CN106488638A - 一种等离子体设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电极结构，该电极结构包括相对布置的接地电极和激发电极；其中，激发电极经由匹配器与电源电气连接；接地电极远离激发电极的一端设置有进气单元，并且接地电极设置有贯穿其的多个通孔，进气单元经由多个通孔将气体排放到接地电极的另一端；并且接地电极靠近激发电极的另一端的端面上设置有朝向激发电极突出的凸起部。通过这样的结构，利用在接地电极上设置的朝向激发电极突出的凸起部，可以在等离子形成之前，提供非常强的电场，之后再通过等离子的扩散性和导电性，以及射频的趋肤效应，使得接地电极变成一个等效的平面电极，最终形成稳定的辉光放电，以对两个电极之间的样品进行稳定的处理。

Description

一种等离子体设备

技术领域

本发明涉及等离子体技术领域，更为具体地，涉及一种等离子体设备。

背景技术

在现有技术中，常压等离子体设备由于不需要真空环境在材料处理被广泛应用。常压射频等离子体设备能形成辉光放电，等离子体非常稳定，等离子体密度高且等离子温度低等特点，在高性能材料处理方面具有很好的应用前景。但是，由于常压下气体碰撞较多，电离相对困难，对于常压射频等离子体设备，由于射频电压较低，等离子点火尤为困难。

发明内容

为了解决上述常压下电离困难、等离子体点火困难的问题，本发明首次提出一种等离子体设备，该等离子体设备包括以一种经过改进的电极结构，该电极结构由两个电极组成，电极中设计了利于点火的结构，该结构在局部形成较大的不对称电场以电离工作气体形成等离子体，等离子形成以后电场变为均匀电场形成稳定的辉光放电。

更为具体地，本发明提供一种等离子体设备，该等离子体设备包括电极结构，该电极结构包括相对布置的接地电极和激发电极；其中，激发电极经由匹配器与电源电气连接；接地电极远离激发电极的一端设置有进气单元，并且接地电极设置有贯穿其的多个通孔，进气单元经由多个通孔将气体排放到接地电极的另一端；并且接地电极靠近激发电极的另一端的端面上设置有朝向激发电极突出的凸起部。

通过这样的结构，利用在接地电极上设置的朝向激发电极突出的凸起部，可以在等离子形成之前，提供非常强的电场，并且由于尖端效应，凸起部顶端的电场相比于其他位置提高几个量级，从而能够在凸起部顶端使得等离子最先点火，之后再通过等离子的扩散性和导电性，以及射频的趋肤效应，使得接地电极变成一个等效的平面电极，最终形成稳定的辉光放电，以对两个电极之间的样品进行稳定的处理。

进一步，根据本发明所提供的等离子体设备，多个通孔在接地电极的另一端的端面上呈阵列均匀分布，并且凸起部在接地电极的另一端的端面上规则布置。

较佳地，根据本发明所提供的等离子体设备，多个通孔中的每个通孔垂直于接地电极的另一端的端面贯穿接地电极。

进一步，根据本发明所提供的等离子体设备，接地电极与激发电极均呈圆盘形；并且凸起部为多个圆环形凸起，多个圆环形凸起以与接地电极同心的方式设置于接地电极的另一端的端面上，并且相邻的两个圆环形凸起的内径差均相等；并且相邻的两个圆环形凸起之间均匀地分布通孔。

进一步，根据本发明所提供的等离子体设备，接地电极与激发电极均呈圆盘形；并且凸起部为多个直线型凸起，多个直线型凸起彼此平行地设置于接地电极的另一端的端面上，并且相邻的两个直线型凸起之间的距离均相等；并且相邻的两个直线型凸起之间均匀地分布通孔。

具有这样的结构，通过使得多个通气孔在接地电极的端面上呈阵列均匀分布，并且使得凸起部在接地电极的另一端面上规则布置，可以根据需要精密控制由进气单元引入的气流的方向，从而避免形成湍流等不均匀的气流破环等离子的密度分布。进一步，由于凸起部的存在，等离子激发后的活性离子存在于两个电极之间的时间被延长，从而可以提高对两个电极之间的样品的处理效率。

较佳地，根据本发明所提供的等离子体设备，进气单元包括进气口以及覆盖接地电极的一端的气体缓冲区。

具有这样的结构，利用进气口以及覆盖接地电极一端的气体缓冲区，能够使得通过进气口进入的气流均匀、平稳地进入接地电极内部的各个通孔，从而保证了电极之间辉光放电的均匀性和稳定，以对两个电极之间的样品进行均匀、稳定的处理。

