CN1331836A - 用于产生等离子体的空心阴极阵列 - Google Patents

Abstract

本发明披露了一种用于产生放电等离子体的阴极组件。所述阴极组件包括呈阵列形式的多个导电的空心等离子体产生单元,所述单元相互之间电连接。所产生的等离子体可以用于修改衬底例如膜,纤维,颗粒和其它物品的表面性能。

Description

用于产生等离子体的空心阴极阵列

本发明涉及用于产生放电等离子体的空心阴极阵列。所产生的等离子体可以用于修改衬底的表面性能，例如薄膜、纤维、颗粒和其它项目。

各种衬底例如聚合物的处理对于许多工业是重要的，其中包括薄膜工业，所述处理通过物理和化学的修改给予新的表面性能。浸湿方法已经成功地用于这种处理，不过，所述浸湿方法存在一些问题，例如溶剂的废物处理问题。干燥方法，例如电晕处理、uv处理、激光处理、x射线和γ射线处理也具有一些成功的利用。电晕处理在工业上已经使用了几十年，但是一般限于简单的表面几何结构例如网状结构。此外，在一些材料中，电晕处理的效果随时间而变劣。此外，在被处理的衬底的表面上最终形成什么功能团不好控制，并且在电极和衬底之间近的距离可以导致形成不希望有的针孔或烧蚀斑点。UV、x射线、γ射线和激光处理是点能源，因而不容易处理大的面积。此外，这些处理存在强度改变或阴影效果，这会使得一些区域受到较少的处理甚至被视线阴影遮断。

刚性的、成型的或模制的聚合物容器的处理对于食品和饮料工业是重要的，这些处理给予改善的表面性能和气体阻挡性能。已经提出了多种应用方法以利用多种成分涂覆这些容器，借以改善其气体阻挡性能。然而，还需要继续增加这些容器的气体阻挡性能，使得它们能够更好地阻止气体例如氧气和二氧化碳的透射。还需要继续改善表面性能，尤其是改善表面的可印刷性，以便改善这种容器的重复利用性。

等离子体的实验室应用已经有50多年的历史，但是，只是在近期才得到商业规模的实际应用，其中主要受半导体工业的驱动。在聚合物的等离子体处理中，在等离子体中产生的高能粒子和光子在聚合物表面通常通过自由基化学发生强烈的相互作用。

和其它方法相比，等离子体表面处理的主要优点在于没有有害的副产品。通常没有必须被处置的有毒或有害液体或气体。通常，等离子体处理的主要副产品是CO，CO₂和水蒸气，它们都未达到有毒的数量。理论上，等离子体可以应用于各种几何形状的物体，对于这些物体，利用常规的装置和方法得到了不同的成功。这些物体包括网状物、薄膜、具有复杂形状的大的固体物体，和大量存在的小的离散的颗粒，例如粉末。

以工业规模利用等离子体处理的主要障碍是实现在经济上可接受的生产率。等离子体处理的实用性是显而易见的，但是其产量是如此之低，使得只有经过处理获得极大增值的产品在经济上才是可行的。其中的限制因素包括低的等离子体密度和缺乏对等离子体的制约。具有高的生产率的一种等离子体修改和聚合系统将会导致在工业规模上应用等离子体技术的快速发展。

用于产生为进行等离子体聚合和等离子体修改的等离子体的大部分装置包括两类基本的电极结构：内部平行板电极和外部电极。这两类处理的有用性被局限于能够容易地实现大面积的处理，同时保持高的等离子体密度，从而实现最小的驻留时间。现有的DC空心阴极等离子体反应器和内部平行板阴极以及外部阴极相比提供了较高的等离子体密度，和较高的等离子体控制程度。然而，它们不能用于处理大的面积，这是因为大的空心阴极反应器按比例扩大具有固有的困难。为了利用大的空心阴极反应器适应于大面积例如60”(152.4cm)宽的衬底处理的需要达到所需的等离子体密度，需要极高的电压。

EP634778披露了一种空心阴极阵列，其产生为进行表面刻蚀和除去金属板上的“滚动的油珠”的等离子体。所述的空心阴极阵列系统包括壳体，沿着所述壳体的一个壁具有多个均匀分布的开口。这种空心阴极等离子体基本上在壳体内产生，并通过开口输送。这种开口的阵列作为一个分配器，但是没有提高等离子体的强度和均匀性。每个开口的直径大约为1/16英寸(0.15cm)。在EP’778的系统中使用的压力在0.1到5.0托的范围内，其输入功率的范围是0.5到3.0kW。

