GR20150100397A - Διαταξη ατμοσφαιρικου πλασματος για ομοιομορφη επεξεργασια μεγαλων επιφανειων - Google Patents

Abstract

Προτείνεται μια διάταξη πλάσματος ατμοσφαιρικής πίεσης για ομοιόμορφη, σε μεγάλη επιφάνεια επεξεργασία υλικών, η οποία περιλαμβάνει ένα πρώτο διηλεκτρικό υλικό (3,1) καλυμμένο από τη μία πλευρά από ένα πρώτο τροφοδοτούμενο με ισχύ μέταλλο (2.1), και έχει από την άλλη πλευρά ένα δεύτερο σχηματοποιημένο μεταλλικό στρώμα (4) υπό την μορφή μίας κεραίας, στην οποία μπορεί να εφαρμόζεται ισχύς ή όχι και η οποία καλύπτεται ομοιόμορφα από ένα δεύτερο διηλεκτρικό (3.2), όπου η όλη κατασκευή-σάντουιτς ηλεκτροδίων / διηλεκτρικού είναι διάτρητη με οπές και διαχωρίζεται από ένα διάκενο αέρα από το προς επεξεργασία δείγμα, το οποίο τοποθετείται σε ένα τρίτο γειωμένο μεταλλικό (2.2) ηλεκτρόδιο απέναντι από το δεύτερο ηλεκτρόδιο και καλύπτεται προαιρετικά με ένα τρίτο διηλεκτρικό (3.3).

Description

Διάταξη ατμοσφαιρικού πλάσματος για ομοιόμορφη επεξεργασία μεγάλων επιφανειών

Πεδίο της εφεύρεσης

Η παρούσα εφεύρεση σχετίζεται με το πεδίο της επεξεργασίας υλικών με πλάσμα σε ατμοσφαιρικές συνθήκες, αντί για επεξεργασία σε κενό, καθώς και στον εξοπλισμό που χρειάζεται για την επεξεργασία αυτών με πλάσμα. Σχετίζεται επίσης με την εγχάραξη με πλάσμα και την ελεγχόμενη εκτράχυνση των υλικών υπό ατμοσφαιρικές συνθήκες.

