密度的活性粒子，但對(duì)金屬表面清潔度要求較高的清洗難以達(dá)到要求。
大氣壓微波等離子體清洗源
微波放電不需要電極，是將微波能量轉(zhuǎn)化為放電氣體的內(nèi)能，將其激發(fā)和電離而產(chǎn)生等離子體的一種氣體放電形式。微波放電可以在較寬的氣體壓力范圍內(nèi)工作，一般放電頻率為2．45GHz。微波放電可以產(chǎn)生較大體積的非平衡等離子體，而且所產(chǎn)生的等離子體比較穩(wěn)定，密度比較高；同時(shí)微波放電為無電極放電，可以防止電極材料對(duì)清洗過程的影響。
大氣壓等離子體射流清洗源
大氣壓等離子體射流基本放電形式是介質(zhì)阻擋放電，當(dāng)電極施加交流，射頻或微波電源時(shí)，因?yàn)橛锌焖贇饬鞔祫?dòng)，一方面抑制了放電過程中可能產(chǎn)生的放電通道過于集中的問題，另一方面將等離子體輸運(yùn)到放電區(qū)域外，可以在開放的空間而不是間隙內(nèi)產(chǎn)生均勻穩(wěn)定的低溫等離子體。被噴出的等離子體可與放電區(qū)域外金屬表面污物反應(yīng)生成無毒易揮發(fā)氣體而被清除，所以等離子體射流清洗的操作過程方便靈活。
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