水平式（CCP）等离子清洗机工作原理及其示意图

文章出处：等离子清洗机厂家 | 深圳纳恩科技有限公司| 发表时间：2022-11-14

水平式等离子清洗机：在平行板电极两端施加13.56M的高频功率，通入工作气体，在该频率的持续激励下，产生等离子体，因平行电极板结构与电容器类似，故这种在平行电极两端产生的等离子体的等离子清洗设备被称之为水平式等离子清洗机。

水平式等离子清洗机腔体示意图

等离子体概述

等离子体即“电离了的气体”，又称“物质的第四态”。通常情况下，等离子体中存在电子、正离子和中性粒子等成分，中性粒子中又包含有分子、原子和原子团等。无论是部分电离还是完全电离了的气体，在某些方面跟普通气体有相似之处，但主要性质却发生了本质变化。在等离子体中，电离度超过千分之一，其行为主要由电子和离子之间的库伦力所支配，所以“电离了的气体”是一种导电率很高的导电流体，它的运动受电磁场的影响非常明显。鉴于在这种聚集态中，电子的负电荷总数和离子的正电荷总数在数值上相等，所以等离子体在宏观上呈电中性。

当前常用低温等离子体发射源可分为：容性耦合射频源、感性耦合射频源、微波电子回旋共振源和螺旋波源。其中，容性耦合射频（CCP）源的结构简单、能在低输入功率下产生大面积低温等离子体，从而被优先选择于制备低温等离子。

水平式等离子清洗机工作原理

工业生产中用到的的水平式等离子清洗机就是使用容性耦合（CapcitvielyCoupledPlasma，CCP）射频放电来产生等离子体，其放电结构如图1所示，由两部分组成：放电腔室和两块金属极板，一块极板需要牢固的接地，另一块极板经匹配器连接到等离子体源上，这就组成了平行板式容性耦合等离子体，这种结构的原型最早出现在20世纪70年代。当电源接通后,放电腔内的两平板电极组成的电容结构之间产生高频电场，电子在电场的作用下被赋能，做快速的往复运动，激发原子放电。由于电子的平均自由程要比放电腔室的尺寸大得多，这些电子会轰击在极板上并产生二次电子发射，从而获得电子倍增，这些金属极板上产生的二次发射电子将稳定地维持这种放电并起主要作用，而由气体电离所产生的二次发射电子起次要作用。

图一水平式等离子清洗机原理示意图

CCP典型放电条件：①压强10Pa-100Pa；②电极间距1cm-5cm；③高频功率20W-200W，生成等离子体密度约为10¹⁶m^-3量级

CCP放电优势：能够较容易生成大口径等离子体，放电现象较为稳定。

图1是常规CCP水平等离子清洗机的工作原理：通过利用匹配器和直流隔离电容将13.56MHz的射频功率加到高频电极A，这里匹配器的作用主要是保护射频电源，以及保证该装置在放电时获得最佳的功耗。在这里值得一提的是:在实际工业应用中，接地电极B的有效面积要大于高频电极A的面积而形成非对称放电。进一步地，若期望使用等离子体对某材料进行处理，此时基板应置于电极A之上，因为电极A加载着射频电源，此时会产生自给偏压（负直流电压），等离子体中的正离子会被电极鞘层加速而轰击高频电极A，从而对材料表面进行改性。