Υπόβαθρο της εφεύρεσης

Η επεξεργασία υλικών χρησιμοποιώντας ηλεκτρικές εκκενώσεις αερίων, γνωστό ως πλάσμα, είναι ένα σημαντικό πεδίο της παραγωγικής διαδικασίας. Συνήθως χρησιμοποιείται πλάσμα υπό κενό (δηλαδή χαμηλή πίεση) , αν και σε ορισμένες περιπτώσεις μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί πλάσμα σε ατμοσφαιρική πίεση, όπως η εκκένωση corona [Μ. Ragoubi, Β. George, S. Molina, D. Bienaime, A. Merlin, J.-M. Hiver, A. Dahoun, Efect of corona discharge treatment on mechanical and thermal properties of composites based on miscanthus fibres and polylactic acid or polypropylene matrix, Composites: Part A, 2012, 43: 675-685]. Σήμερα η χρήση του πλάσματος σε ατμοσφαιρική πίεση αυξάνεται ως μια ενδιαφέρουσα εναλλακτική λύση έναντι του πλάσματος σε χαμηλή πίεση για πολλές εφαρμογές, λόγω της δυνατότητας συνεχόμενης επεξεργασίας με πλάσμα χωρίς το υψηλό κόστος που υπάρχει για την τεχνολογία κενού. Υπάρχουν διάφοροι τύποι ατμοσφαιρικών εκκενώσεων, όπως κορώνα, με κούφια κάθοδο, και εκκένωση μέσω διηλεκτρικού φράγματος (DBD), από τις οποίες η τελευταία είναι μία πολύ ελκυστική λύση. DBDs έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως σε βιομηχανικές εφαρμογές, όπως γεννήτριες όζοντος, οθόνες πλάσματος, λάμπες excimer, καταστροφή πτητικών οργανικών ενώσεων και τροποποιήσεις επιφανειών. Τα DBDs είναι εκκενώσεις αερίων χαμηλής θερμοκρασίας, μη-ισορροπίας, σε μεταβατική κατάσταση που δουλεύουν σε ένα σχεδόν συνεχές πεδίο εκκένωσης. Συνήθως αποτελούνται από δύο ηλεκτρόδια (τουλάχιστον ένα από αυτά καλύπτεται με ένα διηλεκτρικό υλικό), στην οποία εφαρμόζεται ένα υψηλής τάσης εναλλασσόμενο ρεύμα σε συχνότητες που γενικά ποικίλλουν και κυμαίνονται στην περιοχή των 10<2>Hz έως 10<2>kHz, αν και πρόσφατα χρησιμοποιούνται Ραδιοσυχνότητες (RF e.g. 13.56ΜΗz). Σε χαμηλές πιέσεις στα DBDs το πλάσμα ξεσπά στην περιοχή Townsend δημιουργώντας μία διάχυτη εκκένωση αίγλης. Σε ατμοσφαιρική πίεση, η πραγματοποίηση μιας διάχυτης εκκένωσης είναι πιο δύσκολη και περιορίζεται από ορισμένες συνθήκες όπως της γεωμετρίας, των ηλεκτρικών παραμέτρων και τη σύσταση του αερίου. Έτσι, συχνά DBDs ατμοσφαιρικής πίεσης λειτουργούν συνήθως στην περιοχή εκκένωσης τύπου κεραυνού, στην οποία συνήθως σχηματίζονται διάφορα στενά νήματα εκκένωσης . Η επεξεργασία υλικού απαιτεί οι αντιδράσεις που γίνονται στο πλάσμα να είναι αρκετά γρήγορες και ομοιόμορφες σε μεγάλες περιοχές, έτσι ώστε να είναι δυνατή η επεξεργασία σε μεγάλη περιοχή και χωρίς νήματα κατά την εκκένωση, προκειμένου να αποφευχθούν υλικές ζημιές, ειδικά όταν χρησιμοποιούνται μαλακά υλικά. Έτσι, υπάρχει μια ανάγκη για την ανάπτυξη διατάξεων πλάσματος ατμοσφαιρικής πίεσης για ομοιόμορφη, γρήγορη, σε μεγάλη επιφάνεια επεξεργασία υλικών, με χαμηλή ισχύ και χαμηλή κατανάλωση αερίου ηλίου. Το ήλιο είναι το κύριο αέριο φορέας που χρησιμοποιείται λόγω της χαμηλής τάσης διάσπασης προκειμένου να μειωθεί η τάση που απαιτείται για να ξεκινήσει η εκκένωση. Διάφορες προσεγγίσεις έχουν προταθεί για την δημιουργία εκκένωσης αίγλης σε μεγάλη περιοχή (βλέπε το άρθρο επισκόπησης από Klaus Dieter Weltmann, Eckhard Kindel, Thomas von Woedtke, Marcel Hahnel, Manfred Stieber, and Ronny Brandenburg, Atmospheric-pressure plasma sources: Prospective tools for plasma medicine, Pure Appl. Chem. 2010, Vol. 82, No. 6, pp. 1223-1237).

Όσον αφορά τις εκκενώσεις DBD, έχουν προταθεί διάφορες πηγές για την δημιουργία ομοιόμορφης, σε μεγάλη επιφάνεια επεξεργασίας:

 a) Σε αρκετές περιπτώσεις το δείγμα εισάγεται μεταξύ δύο παράλληλων ηλεκτροδίων, συνήθως στο γειωμένο ηλεκτρόδιο, ενώ η ισχύς εφαρμόζεται στην κορυφή του ηλεκτροδίου το οποίο καλύπτεται με ένα διηλεκτρικό, και χωρίζεται μερικά χιλιοστά από το δείγμα από ένα διάκενο αέρος. Σε τέτοια διάταξη, είναι δύσκολο να ελεγχθεί η ροή του Ηλιου που χρειάζεται για την εκκένωση του πλάσματος. Εάν το αέριο εισέρχεται προς μια κατεύθυνση κάθετη προς το διάκενο μεταξύ των δύο ηλεκτροδίων δημιουργείται έλλειψη ομοιομορφίας..

