等離子清洗機(jī)是如何產(chǎn)生等離子體的？

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：2022-10-11

有很多小伙伴很好奇等離子清洗機(jī)是如何產(chǎn)生等離子體的？等離子清洗機(jī)產(chǎn)生等離子體的方式有很多種，但是都是通過(guò)對(duì)氣體放電產(chǎn)生的等離子體，目前，工業(yè)上常用的等離子體源有射頻等離子體源、表面波等離子體源、微波等離子體源及脈沖等離子體源等。射頻等離子體源根據(jù)放電方式又可分為容性耦合等離子體（CapacitivelyCoupledPlasma,CCP）、感性耦合等離子體（InductivelyCoupledPlasma,ICP）、電子回旋共振(electroncyclotronresonance,ECR)等離子體源等，目前市面上常見(jiàn)的等離子清洗機(jī)一般采用CCP容性耦合等離子體發(fā)生方式產(chǎn)生等離子體，其結(jié)構(gòu)如下圖一所示，其放電裝置類似平板電容器，等離子體中的電子通過(guò)射頻電場(chǎng)加速，可以產(chǎn)生大面積的均勻等離子體，因此非常適合工業(yè)應(yīng)用。

圖一容性耦合等離子體源 (CCP)

CCP是由兩個(gè)平行板電極構(gòu)成的，并在電極上施加一個(gè)射頻電源，從而在兩個(gè)電極之間產(chǎn)生等離子體，而在等離子體與電極之間存在空間電荷鞘層。放電條件一般為工作氣壓1~1000mTorr，通過(guò)電子加熱來(lái)維持一種弱電離的等離子體環(huán)境，產(chǎn)生的等離子體的電子密度一般為10⁸~10¹¹cm^-3，電子溫度為幾個(gè)電子伏特，而離子溫度與背景氣體溫度基本相同。

射頻電容耦合放電等離子體產(chǎn)生機(jī)制

從宏觀角度來(lái)看，氣體-等離子體分為兩個(gè)變化過(guò)程：溫度足夠高時(shí)，構(gòu)成分子的原子獲得足夠大的能量，開(kāi)始彼此分離（離解）；溫度繼續(xù)上升，原子的外層電子擺脫原子核的束縛而成為自由電子（電離）。
引起上述兩個(gè)變化過(guò)程的有三條途徑：

碰撞：彈性碰撞和非彈性碰撞，能量交換。
光：電子躍遷釋放光子，光子能量足夠大發(fā)生光電離，直接用光照射也可以激發(fā)電離。
熱：氣體溫度較高時(shí)，快速運(yùn)動(dòng)的粒子數(shù)目增多。高能粒子之間相互作用，使它們的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)槲荒堋?br />
從微觀角度來(lái)看，一切電流通過(guò)氣體的現(xiàn)象稱為氣體導(dǎo)電或氣體放電。

在放電電極上加射頻電源后，腔體中極少量的種子電子或者是陰極發(fā)射出的自由電子，在電場(chǎng)作用下快速來(lái)回碰撞，產(chǎn)生大量帶電粒子這一過(guò)程可由湯森放電來(lái)解釋。

湯森放電理論是1903年湯森在研究氣體放電規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中得出的結(jié)論。當(dāng)放電空間沒(méi)有初始電子，全為中性粒子的情況下，不管在電極兩端增加多高的電壓，都不可能發(fā)生電離形成等離子體。在此基礎(chǔ)上湯森提出了電子雪崩形成的三個(gè)過(guò)程：

（1）在電場(chǎng)的作用下，空間中的初始電子向陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)，與中性的氣體粒子發(fā)生碰撞，產(chǎn)生能量傳遞，電離從而產(chǎn)生新的電子，同時(shí)也產(chǎn)生大量帶正電離子。
（2）在電場(chǎng)的作用下，帶正電離子向陰極運(yùn)動(dòng)，與中性氣體分子發(fā)生碰撞，頻繁地進(jìn)行能量交換，也會(huì)產(chǎn)生一定數(shù)量的電子和正離子。
（3）正離子以一定速度到達(dá)陰極，撞擊陰極極板，使其發(fā)射二次電子。

綜上所述等離子清洗機(jī)產(chǎn)生等離子體的原理是通過(guò)兩個(gè)電極之間形成高頻交變電場(chǎng)，用真空泵在裝置的密閉容器中實(shí)現(xiàn)一定的真空度，隨著氣體越來(lái)越稀薄，分子間距及分子或離子的自由運(yùn)動(dòng)距離也越來(lái)越長(zhǎng)，區(qū)域內(nèi)氣體在交變電場(chǎng)的激蕩下，形成等離子體。

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