低溫等離子體在材料化中應(yīng)用簡介

低溫等離子體的產(chǎn)生

等離子體是自然界中存在的一種物質(zhì)狀態(tài)(即固體、液體和氣體之外的第四態(tài))。低溫等離子體通常是在幾帕到幾百帕的真空環(huán)境下，利用特定電磁波電場作用，使某些中性氣體的分子產(chǎn)生連續(xù)不斷的電離，形成帶負(fù)電荷和等量帶正電荷的離子相互共存的物質(zhì)狀態(tài)，當(dāng)電離率與復(fù)合率平衡時(shí)，這種穩(wěn)定存在的物質(zhì)形態(tài)稱為等離子體。同一種物質(zhì)的不同狀態(tài)表示這種物質(zhì)中粒子所具有不同的能量，等離子體是一種能量更高的物質(zhì)聚集態(tài)，組成它的不有分子和原子，還有許多帶電粒子，其粒子的能量約從幾eV到幾千eV，因而，具有的性能，在與物質(zhì)的相互作用中會產(chǎn)生許多的物理和化學(xué)效應(yīng)。

低溫等離子體在材料表面化中的作用

物理變化：

刻蝕：等離子體中的粒子和材料表面的分子原子結(jié)合形成揮發(fā)性的產(chǎn)物，并從材料表面脫離揮發(fā)，可使材料表面粗糙化。

   解吸：等離子體中粒子的能量傳給材料表面的分子、原子，使這些原子分子被解吸離開材料表面，這通常用于許多物料(如芯片、集成電路等)的放電干洗。

   濺射：等離子體中的粒子穿過材料表面進(jìn)入材料內(nèi)部，并把能量傳遞給材料內(nèi)部的原子、分子，使它們從表面濺射出來，這是離子濺射鍍膜的重要工作機(jī)理。

   注入：具有能量的離子或中性粒子轟擊材料表面，并打入材料內(nèi)部和內(nèi)部的分子原子相結(jié)合，即離子注入。也是表面改性的一種手段。

化學(xué)變化：

氧化：等離子體中具有量的原子態(tài)氧或分子態(tài)氧與材料表面分子發(fā)生氧化反應(yīng)，并使材料表面引進(jìn)含氧基因。氧化分解又使表面的刻蝕加重。

   分解和裂解： 等離子體可使材料表面分子分解形成揮發(fā)性產(chǎn)物而脫離。

   交聯(lián)：等離子體使材料表面產(chǎn)生大分子自由基，進(jìn)而產(chǎn)生交聯(lián)，形成一層薄薄的交聯(lián)層。

   聚合：等離子體態(tài)聚合(PSP)是聚合性的氣體等離子體中一些活·性粒子聚合并沉積在材料表面，形成聚合膜；而等離子體誘導(dǎo)聚合(Pl P)是材料表面在等離子體的轟擊下，產(chǎn)生很多自由基，這些自由基與其它氣體單體結(jié)合，在材料表面形成聚合膜。

   接技：等離子體對材料處理可使材料表面引進(jìn)所需要的官能團(tuán)，包括液相接技和氣相接技。

低溫等離子體在科研應(yīng)用研究方面具有多種新型用途

高分子材料表面處理：

利用等離子體所的物理及化學(xué)作用，對高分子材料表面進(jìn)行接技、聚合、交聯(lián)、氧化刻蝕等改性處理，以材料各種質(zhì)量及使用性能指標(biāo)，是新材料的研制和處理的重要手段；

良種育種前表面處理：

作為一種物理手段，可模擬宇宙射線對農(nóng)作物種子表面處理，催動種子的發(fā)育，改變和種子及植株的一系列化學(xué)效應(yīng)和生物效應(yīng)；并可低溫，具有減少病蟲害出芽率等作用。

物理催化：將化工反應(yīng)物氣態(tài)等離子化，利用其粒子的特性可在低溫條件下加快反應(yīng)速度，反應(yīng)效率，是21世紀(jì)綠色化工的一項(xiàng)重要的物理催化手段。

特點(diǎn)

PR一500型低溫等離子體材料化器，是一種新型、通用型材料處理、試驗(yàn)裝置。與國內(nèi)外同類產(chǎn)品相比，具有顯著特點(diǎn)：

●反應(yīng)室容積大、適用多種材料類型產(chǎn)品的處理、操作簡單；

●等離子體激發(fā)控制穩(wěn)定、連續(xù)調(diào)諧，電流、電壓顯示清晰；

●材料處理方法多選、運(yùn)行參數(shù)自定，環(huán)境污染小，。

設(shè)備型號：PR一500型

反應(yīng)室容積：415mm×345mm×370mm

等離子體激發(fā)源：13.56MHz射頻源

等離子體功率：500W

等離子體調(diào)諧：O一500W連續(xù)可調(diào)

等離子測：輸入及反射功率計(jì)

真空度測量：真空計(jì)

   量程10×10³~×10^-1Pa

進(jìn)氣流量控制：不銹鋼針閥及轉(zhuǎn)子流量計(jì)

   量程0．03一O．3L／min

低沸點(diǎn)液體氣化室：電熱，室溫一100℃

整機(jī)體積：860mm×530mm×550mm

使用電源：AC 220V 50H z

安裝要求：可直接放置在實(shí)驗(yàn)臺上連接真空泵后即可

   使用，安裝簡便

配套真空泵：2xz一4型直聯(lián)式真空泵(選購)，

          配裝高真空電磁閥(選購)

指標(biāo)

用途

適用于大專院校化工材料、紡織印染、農(nóng)林及相關(guān)科研單位對高分子材料表面的等離子體處理、良種育種表面處理及綠色化工等科研實(shí)驗(yàn)研究及少量產(chǎn)品加工處理。亦可用于電子產(chǎn)品企業(yè)對芯片、集成電路板及其它需要表面干性清洗處理的物品進(jìn)行等離子清洗。