 b) Ως εκ τούτου, μία κεφαλή με τρύπες τύπου ντους συχνά χρησιμοποιείται όπως περιγράφεται από τον Chia-Chiang Chang et al [Chia-Chiang Chang, Jin-Ching Wu, Chih-Wei Chen, Wen-Tung Hsu, US20090162263, (2009)], και από τον Chang Bo Jung et al. [Chang Bo Jung, Jong Han Jeong, Hyun Jo So, Dong Woo Yu, Steven Kim, US20020148816, (2002)] που επεξεργάστηκαν πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων, καθώς και από τον Kwon et al. Οι οποίοι επεξεργάστηκαν υμένια πολυπροπυλενίου [Kwon, Ο. J.; Tang, S.; Myung, S. W; Lu, N.; Choi, H. S., Surface characteristics of polypropylene film treated by an atmospheric pressure plasma. Surface and Coatings Technology 2005, 192 (1), 1-10].

c) Κυλινδρικά και επίπεδα σχέδια πηγών έχουν επίσης προταθεί για επεξεργασία σε μεγάλη επιφάνεια, που έχουν επίσης τη δυνατότητα για επεξεργασία χρησιμοποιώντας roll to roll διατάξεις. Σε αυτά τα σχέδια ένα πηνίο από χαλκοσωλήνα που περιβάλλεται από ένα διηλεκτρικό κύλινδρο και τροφοδοτείται, με μία δεύτερη, παράλληλο, γειωμένο επίπεδο ηλεκτρόδιο σε μικρή απόσταση όπου φιλοξενεί το δείγμα, το οποίο μπορεί να κινείται.

 [Tatsuzo Tasinaki, US5391855, (1995), Cui, Ν. Υ; Brown, Ν. Μ. D., Modification of the surface properties of a polypropylene (PP) film using an air dielectric barrier discharge plasma. Applied Surface Science 2002, 189 (1-2), 31-38. Borcia, G.; Anderson, C. A.; Brown, Ν. M. D„ Dielectric barrier discharge for surface treatment: Application to selected polymers in film and fiber form. Plasma Sources Science and Technology 2003, 12 (3), 335-344, Upadhyay, D. J; Cui, Ν. Y, Meenan, B. J.; Brown, Ν. M. D., The efect of dielectric barrier discharge configuration on the surface modification of aromatic polymers. Journal of Physics D: Applied Physics 2005, 38 (6), 922-929, Cui, Ν. Y; Upadhyay, D. J.; Anderson, C. A.; Brown, Ν. M. D. Study of the surface modification of a Nylon-6,6 film processed in an atmospheric pressure air dielectric barrier discharge. Surface and Coatings Technology 2005, 192 (1), 94-100.]

 d) Μέχρι στιγμής η πιο δημοφιλής προσέγγιση ατμοσφαιρικού πλάσματος είναι η πηγή τύπου «κουρτίνα». Σε αυτή την προσέγγιση το πλάσμα δημιουργείται ως κάθετη κουρτίνα μεταξύ δύο οριζοντίων δοκών που δρουν ως ηλεκτρόδια τα οποία περιβάλλονται από ένα διηλεκτρικό και χωρίζονται από μερικά χιλιοστά απόσταση. Αέριο εισέρχεται μεταξύ των δοκών, ενώ το δείγμα κινείται σε ένα δεύτερο γειωμένο ηλεκτρόδιο. Η ζώνη επεξεργασίας πλάσματος μπορεί να είναι μόνο η κουρτίνα ή το πλάσμα μπορεί να εκτείνεται οριζοντίως πάνω από την επιφάνεια του δείγματος, αν μια μικρή απόσταση ως προς το δείγμα επιλέγεται σε σχέση με τις δοκούς και το δείγμα τοποθετείτε σε ένα γειωμένο ηλεκτρόδιο.

