CN201414256Y - 大面积平板常压射频冷等离子体系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种大面积平板常压射频冷等离子体系统，包括一外壳、射频电源、供气源、等离子体发生器、温度控制系统和支架；在一个外壳内，有两个表面彼此平行且相互绝缘的电极，一个与射频电源连接叫射频电极，另一个与地连接叫地电极；在该射频电极和该地电极之间形成等离子体的放电区间；在该放电区间的两侧和一端设有绝缘材料，该两侧的绝缘材料使两个电极位置相对固定并使电极两侧对外密封，在一端的绝缘材料上开设有通气孔，该通气孔通过进气导管与供气源连接；在该两个电极的另一端开设有长条形的开口，通过该开口可以输送基片进入等离子体的放电区间或从放电区间中取出基片；在地电极的底部设有一个加热器来调节地电极上的温度。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种大面积平板常压射频冷等离子体放电系统，尤指一个方形平板电极之间所形成的常压射频电容耦合冷等离子体放电系统。
背景技术
等离子体技术是在近年才迅速发展起来的，并已得到广泛的应用，例如可用于：(1)微电子工业硅片清洗，替代目前的酸和去离子水清洗。(2)清洗所有的生化污染表面，包括被生化武器污染的表面和空间。(3)替代湿化学法，可用于制药和食品行业原位消毒。(4)用于医疗器件消毒和皮肤病的治疗。(5)用于清洗放射性材料表面，试验证明等离子体技术是目前唯一可行的手段，而目前世界上的废弃放射性材料只能填埋处理。(6)食品保鲜杀菌。(7)薄膜材料的制备。(8)纺织企业衣料改性。(9)材料表面的改性。(10)刻蚀金属、半导体和电介质材料等。
在空气中，要使气体击穿电离产生等离子体需要几千伏的高压。目前生成等离子体主要有两种方式：一种是利用电弧产生等离子体，电弧放电时气体温度将高达3000℃以上，产生的直流热平衡等离子体炬，可用于金属的切割、焊接和表面喷涂。但高温的等离子体炬也限制了它的用途，因为它会烧毁所有面对的物品。另一种方式是利用电晕放电产生等离子体，但电晕放电难以产生大面积平板等离子体，在几千伏的高压下，电流范围仅为微安培量级，一般只是用来产生臭氧作消毒用。现有的等离子体技术要使气体在非高压下击穿产生等离子体，并维持稳定大面积非热放电，只能在真空室中进行，从而限制了它的应用。
实用新型内容
(一)要解决的技术问题
本实用新型的目的在于提供一种大面积平板常压射频冷等离子体系统，以实现对物体表面改性、表面清洗和表面消毒等应用。
(二)技术方案
为达到上述目的，本实用新型提供了一种大面积平板常压射频冷等离子体系统，包括一外壳、射频电源、供气源、等离子体发生器、温度控制系统和支架，在一个外壳内，有两个表面彼此平行且相互绝缘的电极，一个与射频电源连接叫射频电极，另一个与地连接叫地电极；在该射频电极和该地电极之间形成等离子体的放电区间；在该放电区间的两侧和一端设有绝缘材料，该两侧的绝缘材料使两个电极位置相对固定并使电极两侧对外密封，在一端的绝缘材料上开设有通气孔，该通气孔通过进气导管与供气源连接；在该两个电极的另一端开设有长条形的开口，通过该开口可以输送基片进入等离子体的放电区间或从放电区间中取出基片；在地电极的底部设有一个加热器来调节地电极上的温度。
上述方案中，该射频电源是13.56MHz或27.12MHz的射频电源，气体被击穿的均方根电压在50伏至250伏之间，该射频放电是在常压下进行的。
上述方案中，该射频电极和该地电极为长方形的金属平板，且该平板射频电极和该平板地电极的表面相互平行且彼此绝缘。
上述方案中，该射频电极和地电极之间的放电区间的间隙范围为0.5至3.5毫米。
上述方案中，在该地电极的中部位置设有一个方形的窄槽，机械手能通过该窄槽取放该放电区间的基片，在地电极的底部设有一个加热器来调节地电极上的温度。
上述方案中，在该射频电极内开设有水冷系统，该水冷系统与水冷管连接。
上述方案中，该供气源所供气体是氩气，或者是氦气与少量的反应气体的混合气体，或者是氦气与液体的混合气体。
上述方案中，该射频电极的外侧有绝缘材料覆盖，该绝缘材料外有一金属外壳。
上述方案中，该地电极与外壳连接并接地。
(三)有益效果
本实用新型提供的这种大面积平板常压射频冷等离子体放电系统，是在大气压下产生低温均匀冷等离子体放电，用于在衬地底表面制备薄膜和对衬底表面进行改性、表面清洗和表面刻蚀的工作，并且不会带来二次污染，其优点是：
1、射频电极和地电极之间所形成的是均匀冷等离子体放电区间。
2、地电极上开设有一个窄槽，可以用机械手取放基片。
3、在地电极的底部设有一个加热器来调节地电极上的温度。
4、在放电区间与供气源连通，在氩等离子体或氦等离子体中可以根据需要通入任何其他反应气体和液体。
附图说明
下面结合附图对本实用新型进行进一步的描述，其中：