US5686789披露了一种放电装置，其具有包括微型空心阵列的阴极，用于微型的荧光灯。该专利披露的装置具有电子的平均自由路径等级的尺寸，这不适应于大面积的处理。电子在产生微型空腔放电的微型空腔内作振荡运动，从而引起增加的电流容量。在使用时，US’789的系统使用0.1托到200托的压力。该专利没有提及反应等离子体、等离子体聚合、或材料表面的修改。

H.Koch等人在名称为“用于大均匀面积薄膜沉积的空心阴极放电溅射装置(Hollow cathode discharge sputtering device foruniform large area thin film deposition)”(J.Vac.Sol.Technol.A9(4)，Jul/Aug 1991，p.2374)的文章中描述了空心阴极放电装置，该装置比常规的放电产生较高的溅射颗粒密度。在该文所述的空心阴极等离子体溅射处理中，使用溅射靶例如Cu作为阴极。所述处理主要是一种物理处理，其中发生动量转移。该文没有提及使用空心阴极放电装置用于产生表面修改用的反应等离子体，或者产生传导的等离子体聚合，用于在衬底表面沉积薄层。

仍然需要一种用于表面处理的方法，其中所述方法(1)没有溶剂与/或没有有害的副产品，(2)对于任何表面结构、任何尺寸、与/或给定物品的化学成分的处理是通用的，(3)提供一均匀的处理，(4)具有高的速率和高的产量，(5)可以用于批量处理或连续处理，(6)可以在低的压力或其它所需的条件下操作。

本发明涉及一种用于产生等离子体的阴极组件，其包括：呈阵列形式的多个导电的空心等离子体产生单元，所述单元相互之间电连接。

本发明还涉及一种等离子体产生装置，其包括：至少一个上述的阴极组件；用于向阴极组件提供等离子体先驱气体的装置；以及用于对阴极组件提供电源的装置。

本发明还涉及一种用于处理一衬底的表面的方法，所述方法包括：把衬底置于上述的至少一个阴极组件附近；对阴极组件和衬底的附近提供至少一种等离子体先驱气体；借助于对阴极组件施加电源产生等离子体；以及把衬底的表面暴露于等离子体一个足以形成处理表面的时间。

本发明还涉及一种用于在模制的双轴定向的聚合物容器中封装一液体的方法，包括以下步骤：(a)形成模制的双轴定向的聚合物容器；(b)把所述容器的至少一个表面暴露于‘使用上述的本发明阵列型式阴极组件由包括碳氢化合物的等离子体先驱气体产生的’等离子体中；(c)在容器中引入液体；以及(d)密封所述容器。

本发明还涉及一种用于减少聚酯衬底的气体穿透性的方法，包括把聚酯衬底暴露于使用上述的本发明阴极组件由包括碳氢化合物的等离子体先驱气体产生的等离子体中。

图1是本发明的阴极组件的一个实施例的图，表示具有基本上呈方形横截面的单元；

图2是本发明的阴极组件的一个实施例的图，表示具有基本上呈圆形横截面的单元；

图3是本发明的阴极组件的一个实施例的图，表示具有基本上呈四边形横截面的单元；

图4是本发明的阴极组件的一个实施例的图，表示具有基本上呈三角形横截面的单元；

图5是本发明的阴极组件的一个实施例的图，表示具有基本上呈六边形横截面的单元；

图6是本发明的阴极组件的一个实施例的图，表示具有基本上呈椭圆形横截面的单元；

图7是本发明的阴极组件的一个实施例的图，表示具有平底端部的单元的横截面；

图8是本发明的阴极组件的一个实施例的图，表示具有不同的端部形状的单元的横截面；

图9是本发明的阴极组件的一个实施例的图，表示具有不同的端部形状的单元的横截面；

图10是本发明的阴极组件的一个实施例的图，表示在形成的阵列中的单元，被构造成用于处理形成的衬底；

图11是本发明的阴极组件的一个实施例的图，表示两个阴极组件，一个的壁上涂覆有介电材料，另一个在至少一个单元附近沉积有介电材料；还示出提供一等离子体先驱气体的装置，用于向阴极组件提供电能的装置及一衬底；