 [Hwang, Υ. J.; McCord, Μ. G. ; An, J. S.; Kang, Β. C.; Park, S. W, Effects of helium atmospheric pressure plasma treatment on low-stress mechanical properties of polypropylene nonwoven fabrics. Text. Res. J. 2005, 75 (11), 771-778, Kim, M. C.; Klages, C. P., One-step process to deposit a soft super-hydrophobic film by filamentary dielectric barrier discharge-assisted CVD using HMCTSO as a precursor. Surface and Coatings Technology 2009, 204 (4), 428-432. Boscher, N. D.; Duday, D.; Verdier, S.; Choquet, P., Single-step process for the deposition of high water contact angle and high water sliding angle surfaces by atmospheric pressure dielectric barrier discharge. ACS Applied Materials and Interfaces 2013, 5 (3), 1053-1060. Avramidis, G.; Hauswald, E.; Lyapin, A.; Militz, H; Viol, W; Wolkenhauer, A., Plasma treatment of wood and wood-based materials to generate hydrophilic or hydrophobic surface characteristics. Wood Material Science and Engineering 2009, 4 (1-2), 52-60. Dirk Vangeneugden, Roel Dams, Method for atmospheric plasma deposition of conjugated polymer coatings, 2009, US 20090148615 Al. Dirk Vangeneugden, Erwin Van Hoof, Robby Rego, Method and device for atmospheric plasma treatment, 2013, US20130084409A1, Kang, W. S.; Hur, M.; Lee, J. O.; Song, Y. H, Controlling hydrophilicity of polymer film by altering gas flow rate in atmospheric-pressure homogeneous plasma. Applied Surface Science 2014, 295, 198-202.]

 e) Μια άλλη προσέγγιση είναι να χρησιμοποιηθεί ένα DBD ως εκκένωση αερίων για επεξεργασία επιφανειών. Εδώ το διηλεκτρικό έχει στη μία πλευρά ένα μεταλλικό στρώμα ως ένα ηλεκτρόδιο, και από την άλλη πλευρά ένα τυπωμένο γειωμένο ηλεκτρόδιο. Κατά την εφαρμογή της τάσης κατά μήκος του διηλεκτρικού μία εκκένωση στην επιφάνεια δημιουργείται η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την επεξεργασία υλικών. [Κ. Oehmigen, Μ. Hahnel, R. Brandenburg, C. Wilke, K.-D. Weltmann, T. von Woedtke. PlasmaProcess. Polym. 7, 250 (2010). U. Kogelschatz, B. Eliasson, W. Egli. J. Phys. IV 7, 47 (1997).

f) Αρκετές παραλλαγές των DBDs έχουν επίσης χρησιμοποιηθεί για την απομάκρυνση σωματιδίων ύλης (ΡΜ) σε καταλύτες στην αυτοκινητοβιομηχανία. Μερικά από αυτά τα σχέδια περιλαμβάνουν επίπεδα σύρματα ή πλέγματα ηλεκτροδίων τα οποία διαχωρίζονται από διηλεκτρικές πλάκες και έχουν επίσης ένα δυναμικό για ομοιόμορφη επεξεργασία, αν και αυτό δεν έχει αποδειχθεί, δεδομένου ότι δεν έχουν σχεδιαστεί για αυτή την εφαρμογή. Υπάρχουν πολλά διπλώματα ευρεσιτεχνίας για Diesel ΡΜ αφαίρεση με πλάσμα χρησιμοποιώντας είτε ένα DBD με παράλληλα ηλεκτρόδια ή μια στοίβα από DBDs. Ο κύριος ρόλος του αντιδραστήρα πλάσματος είναι η οξείδωση των ΡΜ που δημιουργούνται από μηχανές ντίζελ και την απομάκρυνσή τους. Αρκετές πηγές σίγασης ή DBDs δηλ. πηγές που δουλεύουν στο πεδίο εκκένωσης αίγλης και όχι στο πεδίο εκκένωσης με νήματα έχουν προταθεί ως ευρεσιτεχνίες: [Nelson, D.E., Li, Β.Χ., Lessor, D.L., Νοηthermal plasma reactor substrate design-E-shape with low loss electrode pattern, US6821493 (2004)., Carlow, J.S., Ng, K. L., Shaw cross, J.T., Reactor for plasma assisted treatment of gaseous, US7163663 (2007), Cotton, J.S., Combined EGR cooler and plasma reactor, US7398643 (2008), Birckigt, R., Hammer, T, Kishimoto, T. Method for reducing particle emissions containing carbon of diesel motors and corresponding system, US6938409 (2005), Yamamoto S, Yao S, Kodama S, Mine C, Fujioka Y. Investigation of transition metal oxide catalysts for diesel PM removal under plasma discharge conditions. Open Catal. J2008; 1: 11-16.\

