CN1232159C - 常压等离子体产生器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种常压等离子体产生器，通过对阴极与阳极之间注入气体而产生等离子体，并利用所产生的等离子体处理物体的表面，其中，对所述的阴极与阳极分别提供频率不同的交流电，从而实现分别控制等离子体的电位以及所述的阴极与阳极间的电位差；该常压等离子体产生器包括一个补偿电极，设置于距所述的物体底部一个距离的位置，以有利于等离子体向所述物体方向的移动；所述物体的移动方向与所述的阴极与阳极互相垂直。该常压等离子体产生器的供电方式不同于现有的常压等离子体发生器。通过控制到达物体表面的离子和电子的数目，使物体表面上的静电荷积累降到最小。
Description
技术领域
本发明涉及一种等离子体产生器(plasma generator)，特别地，本发明涉及一种可在常压(atmospheric pressure)下产生等离子体(plasma)的等离子体产生器。
背景技术
通常可利用放电的(discharged)等离子体的高温对金属进行进行切割、焊接与燃烧等处理。另外，可将等离子体中产生的活性粒子应用到化学反应中。例如，可用等离子体改变一个待处理物体的表面状态，以从物体表面去除污染物及微粒。
图1所示为一种相应于现有技术的常压等离子体产生器，图2所示为电位(electric potential)随物体相对图1所示的常压等离子体产生器的距离变化的示意图。参考图1与图2，现有的常压等离子体产生器向阴极10提供一个频率范围从几十Hz到几百kHz的交流(alternating current，简称AC)电源40，并将阳极20连接到接地电压50。然后，将气体注入气体供应洞(gas apply hole)30中，以便实现在常压下产生等离子体60。由于等离子体60的电位与阴极10和阳极20之间的电位差不能分别控制，所以很难实现对到达待处理物体70表面的离子42与电子52的数量的控制。
如图2所示，如果增加电位的控制值，则大量的离子42将会迁移到阴极10。这样，到达待处理之物体70表面的离子42的数量将会减少。然而，不可能对到达物体70表面的电子52的数量进行控制。所以，到达物体70表面的离子42数量与电子52数量差会导致高电位的静电荷积累(static electricity)。尤其，如果物体70表面是由一个导体和一个绝缘体所构成时(例如，在绝缘层上形成金属层图案)，则会因为静电荷积累放电而形成次级图案。
也就是说，当待处理之物体的表面状态发生改变或采用现有的常压等离子体产生器去除污染物与微粒时，物体有可能会被有关物体表面及物体状态的高静电荷积累的放电而损坏。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种常压等离子体产生器，通过对阴极与阳极之间注入气体而产生等离子体，并利用所产生的等离子体处理物体的表面，其中，对所述的阴极与阳极分别提供频率不同的交流电，从而实现分别控制等离子体的电位以及所述的阴极与阳极间的电位差；
该常压等离子体产生器包括一个补偿电极，设置于距所述的物体底部一个距离的位置，以有利于等离子体向所述物体方向的移动；
所述物体的移动方向与所述的阴极与阳极互相垂直。
其中，所述阴极的面积与阳极的面积彼此不同。常压等离子体产生器包括一个补偿(complementary)电极，该电极与物体的底部相距一个预定的距离，以有利于等离子体向物体的运动。
根据本发明，可以通过分别控制到达待处理之物体表面的离子与电子的数量，从而抑制静电荷积累的发生。
附图说明
结合附图及以下对优选实施例的详细说明，本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂：
图1所示为一种现有常压等离子体产生器；
图2所示为电位随物体相对图1所示常压等离子体产生器的距离而变化的示意图；
图3所示为本发明的一个优选实施例的常压等离子体产生器；
图4所示为电位随物体距图3所示常压等离子体产生器的距离而变化的示意图；以及
图5所示为本发明的另一优选实施例的常压等离子体产生器。
附图标号说明
10，110：阴极
20，120：阳极
30，130：气体供应洞
40，140，150：交流电源
42，142：离子
50：接地电压
52，152：电子
60，160：等离子体
70，170：物体
145，155：带通滤波器
180：补偿电极