图12是按照本发明的阴极组件的一个实施例的剖开的透视图，其被构成用于处理瓶形的容器；以及

图13是图12的实施例的剖视图。

首先参看图1-6和10-13，其中示出了本发明的阴极组件的不同的实施例。阴极组件1包括多个单元2，它们共同形成了单个等离子体发生器阵列。每个单元由一个或多个壁3限定。阴极组件包括被设置在阵列中的多个导电的空心的等离子体发生单元，这些单元彼此电气相连，使得它们能够有效地对具有小的或大的处理面积的各种衬底提供均匀的等离子体处理。

利用“空心等离子体发生单元”表示多个单元，每个单元由所述壁限定。由所述壁限定的单元可以具有任意的形状。不过，为了容易制造，所述单元最好具有基本上呈圆形的横截面形状、基本上呈椭圆形的截面形状、基本上规则的或不规则的多边形截面形状、或者这些形状的任意组合(图1-6，10-13)。利用“规则的多边形”表示从包括三角形、四边形、五边形、六边形、七边形、八边形和这些形状的组合构成的组中选用。对于具有不规则的多边形截面形状的单元，所述的形状可以是相同的或者不同的。

所述单元可以是具有两个开口端的管状的。此外，所述单元也可以由基底5(图10)限定，在所述基底上设置有单元的一个开口端，或者每个单元可以由封闭单元的一个端部的端部6限定。因而，所述单元还可以包括封闭单元的一个端部的端部，其中这种端部是平面的、平底的、U形的、V形的或其它形状的(图7-9)。管状单元或者还由一端部限定的单元可以被设置在一个平面上或者被设置在被成型的基底5上。

为了便于处理与/或连接一电源，阴极组件还可以包括一个或几个侧件8，其可以包围着单元阵列。在某个实施例中，侧件8可以形成一个单元的壁的一部分或者全部。侧件8可以和阵列周边上的单元的至少一部分相连，并且/或者和选择的基底5相连。在侧件中的孔4有助于和电源的连接。

“等离子体”指的是在极热的条件或者在电场/磁场的影响下产生的全部或部分电离的气体。等离子体被形成在一种高能的电场或磁场空间中，所述空间快速地分解存在的任何气体，从而形成高能的离子、光子、电子、高反应的化学物质、中性稳定的物质、受激分子和原子。

“阵列”指的是任何结构的单元编组。其中可以包括平面阵列或者是成形的阵列。一个阵列还可以包括单元的任何随机的排列，其中所述单元以这样的方式排列，使得对只有被选择的衬底面积进行处理。

“导电的”指的是壁与/或选择的端部或选择的用于限定单元的基底或者可以设置单元的基底包括可以导电的材料。“彼此电气相连”指的是当阴极组件借助于限定每个单元的导电材料和电源相连时，所述单元能够彼此电连接。用于制造本发明的阴极组件的材料包括对等离子体处理没有不利影响的任何导电材料，例如不锈钢，、铝、钛、铜、钨、铂、铬、镍、锆、钼，或者这些元素和其它已知元素的合金。

单元的开口可以具有不同的截面尺寸，但是最好是在阵列中的多个单元具有范围在大约0.1到约5.0的单元截面面积对单元深度的比，范围大约为0.25到约4.0更好。最好是，每个单元的截面面积从大约0.25到大约10in²(大约1.6-约64.5cm²)的范围内改变。

每个单元可借助于一个或几个离散的壁限定，这种壁和相邻的单元是不共用的(图2，5，6和10)。这种单元可以和至少一个相邻的单元隔开(图6)，或者具有和至少一个相邻的单元的至少一个壁接触的壁(图2)，或者可以是上述几种情况的组合。此外，相邻的单元可以共用至少一个公共壁(图1，3，4和11)。最好是，规则的或不规则的多边形的相邻的单元共用至少一个公共壁，或者具有和至少一个相邻的单元的至少一个壁接触的壁。每个壁具有具有导电能力，并具有能够提供机械整体性的厚度。