Εκτός από DBDs οι κούφιας καθόδου εκκενώσεις έχουν επίσης προταθεί για επεξεργασία μεγάλων επιφανειών, ωστόσο ιδίας φύσης ως εκκενώσεις κούφιας καθόδου βάζει ένα όριο στην ομοιομορφία του πλάσματος. [Η. Bardnkovd, L. Bdrdos, Appl. Phys. Lett. 76 (2000) 285. L Bdrdos, H Bardnkovd, Surface and Coatings Technology, 133-134, 2000, 522-527].

Σε όλες τις παραπάνω προσεγγίσεις, υπάρχει μια δυσκολία στην δημιουργία ομοιόμορφου, σε μεγάλη περιοχή, για γρήγορη επεξεργασία υλικών πλάσμα. Ακόμα κι αν ορισμένα σχέδια πηγών ή εμπορικές διατάξεις πλάσματος, όπως εκείνων που ενσωματώνουν το πλάσμα τόπου "κουρτίνας" όπου επιτρέπουν την ομοιόμορφη επεξεργασία, περιορίζονται στην επεξεργασία υλικών για τον έλεγχο επιφανειών για διαβροχή και τροποποίηση πολύ λεπτών υμενίων. Πρακτικά δεν υπάρχουν αναφορές για χάραξη υλικών με ατμοσφαιρικό πλάσμα και για τις αναφορές που υποδηλώνουν ρυθμοί εγχάραξη κάτω από 10nm / min αναφέρονται, ενώ η δημιουργία τοπογραφίας στην επιφάνεια είναι ανύπαρκτη. Επιπλέον τρέχοντα σχέδια πηγών καταναλώνουν σημαντικές ποσότητες ενέργειας και ήλιο για τη λειτουργία τους, ή βασίζονται στη χρήση του διηλεκτρικών μεγάλου πάχους (μερικά χιλιοστά πάχος), και χρειάζονται υψηλές τάσεις για την έναυση της εκκένωσης. Φαίνεται ότι η τυπική προσέγγιση δύο ηλεκτροδίων έχει αρκετούς περιορισμούς, ενώ η σταθερότητα του πλάσματος στην περιοχή εκκένωσης αίγλης έναντι παρασιτικών εκκενώσεων νήματος μπορεί να είναι προβληματική. Από την άλλη πλευρά, τρία σχέδια ηλεκτροδίων χρησιμοποιώντας είτε τυπωμένο ή πλέγμα (κεραία) ηλεκτροδίων, όπως αυτά που βρίσκονται στα DBDs επιφανειακής εκκένωσης ή DBD που χρησιμοποιούνται για καταλύτες αυτοκινήτων, ή εκκενώσεις κούφιας καθόδου παρουσιάζουν προβλήματα τοπικής ομοιομορφίας, και συχνά η έκθεση των μεταλλικών επιφανειών με το πλάσμα δυνητικά μπορούν να μολύνουν το δείγμα προς επεξεργασία.

