低温等离子体在材料极化中应用简介

低温等离子体的产生

等离子体是自然界中存在的一种物质状态(即固体、液体和气体之外的第四态)。低温等离子体通常是在几帕到几百帕的真空环境下，利用特定电磁波电场作用，使某些中性气体的分子产生连续不断的电离，形成带负电荷和等量带正电荷的离子相互共存的物质状态，当电离率与复合率达到平衡时，这种稳定存在的物质形态称为等离子体。同一种物质的不同状态表示这种物质中粒子所具有不同的能量，等离子体是一种能量更高的物质聚集态，组成它的不仅有分子和原子，还有许多带电粒子，其粒子的能量约从几eV到几千eV，因而，具有特殊的性能，在与物质的相互作用中会产生许多特殊的物理和化学效应。

低温等离子体在材料表面极化中的作用

物理变化：

刻蚀：等离子体中的粒子和材料表面的分子原子结合形成挥发性的产物，并从材料表面脱离挥发，可使材料表面粗糙化。

   解吸：等离子体中粒子的能量传给材料表面的分子、原子，使这些原子分子被解吸离开材料表面，这通常用于许多物料(如芯片、集成电路等)的放电干洗。

   溅射：等离子体中的高能粒子穿过材料表面进入材料内部，并把能量传递给材料内部的原子、分子，使它们从表面溅射出来，这是离子溅射镀膜的重要工作机理。

   注入：具有一定能量的离子或中性粒子轰击材料表面，并打入材料内部和内部的分子原子相结合，即离子注入。也是表面改性的一种手段。

化学变化：

氧化：等离子体中具有高能量的原子态氧或分子态氧与材料表面分子发生氧化反应，并使材料表面引进含氧基因。氧化分解又使表面的刻蚀加重。

   分解和裂解： 等离子体可使材料表面分子分解形成挥发性产物而脱离。

   交联：等离子体使材料表面产生大分子自由基，进而产生交联，形成一层薄薄的交联层。

   聚合：等离子体态聚合(PSP)是聚合性的气体等离子体中一些活·性粒子聚合并沉积在材料表面，形成聚合膜；而等离子体诱导聚合(Pl P)是材料表面在等离子体的轰击下，产生很多自由基，这些自由基与其它气体单体结合，在材料表面形成聚合膜。

   接技：等离子体对材料处理可使材料表面引进所需要的官能团，包括液相接技和气相接技。

低温等离子体在科研应用研究方面具有多种新型用途

高分子材料表面处理：

利用等离子体所特有的物理及化学作用，对高分子材料表面进行接技、聚合、交联、氧化刻蚀等改性处理，以提高材料各种质量及使用性能指标，是新材料的研制和处理的重要手段；

良种育种前表面处理：

作为一种物理手段，可模拟宇宙射线对农作物种子表面处理，催动种子的发育，改变和促进种子及植株的一系列化学效应和生物效应；并可低温消毒，具有减少病虫害提高出芽率等作用。

物理催化：将化工反应物气态等离子化，利用其高能粒子的特性可在低温条件下加快反应速度，提高反应效率，是21世纪绿色化工的一项重要的物理催化手段。

特点

PR一500型低温等离子体材料极化器，是一种新型、通用型材料处理、试验装置。与国内外同类产品相比，具有显著特点：

●反应室容积大、适用多种材料类型产品的处理、操作简单；

●等离子体激发控制稳定、连续调谐，电流、电压显示清晰；

●材料处理方法多选、运行参数自定，环境污染小，节能。

设备型号：PR一500型

反应室容积：415mm×345mm×370mm

等离子体激发源：13.56MHz射频源

等离子体功率：500W

等离子体调谐：O一500W连续可调

等离子体检测：专用输入及反射功率计

真空度测量：专用真空计

   量程10×10³~×10^-1Pa

进气流量控制：不锈钢针阀及转子流量计

   量程0．03一O．3L／min

低沸点液体气化室：电热，室温一100℃

整机体积：860mm×530mm×550mm

使用电源：AC 220V 50H z

安装要求：可直接放置在实验台上连接真空泵后即可

   使用，安装简便

配套真空泵：2xz一4型直联式真空泵(选购)，

          配装专用高真空电磁阀(选购)

指标

用途

适用于大专院校化工材料、纺织印染、农林及相关科研单位对高分子材料表面的等离子体处理、良种育种表面处理及绿色化工等科研实验研究及少量产品加工处理。亦可用于电子产品企业对芯片、集成电路板及其它需要表面干性清洗处理的物品进行等离子清洗。