本发明的阴极组件的至少一个单元的至少一个壁的全部或部分可以涂敷有介电材料10(图11，左方的阴极组件)。此外，可以和本发明的阴极组件的至少一个单元相邻地沉积介电材料10(图11，右方的阴极组件)。所述介电材料可以包括云母、陶瓷、或者具有高的介电常数的聚合物材料。介电材料可以被涂敷在单元的边缘周围，并盖住单元的壁的表面的全部或一部分，或者盖住直接和单元相邻的表面。介电材料阻止燃弧和短路，并可以抑制放电。介电材料可被用于盖住特定单元，因而当阴极组件被使用时阻止所述单元产生等离子体。在衬底的等离子体处理期间，通过盖住特定单元，可以在衬底上形成装饰效果。

为了提供更均匀的等离子体处理，已经发现，使在阵列的周边的附近至少一部分单元的截面积小于阵列的内部的单元的截面积是有利的。这种实施例能够补偿扩散损失(图2-6)。

阴极的单元可以被设置成基本上是平面的阵列，用于处理平面衬底12(图11)。此外，阴极组件的单元可以被设置成具有一定形状的阵列，以便适应要被处理的物品的形状，例如弯曲的、环状的、或其它形状的物品14(见图10)，例如瓶子(图12，13)。可以构成具有一定形状的弯曲的阵列，例如凹形的或凸形的。在图12和图13中，阴极组件1被设置在瓶形容器20内部，用于对瓶子的内表面进行等离子体处理。所示的外部电极30具有格状的结构，但是也可以具有简单的平面结构。在图12，13所示的实施例中，可以使极性相反，并把气体提供给电极30，借以可处理瓶形容器20的外表面。单元的一个或几个壁可以基本上垂直于整个阵列的平面(图7)，或者垂直于特定单元所在的阵列的部分的平面。此外，每个单元的一个或几个壁可以具有和阵列的平面形成钝角的一个壁的至少一部分(图8，9)，或者和特定单元所在的阵列的部分的平面形成钝角的一个壁的至少一部分。

最好是，阵列的构型和衬底的形状一致，使得在单元的组件和要被处理的衬底的部分之间保持合理的均匀的空间。这种合理均匀的空间能够进行更均匀的处理。

本发明的阴极组件可以通过把导电材料机加工成为具有所需长度、宽度和厚度的零件，并把这些零件排列成所需的阵列结构来构成。可以在一个槽结构中把零件装配在一起，零件被设置在一个紧密的结构中，好象被楔在一起，或者利用一般的金属板点焊方法被焊接在一起。本发明的阴极组件的其它制造方法对于本领域的普通技术人员是显而易见的。

本发明还涉及等离子体产生装置，其包括上述的阴极组件，用于向阴极组件提供等离子体先驱气体的装置，以及对阴极组件提供电源的装置(图11)。

等离子体先驱气体可以由气体喷嘴16提供(图7，12，13)，所述喷嘴相对于阴极组件被这样设置，使得先驱气体向单元附近扩散。图7表示和各个气体喷嘴16相连的支管16M，每个喷嘴位于单元内。图12和13也表示和位于中心电极中的各个气体喷嘴16相连的支管16M，所述中心电极被设置在瓶20的内部。等离子体气体可以通过等离子体气体馈送管线(未示出)馈给，气体质量流量可以使用合适的等离子体气体流量控制器控制，例如从MKS仪器公司得到的MKS型1179A。所述流量和应用有关。使用大约0.1到约100标准的立方厘米每分的流量(sccm)，最好大约0.5-约15sccm的流量可以合适地处理许多应用。使用较高或较低的流量可以处理其它的应用。

电源18(图11)可以是直流电源，或者是在音频(AF)或射频(RF)下操作的交流电源。电源通过合适的紧固件(未示出)和阴极组件相连，在一个实施例中，所述紧固件可以被插入孔4中。对于许多处理应用，需要1kW以下的电源，最好是使用大约1到约1000kW的电源，更好是约5到约200kW。不过，具有一些应用，其中需要大于1kW的功率输入，以便达到理想的结果。在这种情况下，可以使用液体电极冷却系统。

在等离子体处理中使用低压(在真空中)。因而本发明的等离子体产生装置还包括真空室，阴极组件位于真空室内，还包括用于提供真空的装置。已经发现例如圆柱形不锈钢真空室是一种合适的真空室。可以使用在市场上可以得到的包括和旋转泵相结合的增压泵的真空泵，例如由Edwards High Vacuum International生产的E2M80/EH500。在本发明中使用的压力范围可以是大约1毫托到约100托，最好是大约1毫托到约1托。当使用本发明的等离子体产生装置或方法时，可以进行批量处理或连续处理。虽然真空系统适合于进行批量处理，但是通过使用级互锁的真空系统可以在亚大气压力下维持连续的操作。“级互锁的真空系统”指的是处于不同压力下的一系列的室。