Η παρούσα εφεύρεση έρχεται να καλύψει αυτό το κενό παρέχοντας ομοιόμορφο, σε μεγάλη περιοχή, με πολλά ηλεκτρόδια, με πολλά διηλεκτρικά εκκένωση με "διάτρητη κεραία σάντουιτς DBD" διάταξη ικανή να λειτουργήσει αποτελεσματικά, αξιοποιώντας έτσι χαμηλότερη τάση και ισχύ. Μείωση των τάσεων είναι πιθανόν να οφείλεται στη χρήση των λεπτών (ικανών να είναι μικρότερα από χιλιοστά πάχος) ηλεκτρόδιων και διηλεκτρικών εάν είναι επιθυμητό. Η εκκένωση μπορεί να εκτελέσει υπερταχεία εγχάραξη (π.χ. πολυμερές) υλικών με ρυθμούς άνω των 500 nm χάραξη / λεπτό σε χαμηλή ισχύ. Επιπλέον, η διάταξη εκκένωσης μπορεί να ελέγξει τη μετάβαση από ομοιόμορφη εκκένωση αίγλης σε εκκένωση με νήματα πλάσματος. Τέλος, η διάταξη εκκένωσης επιτρέπει τον έλεγχο της τοπογραφίας στην επιφάνεια, επιτρέποντας τη δημιουργία τραχιάς επιφάνειας και κατασκευή υπερυδρόφοβης επιφάνειας.

Περίληψη της εφεύρεσης

Η παρούσα εφεύρεση αναφέρεται στο πεδίο της επεξεργασίας υλικών με ατμοσφαιρικό πλάσμα και ιδιαίτερα σε μια διάταξη ατμοσφαιρικού πλάσματος για ομοιόμορφη, σε μεγάλη έκταση επεξεργασία υλικών, που αναφέρεται εδώ ως «εκκένωση DBD τύπου διάτρητης σάντουιτς κεραίας". Έτσι, παρουσιάζεται εδώ μια νέα διάταξη εκκενώσεως αερίων χρησιμοποιώντας φράγμα διηλεκτρικού, που από εδώ και πέρα αναφέρεται ως " εκκένωση DBD τύπου διάτρητης σάντουιτς κεραίας " η οποία περιλαμβάνει ένα διηλεκτρικό υλικό με μία μεταλλική πλάκα, ως ηλεκτρόδιο στη μία πλευρά και μία μεταλλική κεραία από την άλλη πλευρά η οποία είναι ομοιόμορφα επικαλυμμένη με ένα δεύτερο διηλεκτρικό υλικό. Η όλη δομή με τη μορφή "σάντουιτς" είναι διάτρητη με οπές προσεκτικά σχεδιασμένες και διευθετημένες ώστε να επιτρέπει την έγχυση του αερίου. Το μεταλλικό ηλεκτρόδιο τροφοδοτείται με τάση, η μεταλλική κεραία είναι συνδεδεμένη με το μεταλλικό ηλεκτρόδιο ή ασύνδετη μέσω ενός ρελέ, ενώ ένα κενό αέρα διαχωρίζει την πηγή από ένα τρίτο γειωμένο ηλεκτρόδιο στο οποίο βρίσκεται το δείγμα. Η νέα «εκκένωση DBD τύπου διάτρητης σάντουιτς κεραίας» σχεδιάστηκε να επιτρέπει τη γρήγορη, ομοιόμορφη, σε μεγάλη εγχάραξη, χάραξη και εάν είναι επιθυμητό νανοδόμηση των υλικών, ενώ μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την ομοιόμορφη εναπόθεση, σε μεγάλη περιοχή. Σύμφωνα με μία άλλη τροποποίηση της εφεύρεσης, μία εναλλακτική διάταξη της κεραίας αποκαλούμενη ως "διπλό σάντουιτς" κεραία είναι επίσης δυνατή, όπου κάτω από το ομοιόμορφα επιστρωμένο διηλεκτρικό, ένα δεύτερο ηλεκτρόδιο ή πλέγμα εισάγεται και γειώνεται για έμμεση επεξεργασία, όπου ένα προαιρετικό τέταρτο ηλεκτρόδιο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως βάση τοποθέτησης του δείγματος.

