CN2867790Y - 等离子体发生装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于有机材料表面处理的稳定均匀的低温等离子体发生装置，本发明包括同轴、彼此绝缘设置的圆桶形的内、外桶，内桶的桶壁上均布有通孔，内、外桶之间的空间就形成了产生等离子体的发生区，等离子体通过内桶上的开孔从四周向中心扩散，使整个内桶内部空间形成均匀等离子体用来处理物件，由于被处理的高分子材料置于两电极之外，不影响装置的电容参数，保证等离子体参数的一致性，最终保证生产过程中，每次处理效果的一致性。

Description

等离子体发生装置

技术领域

本实用新型涉及一种等离子体的发生装置，具体讲是用于有机材料表面处理的稳定均匀的低温等离子体发生装置。

背景技术

低温等离子体发生技术很多，低气压条件下，有直流辉光，低频交流辉光，高频脉冲介质阻挡放电、射频激励、微波激励等。在大气压条件下，可实现高频脉冲介质阻挡放电，射频等离子体射流等等。低气压条件需要真空技术，适合于处理大体积工件，间歇工作模式。大气压等离子体适合于连续处理薄膜、纤维类的材料。大气压射频等离子体射流可以处理大体积工件，但是由于射流束小，处理面积小，难以保重大工件的处理效果的均匀性。

高分子有机材料属于绝缘介质材料，直流和低频辉光等离子体不适合处理，因为质量小、运动速度快的电子首先到达材料表面形成电位壳层，阻碍等离子体与材料的进一步相互作用。而频率太高的微波等离子体又会引起介质的热吸收，导致材料损伤。另外，微波等离子体的均匀性较差。综合以上分析，选择低气压射频(13.45MHz)的等离子体对有机材料表面处理是高分子材料的性质使然。对高分子材料制得的大工件实施均匀处理，采用低气压条件下的等离子体是适当的选择。

低气压射频等离子体发生技术分为电感耦合和电容耦合两大类，电感耦合可以激发较大面积的均匀等离子体，但不能激发较大体积的均匀等离子体，适合于单面处理片状材料，如微电子的单晶硅刻蚀。电容耦合可以激发较大体积的均匀等离子体，工件可以置于两电极板之间进行处理。但由于高分子材料是绝缘介质，被处理物的多少，摆放位置都会影响电容量，从而改变了射频耦合关系，导致等离子体参数的变化，难以保证生产过程中，每次处理效果的一致性。

技术内容

本发明的目的就是要设计一种使整个处理室空间形成均匀等离子体并保持射频耦合关系稳定，最终保证每次处理效果均匀、一致的等离子体发生装置

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种等离子体发生装置，其特征在于：本发明包括同轴、彼此绝缘设置的圆桶形的内、外桶，内桶的桶壁上均布有通孔，壳体设置在外桶上的电极的电极接头穿过外桶与内桶连接，电极的外部接头通过屏蔽电缆与射频源连接，外桶上设有使桶内形成真空环境的装置，外桶上还设有便于开或关的门，外桶与接地端子相连。

由上述技术方案可知，本发明提供的等离子体发生装置实质上是同心圆桶形电极的射频电容耦合等离子体发生装置，外桶接地而构成电极的接收极，其内部为真空腔体，兼电磁屏蔽；内桶与电极接头相连而电极的外部接头通过屏蔽电缆与射频源连接，内桶的桶壁上是均匀设置的小孔，这样构成的内、外桶之间的空间就形成了产生等离子体的发生区，等离子体在内、外桶之间产生并通过内桶上的开孔从四周向中心扩散，使整个内桶内部空间形成均匀等离子体—-该空间正是用来处理物件的处理室。由于被处理的高分子材料置于两电极之外，不影响装置的电容参数，因而不会改变射频耦合关系，保证等离子体参数的一致性，最终保证生产过程中，每次处理效果的一致性。

附图概述

图1是发明的正面主视图；

图2是图1的仰视图；

图3是图1中的A-A剖视图；

图4是图3中的A-A剖视图；

具体实施方式

本发明公开的等离子体发生装置包括同轴、彼此绝缘设置的圆桶形的内、外桶10、20，内桶10的桶壁上均布有通孔11，壳体设置在外桶20上的电极30的电极接头31穿过外桶20与内桶10连接，电极30的外部接头32通过屏蔽电缆与射频源连接，外桶20上设有使桶内形成真空环境的装置，外桶20上还设有便于开或关的门21，外桶20与接地端子相连。如图1～4所示，实际制作时外桶20选用φ320mm、壁厚φ6mm无缝钢管经切割并与桶底焊接为一体，桶口处设置门21。

所述的内、外桶10、20之间的间隔空间内均匀设置有4～8个绝缘支座40，绝缘支座40为条状，其长度与内、外桶10、20的轴向一致，绝缘支座40截面的径向尺寸相同，这样就是要保证内、外桶同轴设置，实施时绝缘支座40可以选用截面为10mm×10mm的聚四氟乙烯绝缘材料条隔离绝缘，如图4所示。