本发明还涉及用于处理至少一个表面的方法，包括：把衬底的至少一个表面置于至少一个上述的阴极组件接近的位置，向阴极组件和衬底附近提供至少一种等离子体先驱气体，对阴极组件施加电压，从而产生等离子体，把衬底的至少一个表面暴露于等离子体一个足够长的时间，从而形成一处理过的表面。

首先，衬底的至少一个表面被置于上述的至少一个阴极组件接近的位置。“接近的位置”指的是把衬底放在距离阴极组件一个足以接收等离子体处理的适当距离的位置。可以使用一个或几个阴极组件处理衬底。其中被处理的衬底通常包括纤维，膜，颗粒和被成形的物品，例如瓶子或其它容器。衬底可以平行于本发明的至少一个阴极组件放置，并离开阴极组件一个预定的距离。在使用成形的阴极组件时，最好是在衬底和单元之间保持一个合理的均匀的距离，以便提供衬底的均匀的处理。

纤维，膜，颗粒和被成形的物品的衬底可以由热塑性聚合物材料制成。打算用于本发明的膜和刚性容器包括由热塑性聚合物形成的膜和容器，例如聚烯烃，聚酰胺，和工程聚合物，例如聚碳酸酯等等。本发明可应用于膜和刚性的即成形的容器，和注入伸展吹气模制的双轴定向的空心热塑性容器，例如瓶子，所述瓶子由合成的线形聚酯制成，例如PET，PBT，PEN等，其中包括对苯二甲酸亚乙酯和乙烯萘(ethylene naphthalate)的均聚物和共聚物，其中多达大约50％摩尔或更多的共聚物可以由下列物质制备：二甘醇的单体单元；丙烷-1，3-二醇；丁烷-1，4-二醇；聚1，4-丁二醇(polytetramethylene glycol)；聚乙烯二醇；聚丙烯二醇；和在共聚物的制备中代替一部分乙二醇的1，4-羟甲基环己烷(hydroxymethylcyclohexane)；或间苯二甲酸，二苯甲酸(isophthalec，dibenzoec)；萘(napgthalene)1，4-or 2，6-二羧酸、己二酸、丁二酸(dicarboxylic；adipic；sebacic)；以及在共聚物的制备中代替酸部分(acid moiety)的癸烷-1，10-二羧酸(decane-1，10-dicarboxylic acid)。上面只是为了说明可以应用的聚合物衬底，并不限制本发明的范围。

第二，在本方法中，至少一种等离子体先驱气体被供给阴极组件和衬底附近。等离子体可以被分成3种：(1)化学非反应等离子体，(2)化学反应但非聚合物形成的等离子体，(3)化学反应、聚合物形成的等离子体。使用的等离子体先驱气体可以根据要由等离子体提供的所需处理进行选择。合适的先驱气体例如可以是：氮气；氢气；氧气；臭氧；氧化亚氮；包括碳氢的气体，例如甲烷，乙烯，丁二烯，或乙炔；氩气；氦气；氨气等；以及这些气体的混合物例如碳氢/氮混合物，空气；卤化物；卤烃；和可聚合的单体。例如，聚合物膜可以利用能够被引入等离子体放电区的任何有机或金属有机化合物进行处理。先驱气体或气体通过气体喷嘴在所需的气体流量下被馈入真空室。

借助于对阴极组件提供电源产生等离子体。使阴极组件和电源相连，接通电源，从而开始形成等离子体状态。然后把电源调节到所需的功率值。所述功率值可以根据气体流量、衬底的尺寸、从阴极组件到阳极的距离、等离子体先驱气体的分子重量和压力而改变。电功率和气体流量可以被这样调节，使得在阴极组件的所有希望的单元内形成强烈的等离子放电。选择地，当等离子体从单元输出时可以使用强磁场使其聚焦。

最后，使衬底的至少一个表面暴露于等离子体一个足够长的时间，从而形成被处理过的表面。等离子体处理应当维持一个所需的时间间隔，其范围可以从几秒到几分。处理时间取决于等离子体以及等离子体和衬底表面相互作用的特性，这些取决于用于维持等离子体而选择的参数。这种参数包括流量、输入功率、压力、放电功率和衬底位置。处理时间也可以和衬底的性质有关。

