CN2870385Y - 大面积平板常压射频冷等离子体放电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型大面积平板常压射频冷等离子体放电装置，设有两个表面彼此平行且相互绝缘的方形平板电极，一个与射频电源连接，另一个与地连接，在两电极间有间距相等的间隙，在间隙间形成常压射频冷等离子体放电区间，在放电区间两侧和一端设有绝缘材料，绝缘材料使两个电极的两侧和一端密封，在电极密封端开设有多个通气孔，该多个通气孔与放电区间贯通并通过进气导管与供气源连接，在电极的另一端开有长条形开口，通过开口可以输送基片进入等离子体放电区间和取出基片，在地电极的底部设有一个加热器调节地电极的温度，以便控制基片的温度。该设备能在大气压下生产均匀冷等离子体，对放入该等离子体区间的基片材料表面进行表面改性、清洗和刻蚀等。

Description

大面积平板常压射频冷等离子体放电装置

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装置，尤指一个平行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装置。

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均匀等离子体，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

本实用新型的目的在于提供一种新型的常压射频冷等离子体喷射装置为物体表面改性、表面清洗和制备薄膜材料等应用。

为了达到上述目的，本实用新型提供一种大面积平板常压射频冷等离子体放电装置，包括射频电源，供气源，等离子体电极等，所述该等离子体放电主体包括一个射频电极和一个地电极，其中射频电极与射频电源连接，地电极与地连接，在该放电区间的两侧设有绝缘材料密封，该放电区间的一端设有绝缘材料密封，在该绝缘材料上设有多个通气孔，该多个通气孔与进气导管连通，该进气导管与供气源连接，另一端设有开口，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。供气源所供的气体经过进气导管进入到放电区间，在该放电区间产生均匀冷等离子体放电。

所述的一种大面积平板常压射频冷等离子体放电装置，所述该射频电源是频率为13.56MHz或27.12MHz。该等离子体放电是在正常大气压下进行的，并且是由射频低电压击穿气体，气体被射频击穿时的均方根电压为50伏至250伏范围，该射频放电是在常压下进行的。

所述的一种大面积平板常压射频冷等离子体放电装置，所述该地电极平面、该射频电极平面、以及两侧的绝缘材料围成一个横截面形状为长方形的、一端开口的等离子体装置。

所述的一种大面积平板常压射频冷等离子体放电装置，其在该地电极的上表面中部位置设有一个方形的窄槽，方形窄槽内放置基片，通过机械手可以取放放在地电极上该窄槽内的基片，地电极在开口一端露出一段长度，在地电极的底部设有一个加热器来调节地电极上的温度，以便控制基片的温度。

所述的一种大面积平板常压射频冷等离子体放电装置，所述该射频电极的外侧有绝缘材料覆盖，该绝缘材料外设有一外壳。

所述的一种新型大面积平板常压射频冷等离子体放电装置，所述该供气源所供气体是氩气、氦气或是氩气或氦气与少量的反应气体或液体的混合气体。

所述的一种新型大面积平板常压射频冷等离子体放电装置，其所述绝缘材料，为陶瓷、玻璃、聚四氟乙烯；电极，为不锈钢、铝、铜制作。

本实用新型大面积平板常压射频冷等离子体放电装置，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、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。

本实用新型是在大气压下产生低温均匀冷等离子体放电，主要用途是：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。

附图说明

图1为本实用新型实施例常压射频冷等离子放电装置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装置的正面结构剖视示意图。

具体实施方式

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为本实用新型实施例的装置图，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装置包括射频电源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，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间隙108，该间隙的宽度范围为0.5～3.5毫米，在该放电间隙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107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114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，方形窄槽116内放置基片，通过机械手可以取放放电间隙108中该窄槽116内的基片，地电极107在开口一端露出一段长度是为了放置待放入放电间隙108中的基片。

射频电极105和地电极107，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106和绝缘体117可用陶瓷、玻璃、聚四氟乙烯等绝缘材料制成，在地电极107和射频电极105之间的缝隙108中的放电是在常压下进行的。

上面参考附图结合具体的实施例对本实用新型进行了描述，然而，需要说明的是，对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可以对上述实施例作出许多改变和修改，这些改变和修改都落在本实用新型的权利要求限定的范围内。

Claims (10)

1、一种大面积平板常压射频冷等离子体放电装置，包括一外壳、射频电源、供气源、等离子体发生器、温度控制装置和支架等，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设有一定的间隙，在该间隙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，该绝缘材料密封电极的两侧和一端，在两个电极的另一端开设有长条形的开口，在电极的密封端开设有通气孔，该通气孔与放电间隙贯通，并通过进气导管与供气源连接；放电是在常压下进行的。

2、如权利要求1所述的大面积平板常压射频冷等离子体放电装置，其特征在于：该射频电源频率是13.56MHz或27.12MHz，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、如权利要求1所述的大面积平板常压射频冷等离子体放电装置，其特征在于：该射频电极和该地电极为长方形的金属平板，该两个电极的表面相互平行且彼此绝缘。

4、如权利要求1所述的大面积平板常压射频冷等离子体放电装置，其特征在于：该射频电极和地电极之间的放电间隙范围为1～3.5毫米。

5、如权利要求1所述的大面积平板常压射频冷等离子体放电装置，其特征在于：在地电极的上表面中部位置设有一个方形的窄槽，方形窄槽内放置基片，底部设有一个加热器，地电极在开口一端露出一段长度。

6、如权利要求1所述的大面积平板常压射频冷等离子体放电装置，其特征在于：在该射频电极内开设有水冷槽，该水冷槽与水冷装置的水冷管连接。

7、如权利要求1所述的大面积平板常压射频冷等离子体放电装置，其特征在于：该供气源所供气体是氩气或氦气，或者氩气或氦气与少量的反应气体或液体的混合气体。

8、如权利要求1所述的大面积平板常压射频冷等离子体放电装置，其特征在于：该射频电极的外侧有绝缘材料覆盖，该绝缘材料外有一外壳。

9、如权利要求1所述的大面积平板常压射频冷等离子体放电装置，其特征在于：所述通气孔，为复数个。

10、如权利要求1、3、4、5、6或8所述的大面积平板常压射频冷等离子体放电装置，其特征在于：所述绝缘材料，为陶瓷、玻璃或聚四氟乙烯；电极，为不锈钢、铝或铜制作。

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