Επιπλέον, η εφεύρεση σχετίζεται με μια διαδικασία χάραξης ή εναπόθεσης με τη χρήση της συσκευής της εφεύρεσης, καθώς και σε μία διαδικασία δημιουργίας μικρό νανο τραχείες επιφάνειες με τη χρήση της συσκευής της εφεύρεσης.

Σύντομη περιγραφή των σχεδίων

 Σχήμα 1. Σχηματική αναπαράσταση και παραλλαγές της προτεινόμενης διάταξης ατμοσφαιρικού πλάσματος, ομοιόμορφου, σε μεγάλη περιοχή.

 (α) Παρουσιάζεται σχηματικά η διατομή της προτεινόμενης νέας πηγής. 1 = τρύπα, 2.1, 2.2 = μεταλλικά στρώματα, 4 = μεταλλικό στρώμα (κεραία) το οποίο είτε τροφοδοτείται είτε είναι ασύνδετο χρησιμοποιώντας ένα ρελέ, 3.1, 3.2, 3.3 = διηλεκτρικά, 5 = δείγμα προς επεξεργασία.

(β) Κάτοψη του προτεινόμενου μεταλλικού ηλεκτροδίου (κεραία), που υποδηλώνεται ως 4 στο Σχ. 1α, 4.d = μεταλλική γραμμή που συνδέει τις θηλιές της κεραίας, 4.α = μεταλλικός βρόχος που συνδέει τις μεταλλικές ακίδες, 4.b = μεταλλικές ακίδες, 4.c = οπές για έγχυση αερίου.

(γ) Εναλλακτική σχεδίαση της προτεινόμενης πηγής επιτρέποντας στο δείγμα να είναι έξω από την περιοχή του ηλεκτροδίου αν είναι επιθυμητό. 1 = τρύπα, 6 = προαιρετικός σωλήνας από διηλεκτρικό που εισάγεται στην τρύπα. 2.1 = πολωμένο μεταλλικό στρώμα, 4 = μεταλλικό στρώμα (κεραία) το οποίο είτε τροφοδοτείται είτε είναι ασύνδετο χρησιμοποιώντας ένα ρελέ. 2.3 = γειωμένο μεταλλικό ηλεκτρόδιο. 3.1, 3.2 = διηλεκτρικά, 5 = δείγμα που βρίσκεται έξω από τη ζώνη του ηλεκτροδίου ή κάθεται προαιρετικά σε: 3.3 = διηλεκτρικό, ή σε 2.2 = μεταλλικό ηλεκτρόδιο, προαιρετικά γειωμένο.

Σχήμα 2. Σύγκριση της κατανομής ηλεκτρικού πεδίου (από προσομοιώσεις) κατά μήκος του διάκενου (από τη θέση 4 χιλιοστά έως 6,5 χιλιοστά) των συσκευών σύμφωνα με την εφεύρεση:

(α) Διάταξη δύο ηλεκτροδίων: Κάθε ηλεκτρόδιο καλύπτεται με ένα διηλεκτρικό και χωρίζεται με ένα διάκενο χωρίς τα μεταλλικά ηλεκτρόδια (κεραία), και χωρίς τρύπες που διαπερνούν τα μεταλλικά ηλεκτρόδια και τα διηλεκτρικά. Τα ηλεκτρικά πεδία είναι σταθερά.

(β) Η ίδια διάταξη όπως η (α) αλλά με οπός που διαπερνούν τα ηλεκτρόδια και τα διηλεκτρικά. Εμφανίζονται δύο καμπύλες: Μία στη (x, y) θέση κατά μήκος του κεντρικού άξονα που εκτείνεται έξω από τις οπές (χαμηλότερα πεδία), και μία δεύτερη σε μία (x, y) θέση μεταξύ γειτονικών οπών. Υπάρχουν κάποιες αλλαγές στα πεδία, τα οποία είναι χαμηλότερα και δεν είναι τόσο ομοιόμορφα όπως στην (α).