图1为本实用新型实施例常压射频冷等离子放电系统的侧面结构剖视示意图；
图2为本实用新型实施例常压射频冷等离子放电系统的正面结构剖视示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。
下面参照附图，结合具体的实施例对本实用新型进行详细的描述。
参阅图1和图2图为本实用新型实施例的系统图，图1为本实用新型实施例的侧面结构剖视示意图，图2为正剖视图。常压射频低温冷等离子体放电系统包括射频电源101、供气源102，所述的等离子体放电主体包括：金属平板形状的射频电极105，金属板地电极107，平该射频电极105通过耐高压线104与射频电源101连接，该地电极107与外壳110连接并接地，射频电极105与地电极107之间设有一定的放电区间108，该区间的宽度范围为0.5至3.5毫米，在该放电区间108的一端设有成直角形的绝缘材料111，该直角形的绝缘材料111放置在地电极107的端部台阶107-1处，如图1所示，该台阶107-1处所放置的绝缘材料111是为了从该材料一侧的多个进气通孔100进入的气体经过该段扩散后，进入到放电区间108的气体能够均匀分布，在设频电极105的另一端设有开口115，在绝缘材料111上的多个通孔100与进气导管109连接，该进气导管109通过气体减压阀门103与供气源102连接，供气源102供给的气体包括氩气，氦气，氩气或氦气与反应气体的混合气体，及氩气或氦气可携带其他液体的混合成份。
地电极107和射频电极105分别固定在两侧的绝缘材料117上，该绝缘材料117还密封地电极107和射频电极105的两侧，在射频电极105的上表面覆盖有绝缘材料106，绝缘材料106、射频电极105和两侧的绝缘材料117放置在外壳110内，该外壳110与地电极连接并接地，在地电极107的底部位置设有加热器114，该加热器放置在支架112上，加热电阻丝与电源113连接，调节电源113的电压，可以控制地电极107的表面温度。
在地电极107的中部位置上开设有一个窄槽116，通过该窄槽机械手可以取放放电区间108的基片，地电极107在开口一端的露出一段长度是为了放置待放入放电区间108中的基片。
由长方形的金属材料制成，例如由不锈钢、铝、铜等加工制成；绝缘材料107和绝缘体113可用陶瓷、玻璃、聚四氟乙烯等绝缘材料制成，在地电极106和射频电极105之间的缝隙108中的放电是在常压下进行的。
以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1、一种大面积平板常压射频冷等离子体系统，包括一外壳、射频电源、供气源、等离子体发生器、温度控制系统和支架，其特征在于：
在一个外壳内，有两个表面彼此平行且相互绝缘的电极，一个与射频电源连接叫射频电极，另一个与地连接叫地电极；在该射频电极和该地电极之间形成等离子体的放电区间；在该放电区间的两侧和一端设有绝缘材料，该两侧的绝缘材料使两个电极位置相对固定并使电极两侧对外密封，在一端的绝缘材料上开设有通气孔，该通气孔通过进气导管与供气源连接；在该两个电极的另一端开设有长条形的开口，通过该开口可以输送基片进入等离子体的放电区间或从放电区间中取出基片；在地电极的底部设有一个加热器来调节地电极上的温度。
2、根据权利要求1所述的大面积平板常压射频冷等离子体系统，其特征在于：该射频电源是13.56MHz或27.12MHz的射频电源，气体被击穿的均方根电压在50伏至250伏之间，该射频放电是在常压下进行的。
3、根据权利要求1所述的大面积平板常压射频冷等离子体系统，其特征在于：该射频电极和该地电极为长方形的金属平板，且该平板射频电极和该平板地电极的表面相互平行且彼此绝缘。
4、根据权利要求1所述的大面积平板常压射频冷等离子体系统，其特征在于：该射频电极和地电极之间的放电区间的间隙范围为0.5至3.5毫米。
5、根据权利要求1所述的大面积平板常压射频冷等离子体系统，其特征在于：在该地电极的中部位置设有一个方形的窄槽，机械手能通过该窄槽取放该放电区间的基片，在地电极的底部设有一个加热器来调节地电极上的温度。
6、根据权利要求1所述的大面积平板常压射频冷等离子体系统，其特征在于：在该射频电极内开设有水冷系统，该水冷系统与水冷管连接。
7、根据权利要求1所述的大面积平板常压射频冷等离子体系统，其特征在于：该供气源所供气体是氩气，或者是氦气与少量的反应气体的混合气体，或者是氦气与液体的混合气体。
8、根据权利要求1所述的大面积平板常压射频冷等离子体系统，其特征在于：该射频电极的外侧有绝缘材料覆盖，该绝缘材料外有一金属外壳。
9、根据权利要求1所述的大面积平板常压射频冷等离子体系统，其特征在于：该地电极与外壳连接并接地。
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