作为发射电极的内桶10，不仅要与作为接受电极的外桶20构成产生等离子的物理环境，同时还要让所产生的等离子体充置到待处理物件所在的区域，因此，本发明选择的方案是在内桶10的桶壁上均布有通孔11，这样等离子体就充置到待处理物件所在的内桶10的内部，该区域就是等离子体的扩散区---处理室，如图3、4所示，由于被处理的高分子材料或物件90置于内、外桶10、20构成的两电极之外，不影响装置的电容参数，因而不会改变射频耦合关系，保证等离子体参数的一致性，最终保证生产过程中处理效果的一致性。

所述的内桶10的结构有两种基本优选的方案，其一是所述的内桶10是用金属网板弯制成型；其二是所述的内桶10是在金属板上冲压通孔再弯制成型。这样结构的内桶均可以实现其基本功能，具体实施时内桶10可选用厚度为1mm、网孔为φ2mm的不绣钢网制作。

根据待处理材料或物件90的具体情况，所述的内桶10中水平设置有用于放置待处理物件的支架70，支架70与内桶10之间有绝缘座71构成绝缘配合。为了方便待处理物件的放置，支架70可以设置一层或多层。

如图1、2、3、4所示，形成真空环境的装置包括设置在外桶20上并与桶内相通的真空管头50，该真空管头50与抽气管、电磁阀和真空泵相连，外桶20上还设有检测桶内真空度的真空规管60，处理室的负压工作条件是10～100Pa。

如图1、2所示，所述的外桶20上设置有可视桶体内部等离子体辉光放电状态的观察窗80。

所述的门21位于外桶20的一端，所述的门21的一侧与外桶20铰接，铰接轴22位于铅垂方向，门21的另一侧与外桶20之间通过扣接件构成活动配合，具体的机械扣接结构实施时并无太多困难，此处不再赘述。观察窗80设置在门21上，观察窗80内侧安装金属屏蔽网。

本发明在处理高分子物品时的工作流程简述如下：

1.清洗将待处理的高分子物品表面；

2.干燥物品；

3.置于处理室中；

4.关上真空门；

5.接通电源，按启动键。以下步骤程序设计自动完成：机械真空泵启动抽真空，当真空度进入RF等离子体工作气压范围时自动启动RF电源，产生等离子体对材料进行表面处理。处理时间根据处理材料的种类可程序设定。处理完毕，自动开启放气阀，进气使处理腔中气压达到与大气压平衡时，打开真空门，取出物品，工作完毕。工作的真空度通过真空规管信号反馈控制真空泵的开关实现。

Claims (8)

1、一种等离子体发生装置，其特征在于：本发明包括同轴、彼此绝缘设置的圆桶形的内、外桶(10)、(20)，内桶(10)的桶壁上均布有通孔(11)，壳体设置在外桶(20)上的电极(30)的电极接头(31)穿过外桶(20)与内桶(10)连接，电极(30)的外部接头(32)通过屏蔽电缆与射频源连接，外桶(20)上设有使桶内形成真空环境的装置，外桶(20)上还设有便于开或关的门(21)，外桶(20)与接地端子相连。

2、根据权利要求1所述的等离子体发生装置，其特征在于：所述的内、外桶(10)、(20)之间的间隔空间内均匀设置有4～8个绝缘支座(40)，绝缘支座(40)为条状，其长度与内、外桶(10)、(20)的轴向一致，绝缘支座(40)截面的径向尺寸相同。

3、根据权利要求1或2所述的等离子体发生装置，其特征在于：所述的内桶(10)是用金属网板弯制成型。

4、根据权利要求1或2所述的等离子体发生装置，其特征在于：所述的内桶(10)是在金属板上冲压通孔再弯制成型。

5、根据权利要求1或2所述的等离子体发生装置，其特征在于：所述的内桶(10)中水平设置有用于放置待处理物件的支架(70)，支架(70)与内桶(10)之间为绝缘配合。

6、根据权利要求1或2所述的等离子体发生装置，其特征在于：形成真空环境的装置包括设置在外桶(20)上并与桶内相通的真空管头(50)，该真空管头(50)与抽气管、电磁阀和真空泵相连，外桶(20)上还设有检测桶内真空度的真空规管(60)。

7、根据权利要求6所述的等离子体发生装置，其特征在于：所述的外桶(20)上设置有可视桶体内部等离子体辉光放电状态的观察窗(80)。

8、根据权利要求7所述的等离子体发生装置，其特征在于：所述的门(21)位于外桶(20)的一端，所述的门(21)的一侧与外桶(20)铰接，铰接轴位于铅垂方向，门(21)的另一侧与外桶(20)为活动式扣接，观察窗(80)设置在门(21)上，观察窗(80)内侧安装金属屏蔽网。

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