本发明可用于封装饮料。因而本发明还涉及一种用于在模制的双轴定向的聚合物容器中封装液体的方法，包括：制造一种容器；把所述容器的至少一个表面暴露于‘通过利用本发明的阵列形的阴极组件由包括碳氢的等离子体先驱气体产生的’等离子体；在容器内引入液体；以及密封所述的容器。这种方法还可以包括在装入液体之前从所述容器中清除所述气体。这种方法可适用于含有二氧化碳的液体。

本发明适用于改善用于封装食品和饮料的聚膜(对苯二甲酸亚乙酯)容器和刚性容器以及用于封装汽水软饮料和啤酒的注入伸展吹气模制PET瓶子的气体阻挡性能。因而本发明包括一种用于减少聚酯衬底的气体渗透性的方法，所述方法包括把聚酯衬底的至少一个表面暴露于使用本发明的阴极组件由包括碳氢的等离子体先驱气体产生的等离子体。

本发明可用于以下的处理：表面清洁(除去有机污染物)；刻蚀或消融(除去弱的边界层并增加表面面积)；交联或分支表面附近的分子，这可以内聚性地增强表面层因而增强物理性能；利用新的化学功能性通过特意地改变表面区域进行化学修改/嫁接；以及薄膜沉积，改变衬底的薄膜性能从而适应粘合的需要或者改变阻挡涂层，使之在选择性渗透的膜中改善薄的、无针孔的和高黏度膜的大部分性能。

例1

增强聚酰亚胺膜对铜的附着力

由不锈钢制造类似图1所示的具有方形单元图形的两个12英寸×12英寸的阴极组件。每个单元的尺寸是1英寸×1英寸×1英寸，单元的截面积对其深度的比等于1.0。两个阴极组件被相互平行地设置在真空室中，并且每个阴极和直流电源相连。从E.I.du Pont deNemours和Company，Wilmingtin，DE得到的Kapton聚酰亚胺膜被置于阴极之间，和每个阴极的距离大约是2英寸。形成150毫托的的真空。在真空室内引入氨气，其流量为12标准的立方厘米每分(sccm)，电源电压为560V。把膜在氨气等离子体中暴露1分钟。

使用常规的压滚工艺，然后把被处理过的膜和黏合剂以及铜层叠。该叠层结构由1盎司的铜、1层1密耳的Pyralux粘结剂膜，聚酰亚胺膜带、另一层1密耳的黏合剂膜以及另一层1盎司的铜构成，从而形成包层。

为了检验铜对包层的其余部分的粘结强度，把铜置于Instron机的上夹钳上，包层的其余部分利用双面胶带被粘结在German轮上。在铜处于90度剥离角下被剥离时使轮旋转，拉拔速度是2in/min。对于对照的试样和氨等离子体处理过的试样的以每直线英寸磅(pli)表示的粘结力和表面能量的值如下表所示：

试样        粘结力值    极性表面能量

对照        6.9            10.7

氨处理的    13.0           23.2

例2

对于PET膜的阻挡性能的增强

把从DuPont Co.，Wilmington，DE.得到的5”×5”MYLINEX型PET膜置于在例1中所述的阴极组件之间，进行等离子体薄膜沉积，从而产生较高的阻挡氧气透过PET膜的能力。产生150毫托的真空。在真空室内引入流量为25sccm的乙炔，提供640V电压的电源。使膜在乙炔等离子体中暴露10分钟。然后使用由Mocon，Inc.在ASTMD3985之后制造的0XTRAN1000对处理过的膜评价氧气的透过量，也叫做氧透过率，相对湿度(RH)为50％，温度为30℃，结果如下：

试样            厚度(mils)    OTR(cc/m²/dav)

对照              4.94            12.57

乙炔处理的        4.88            2.48

Claims (31)

