等离子体清洗源分类介绍

文章出处：等离子清洗机厂家 | 快盈47| 发表时间：2022-05-13

近些年来，等离子体清洗受到广泛的关注，各种不同等离子体源应用于等离子体清洗中，包括直流等离子体清洗源，射频等离子体清洗源，约束等离子体清洗源，辉光等离子体清洗源，介质阻挡等离子体清洗源、电晕等离子体清洗源和等离子体射流清洗源。等离子体清洗源的选择与很多因素有关，包括经济因素，环境污染，清洗对象和污物种类等因素。在本文中按照放电气压对等离子体清洗源进行介绍：一类是需要真空系统的低气压等离子体清洗源，另一类是大气压(高气压)等离子体清洗源。

低气压等离子体清洗源

在低气压下，气体密度比较低，电子碰撞的几率降低，使电子能量损失的很少，比较容易发生电离，可以产生高密度的均匀等离子体，同时气体的温度不是很高。这就使低气压等离子体在清洗方面得到广泛应用。但是低气压等离子体的产生需要真空系统，这是其致命的弱点。所以低气压等离子体只适用在具有高附加值且适合真空条件下的表面清洗。

辉光等离子体清洗源
一般在低气压的条件下，给两个平行板施加直流或交流电压，即可在两平行板间形成辉光等离子体。因为金属为导体，所以被清洗的金属物体可以直接放置在正极、负极或加了偏压的单独电极上而成为电极的一部分。辉光放电时，电子和正离子在电场的作用下分别撞击放置在阳极、阴极和偏压电极上的金属物体表面，使污物脱离金属表面达到清洗的目的。上述清洗过程需要在低气压环境中操作，不适合工业中的连续生产，而且低气压需要昂贵的真空设备，也提高了清洗成本。

射频等离子体清洗源
在低气压条件下，利用射频源(频率为13．56MHz)产生的高压交变电场将放电腔中的氧、氩、氢等工作气体振荡成高能量或高反应活性的离子。由于射频单电极放电的能量高、范围大，现己被广泛的应用于污物的清除和材料的表面处理中。射频等离子体可通过设置工艺参数控制强度和密度，来适应各种被清洗金属物体的不同要求。但低气压射频等离子体清洗需在放电腔中完成，对被清洗的金属物体尺寸有所限制，而且装置中仍需要真空设备，操作繁琐并且成本很高。

约束等离子体清洗源
通过几何约束或磁约束来提高等离子体密度，从而可以增强辉光等离子体清洗的能力。空心阴极放电是一种特殊的低气压辉光放电，通过把阴极做成圆筒型，将电子汇合在一起，使等离子体在几何上得到约束，获得的等离子体密度可以比正常低气压辉光放电多几个数量级。空心阴极等离子体随着放电电流的增加，阴极电位降并不增加，反而下降，阴极发热也不严重，可以避免过热对金属基体造成的伤害；同时，放电电流的增加并不完全依靠离子轰击阴极，而是依靠电子在阴极间的来回振荡，所以可以减少由于离子轰击带来的微粒污染。

大气压等离子体清洗源

如上所述，低温等离子体清洗可以采用低气压等离子体技术，但需要复杂且昂贵的真空系统，不仅有很大的局限性，成本也会很高。大气压低温等离子体表面清洗摆脱了真空系统的限制，可以减少设备投资，降低清洗成本，而且大气压等离子体能产生更多有利于表面清洗的活性粒子。但大气压下产生的非平衡等离子体也存在诸多问题，比如：所产生的气体温度过高；放电过程不稳定，容易过渡到非均匀放电和弧光放电等。

大气压电晕放电等离子体清洗源
电晕放电一般一端使用尖端电极，另一端使用相对较大面积电极，形成非对称电极形式。尖端电极的局部场强超过工作气体的电离场强，使其电离、激发而产生等离子体。电晕放电可以在大气压下工作，但同时需要很高的电压以增加尖端电极的局部场强，容易产生局部的电弧放电，不能产生大面积均匀等离子体，不适用于大规模的工业清洗，只适合进行局部清洗。

大气压介质阻挡放电等离子体清洗源
介质阻挡放电电极结构形式多种多样，其中一个或是两个电极都覆盖有绝缘介质。当两个电极间施加足够高的交流电压时，电极间的工作气体被击穿产生介质阻挡放电等离子体。介质阻挡放电产生的是一种低温非平衡等离子体，可以在高气压和很宽的频率范围内产生，一般的工作气压为10⁴-10⁶Pa，电源频率可从50Hz至1MHz。介质阻挡放电等离子体清洗需要在放电腔中进行，而放电间隙一般在几毫米到几厘米，被清洗金属物体的尺寸受到了限制，有时放电间隙的金属物体还会影响放电的稳定性，不适合大规模的工业化生产中的清洗过程；同时介质阻挡放电一般需要几千伏到上万伏的高压，不易产生大面积均匀的低温等离子体，虽然能产生高密度的活性粒子，但对金属表面清洁度要求较高的清洗难以达到要求。

大气压微波等离子体清洗源
微波放电不需要电极，是将微波能量转化为放电气体的内能，将其激发和电离而产生等离子体的一种气体放电形式。微波放电可以在较宽的气体压力范围内工作，一般放电频率为2．45GHz。微波放电可以产生较大体积的非平衡等离子体，而且所产生的等离子体比较稳定，密度比较高；同时微波放电为无电极放电，可以防止电极材料对清洗过程的影响。

大气压等离子体射流清洗源
大气压等离子体射流基本放电形式是介质阻挡放电，当电极施加交流，射频或微波电源时，因为有快速气流吹动，一方面抑制了放电过程中可能产生的放电通道过于集中的问题，另一方面将等离子体输运到放电区域外，可以在开放的空间而不是间隙内产生均匀稳定的低温等离子体。被喷出的等离子体可与放电区域外金属表面污物反应生成无毒易挥发气体而被清除，所以等离子体射流清洗的操作过程方便灵活。

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