附图说明

图1是根据本发明的较佳实施例的电极结构的示意性结构图示；

图2是根据本发明的较佳实施例的电极结构中接地电极的俯视图，其中显示了设置有凸起部的端面；

图3是根据本发明的变型例的电极结构中接地电极的俯视图，其中显示了设置有凸起部的端面。

具体实施方式

下面结合附图详细描述本发明。

为了解决上述常压下电离困难、等离子点火困难的问题，本发明首次提出一种等离子体设备，该等离子设备包括电极结构，该电极结构由两个电极组成，电极中设计了利于点火的结构，该结构在局部形成较大的不对称电场以电离工作气体形成等离子体，等离子形成以后电场变为均匀电场形成稳定的辉光放电。

如后附说明书附图1所示，根据本发明提供的该等离子设备包括电极结构，该电极结构由两个电极组成电极结构包括相对布置的接地电极1和激发电极2；其中，激发电极2经由匹配器3与电源4电气连接。接地电极1远离激发电极2的一端设置有进气单元5，并且接地电极1设置有贯穿其的多个通孔6，进气单元5经由多个通孔6将气体排放到接地电极1的另一端；并且接地电极1靠近激发电极2的另一端的端面上设置有朝向激发电极2突出的凸起部7。

通过这样的结构，利用在接地电极1上设置的朝向激发电极2突出的凸起部7，可以在等离子形成之前，提供非常强的电场，并且由于尖端效应，凸起部7顶端的电场相比于其他位置提高几个量级，从而能够在凸起部7的顶端使得等离子最先点火，之后再通过等离子的扩散性和导电性，以及射频的趋肤效应，使得接地电极变成一个等效的平面电极，最终形成稳定的辉光放电，以对两个电极之间的样品进行稳定的处理。

更进一步，如图1和2所示，根据本发明较佳实施例所提供的等离子体设备，接地电极1与激发电极2均呈圆盘形；并且凸起部7为多个圆环形凸起，多个圆环形凸起以与接地电极1同心的方式设置于接地电极1的另一端的端面上，并且相邻的两个圆环形凸起的内径差均相等。也就是说，在接地电极1的另一端的端面上设置的多个圆环形凸起中，相邻的两个圆环形凸起的内径差均为固定值，即，每个圆环形凸起在同一方向上的间隔距离相等。更进一步，根据本发明所提供的等离子体设备，多个通孔6在接地电极1的另一端的端面上呈阵列均匀分布。在本发明中，表述“呈阵列均匀分布”的含义为多个通孔6以规则图案和/或等间距的方式设置于接地电极1的另一端的端面上。如图2所示，根据本发明较佳实施例所提供的等离子体设备中，多个通孔6以圆形排列的方式均匀地分布于相邻的两个圆环形凸起之间。

更进一步，如图1所示，根据本发明较佳实施例所提供的等离子体设备，多个通孔6中的每个通孔6垂直于接地电极1的另一端的端面贯穿接地电极1。

具有这样的结构，通过使得多个通气孔6在接地电极1的端面上呈阵列均匀分布，并且使得凸起部7在接地电极的另一端面上有规则的布置，可以根据需要精密控制由进气单元5引入的气流的方向，从而避免形成湍流等不均匀的气流破环等离子的密度分布。进一步，由于凸起部7的存在，等离子激发后的活性离子存在于两个电极之间的时间被延长，从而可以提高对两个电极之间的样品的处理效率。

更进一步，如图1所示，根据本发明较佳实施例所提供的等离子体设备，进气单元5包括进气口51以及覆盖接地电极的一端的气体缓冲区52。利用这样的结构，当气体从进气口51进入气体缓冲区52后，由于气体缓冲区52覆盖接地电极的一端，从而能够使得该气体缓冲区52内部的气体均匀、稳定地流入接地电极1内部的各个通孔6，从而保证了电极之间辉光放电的均匀性和稳定，以对两个电极之间的样品进行均匀、稳定的处理。

更进一步地说，根据本实施例的等离子体设备还包括腔体(未图示)。电极结构设置在腔体中。具体地说，接地电极1和激发电极2彼此相对地设置，且接地电极1和激发电极2容纳在腔体中。