f1，f2：频率
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例给予详细说明。而且，本发明可以采用多种不同方式而实施，不受本文所述实施例的限制。此外，这些实施例所公开的内容是详尽且完整的，将本发明的内容完全传达到本领域的技术人员。在附图中，为清楚起见对元件的形状进行了放大。而为有助于理解，对于附图中相同的构件采用相同的附图标号。
图3所示为对应本发明的一个优选实施例的常压等离子体产生器，图4所示为电位随物体与图3所示的常压等离子体产生器之间的距离变化的示意图。参考图3与图4，本发明的常压等离子体产生器分别向阴极110与阳极120提供一个频率为f1的交流电源140与一个频率为f2的交流电源150。f1与f2的频率范围为从几十Hz到几百kHz之间。在每个交流电源140与交流电源150内分别装设一个带通滤波器(band passfilter，简称BPF)145与155。将处于大气状态的单一气体或混合气体相的氦气、氩气、氮气、氧气或/及等类似气体注入气体供应洞130中，以产生等离子体160。此时，可通过分别对阴极110与阳极120提供不同频率的交流电源140与150，从而分别控制等离子体160的电位与阴极110和阳极120之间的电位差。也就是说，如图4所示，可通过分别控制控制值1与2来分别控制电位。通过分别控制等离子体160的电位与阴极110和阳极120的电位差，可分别控制到达待处理物体170表面的离子142与电子152的数量，物体170按照图4所示的箭头方向而移动。因此可保持物体170表面不带电。另外，通过抑止物体170表面的静电荷积累发生，从而导致在不损坏物体170的表面及状态的情况下而产生常压等离子体。
更特别地，如图4所示，如果增加控制值1，大量离子142将会迁移至阴极110，且到达物体170表面的离子142数量将会减少。因此，可通过控制控制值1，而控制到达物体170表面的离子142数量。此外，如果增加控制值2，大量电子152将会迁移至阳极120，致使到达物体170表面的电子152数量将会减少。因此，可通过控制控制值2，来控制到达物体170表面的电子152数量。也就是说，为尽可能减少物体170表面的静电荷积累，可通过控制控制值1与2而使物体170表面维持不带电的状态。另外，阴极110与阳极120的面积互不相同，从而可以将到达物体170表面的离子142与电子152的数量控制在一个预定的范围内。
图5所示为本发明的另外一个优选实施例的常压等离子体产生器。
通常在采用等离子体而进行表面处理的过程中，可利用重力所引起的气体流动而使离子与电子到达待处理物体的表面，并作为提供的气体。因此，如图5所示的常压等离子体产生器可通过采用一个补偿电极180而促使离子和电子到达物体的表面，设置该补偿电极180与物体170底部相距一个预定的距离。
如本发明所述，可通过分别控制等离子体的电位以及阴极与阳极之间的电位差，从而控制到达待处理之物体表面的离子与电子的数量。因此，抑制了静电荷积累的发生。
因此，可以在忽略物体的特征或物体表面的情况下而采用一个常压等离子体产生器。特别地，甚至在半导体或液晶显示器制造过程中在一个绝缘层上制作一个导体层的图案时，可以改变物体的表面状态或从物体表面去除污染物与微粒而不对物体造成损坏。由于可以在不对物体造成损坏的情况而进行对物体面的处理，所以能够降低制造成本，并且由于采用本发明的常压等离子体产生器简化了制作过程，从而提高了产量。
虽然通过结合其优选实施例对本发明给予具体的公开和说明，然而本领域的技术人员应明确：实施例并非用以限定本发明，在不脱离本发明的精神和范围内，可对本发明进行各种改变与润饰，因此本发明的保护范围是由所附的权利要求而限定的。
Claims (2)
1.一种常压等离子体产生器，通过对阴极与阳极之间注入气体而产生等离子体，并利用所产生的等离子体处理物体的表面，
其特征在于，对所述的阴极与阳极分别提供频率不同的交流电，从而实现分别控制等离子体的电位以及所述的阴极与阳极间的电位差；
该常压等离子体产生器包括一个补偿电极，设置于距所述的物体底部一个距离的位置，以有利于等离子体向所述物体方向的移动；
所述物体的移动方向与所述的阴极与阳极互相垂直。
2.如权利要求1所述的常压等离子体产生器，其特征在于，所述阴极与所述阳极的面积不同。
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