1.种用于产生等离子体的阴极组件，其包括：呈阵列形式的多个导电的空心等离子体产生单元，所述单元相互之间电连接。

2.按照权利要求1所述的阴极组件，其中单元截面面积对单元深度的比的范围大约0.1到5.0。

3.按照权利要求2所述的阴极组件，其中每个单元的截面面积的范围大约从1.6-64.5cm²。

4.按照权利要求1所述的阴极组件，其中相邻的单元至少共用一个公共壁。

5.按照权利要求1所述的阴极组件，其中多个单元由至少一个相邻的壁隔开。

6.按照权利要求1所述的阴极组件，其中至少一个单元的至少一个壁涂敷有介电材料。

7.按照权利要求1所述的阴极组件，其中介电材料和至少一个单元相邻被淀积。

8.按照权利要求1所述的阴极组件，其中多个单元具有基本上呈圆形的截面。

9.按照权利要求1所述的阴极组件，其中多个单元具有基本上呈椭圆形的截面。

10.按照权利要求1所述的阴极组件，其中多个单元具有规则的或不规则的多边形的截面。

11.按照权利要求10所述的阴极组件，其中多个单元具有从以下的组中选择的规则的多边形的截面：三角形、四边形、五边形、六边形、七边形、八边形和这些形状的组合。

12.按照权利要求10所述的阴极组件，其中多个单元具有不规则的多边形截面，所述形状是相同的或不同的。

13.按照权利要求1所述的阴极组件，其中在阵列的周边附近的至少一部分单元的截面积小于阵列的内部的单元的截面积。

14.按照权利要求1所述的阴极组件，其中所述单元被排列成基本上是平面的阵列。

15.按照权利要求14所述的阴极组件，其中所述单元具有至少一个基本上和阵列的平面垂直的壁。

16.按照权利要求14所述的阴极组件，其中每个单元具有至少一个和阵列的平面形成钝角的壁。

17.按照权利要求14所述的阴极组件，还包括平面的基底，所述单元被设置在数基底上。

18.按照权利要求1所述的阴极组件，其中所述单元被设置在一种被成形的阵列中。

19.按照权利要求18所述的阴极组件，其中所述成形的阵列是凹形的。

20.按照权利要求18所述的阴极组件，其中所述成形的阵列是凸形的。

21.一种等离子体产生装置，其包括：至少一个如权利要求1所述的阴极组件；

用于向至少一个阴极组件提供等离子体先驱气体的装置；以及

用于对阴极组件提供电源的装置。

22.按照权利要求21所述等离子体产生装置，其中先驱气体被提供在阴极组件附近，从而使气体向着单元附近扩散。

23.一种用于处理衬底的至少一个表面的方法，所述方法包括：

把衬底置于权利要求1所述的至少一个阴极组件附近；

对阴极组件和衬底的附近提供至少一种等离子体先驱气体；

借助于对阴极组件施加电源产生等离子体；以及

把衬底的表面暴露于等离子体一个足以形成处理表面的时间。

24.如权利要求23所述的方法，其中衬底是聚酰亚胺。

25.如权利要求23所述的方法，其中衬底是聚酯。

26.如权利要求23所述的方法，其中衬底是从聚对苯二甲酸乙酯的均聚物或对苯二甲酸亚乙酯的共聚物中选择的聚酯，其中多达大约50％摩尔或更多的共聚物可以由下列物质制备：二甘醇的单体单元；丙烷-1，3-二醇；丁烷-1，4-二醇；polytetramethyleneglycol；聚乙烯二醇；聚丙烯二醇；和在共聚物的制备中代替一部分乙二醇的1，4-hydroxymethylcyclohexane；或isophthalec，dibenzoec；napgthalene 1，4-or 2，6-dicarboxylic；adipic；sebacic；以及在共聚物的制备中代替acid moiety的decane-1，10-dicarboxylicacid。

27.按照权利要求26所述的方法，其中衬底是双轴定向的聚对苯二甲酸乙酯的瓶子。

28.按照权利要求26所述的方法，其中等离子体先驱气体包括乙炔。

29.一种用于在模制的双轴定向的聚合物容器中封装液体的方法，包括以下步骤：

(a)形成模制的双轴定向的聚合物容器；

(b)把所述容器的至少一个表面暴露于使用上述的阴极组件由包括碳氢化合物的等离子体先驱气体产生的等离子体中；

(c)在容器中引入液体；以及

(d)密封所述容器。

30.按照权利要求28所述的方法，还包括在引入液体之前从容器中排空所述等离子体先驱气体的步骤。

31.一种用于减少聚酯衬底的气体穿透性的方法，包括把聚酯衬底暴露于使用权利要求1所述的阴极组件由包括碳氢化合物的等离子体先驱气体产生的等离子体中。

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