以上描述了根据本发明的较佳实施例的等离子体设备的构造。但是，上述较佳实施例仅仅是用于举例说明本发明的，而并非用于限制本发明。

例如，在本发明的上述较佳实施例中，凸起部7为多个圆环形凸起，多个圆环形凸起以与接地电极1同心的方式设置于接地电极1的另一端的端面上，并且相邻的两个圆环形凸起的内径差均相等。但是，本发明并不仅限于此，例如，如后附说明书附图3所示，在本发明的变型例中，凸起部7’可以是多个直线型凸起，多个直线型凸起彼此平行地设置于接地电极的另一端的端面上，并且相邻的两个直线型凸起之间的距离均相等。在这种情况下，通孔6’均匀地分布于相邻的两个直线型凸起之间。

进一步地说，可以根据实际设计和使用需要任意选择凸起部7的结构形式和设置方式，该凸起部7可以如上述实施例那样在接地电极1的另一端的端面上规则布置(在本文中，表述“规则布置”的含义为：凸起部7以规则图案有规律的布置于接地电极1的端面上)，也可以选择在接地电极1的另一端的端面上任意布置，只要能够保证能够使得通过进气单元5进入的气流不会对等离子的密度分布产生影响即可。

此外，在本发明的上述较佳实施例中，接地电极1与激发电极2均呈圆盘形。但是，本发明并不仅限于此，本领域技术人员可以根据实际设计和使用需要任意选择接地电极1和激发电极2的结构形式，只要能够对位于两者之间的样品进行良好处理即可。

进一步，在本发明的上述较佳实施例中，多个通孔6中的每个通孔6垂直于接地电极1的另一端的端面贯穿接地电极1。但是，本发明并不仅限于此，本领域技术人员可以根据实际设计和使用需要任意选择通孔6贯穿接地电极1的方式，只要能够使得通过进气单元5进入的气体均匀、稳定地流入接地电极1和激发电极2之间即可。

需要说明的是，虽然上面以常压等离子体设备为基础对本发明进行了描述，但本发明并不限于常压等离子体设备，本发明的电极结构也可以应用于真空等离子体设备，例如等离子体刻蚀设备等。

本发明并不限于上述实施例。在不脱离如所附的权利要求书中所述本发明的范围的情况下，可以对上述实施例做出各种变化和修改。

Claims (9)

1.一种等离子体设备，该等离子体设备包括电极结构，所述电极结构包括相对布置的接地电极和激发电极；其特征在于，

所述激发电极经由匹配器与电源电气连接；

所述接地电极靠近所述激发电极的所述另一端的端面上设置有朝向所述激发电极突出的凸起部。

2.如权利要求1所述的等离子体设备，其特征在于，

所述接地电极远离所述激发电极的一端设置有进气单元，并且所述接地电极设置有贯穿其的多个通孔，所述进气单元经由所述多个通孔将气体排放到所述接地电极的另一端。

3.如权利要求2所述的等离子体设备，其特征在于，所述多个通孔在所述接地电极的所述另一端的所述端面上呈阵列均匀分布，并且所述凸起部在所述接地电极的所述另一端的所述端面上规则布置。

4.如权利要求3所述的等离子体设备，其特征在于，所述多个通孔中的每个通孔垂直于所述接地电极的所述另一端的所述端面贯穿所述接地电极。

5.如权利要求1至4中任意一项所述的等离子体设备，其特征在于，所述接地电极与所述激发电极均呈圆盘形；并且

所述凸起部为多个圆环形凸起，所述多个圆环形凸起以与所述圆盘形接地电极同轴的方式设置于所述接地电极的所述另一端的所述端面上，并且相邻的两个圆环形凸起的内径差均相等。

6.如权利要求5所述的等离子体设备，其特征在于，

相邻的两个圆环形凸起之间均匀地分布所述通孔。

7.如权利要求1至4中任意一项所述的等离子体设备，其特征在于，所述接地电极与所述激发电极均呈圆盘形；并且

所述凸起部为多个直线型凸起，所述多个直线型凸起彼此平行地设置于所述接地电极 的所述另一端的所述端面上，并且相邻的两个直线型凸起之间的距离均相等。

8.如权利要求7所述的等离子体设备，其特征在于，

相邻的两个直线型凸起之间均匀地分布所述通孔。

9.如权利要求2所述的等离子体设备，其特征在于，所述进气单元包括进气口以及覆盖所述接地电极的所述一端的气体缓冲区。