(γ) Κατανομή ηλεκτρικού πεδίου για την προτεινόμενη διάταξη, με πολωμένη κεραία. Όπως μπορεί να παρατηρηθεί στο (γ), τα ηλεκτρικά πεδία είναι σημαντικά υψηλότερα σε σύγκριση με το (α) σε μία (x, y) θέση μεταξύ γειτονικών οπών, όπου τα ηλεκτρικά πεδία στον άξονα των οπών μετά την θέση z 5,4 χιλιοστών είναι υψηλότερα σε σχέση με το (α).

(δ) Κατανομή ηλεκτρικών πεδίων για την προτεινόμενη διάταξη, με μία ασύνδετη κεραία. Σε σύγκριση με την διάταξη του σχήματος (α) τα ηλεκτρικά πεδία στις (χ, y) θέσεις μεταξύ των γειτονικών οπών και των ηλεκτρικών πεδίων στον άξονα των οπών είναι υψηλότερες.

(ε) Μια διατομή της κατανομής του ηλεκτρικού πεδίου της περίπτωσης (γ) που παρουσιάζεται παραπάνω, για την πολωμένη κεραία. Οι σκούρες τιμές δηλώνουν τα πολύ υψηλά ηλεκτρικά πεδία. Στο σημείο της εξόδου της τρύπας προς το διάκενο, η κατανομή του ηλεκτρικού πεδίου είναι πολύ ομοιόμορφη και διασπάται σε μικρότερα πεδία τάσης συγκριτικά με την περίπτωση (α) λόγω των υψηλότερων ηλεκτρικών πεδίων. Με αυτό τον τρόπο εξασφαλίζεται ένα ομοιόμορφο πλάσμα.

 Σχήμα 3. (α) Κατανομή της ονομαστικής RF ισχύος έναντι % O2 στο μίγμα He / O2, και (β) του πλάτους της τάσης σε σχέση με την απορροφούμενη RF ισχύ στην εκκένωση πλάσματος για τις τρεις διαφορετικές διατάξεις ηλεκτροδίων: χωρίς πλέγμα (κεραία), πλέγμα (κεραία), ασύνδετο και πλέγμα (κεραία) πολωμένο.

Σχήμα 4. Ρυθμός εγχάραξης ενός πολυμερικού υμενίου (ΡΜΜΑ), (α) έναντι % 02 και (β) έναντι της ονομαστικής ισχύος για τις τρεις διαφορετικές διατάξεις των ηλεκτρόδιων: χωρίς πλέγμα (κεραία), πλέγμα (κεραία), ασύνδετο και πλέγμα (κεραία) πολωμένο.

Σχήμα 5. Ψηφιακές απεικονίσεις του φωτός που εκπέμπεται από το πλάσμα μέσω ενός γυάλινου ηλεκτρόδιου σε δύο ισχύς (α) 80 W, και (β) 120W. Παρατήρηση της ομοιομορφίας της εκπομπής φωτός από το πλάσμα, εξασφαλίζοντας ομοιόμορφη επεξεργασία. Οι οπές είναι ορατές ως μη ομοιόμορφες απλά επειδή διαχέεται παρασιτικό φως μέσα από τις οπές, ανιχνεύεται από την κάμερα ως ανομοιομορφία.

Λεπτομερής περιγραφή της εφεύρεσης Σχηματικά της προτεινόμενης διάταξης ομοιόμορφου ατμοσφαιρικού πλάσματος σε μεγάλη περιοχή, DBD τύπου διάτρητης σάντουιτς κεραίας" παρουσιάζονται στο Σχ. 1a, b, c. Σχ. 1a δείχνει μια εγκάρσια τομή της πρώτης υλοποίησης της διάταξης, ενώ το Σχ. 1b δείχνει μία κάτοψη του ηλεκτροδίου της μεταλλικής κεραία πού υποδηλώνεται ως 4 στα δύο σχήματα 1α και 1β. Η διάταξη περιλαμβάνει ένα πρώτο διηλεκτρικό υλικό (που δηλώνεται ως 3.1 στο Σχ. 1α) επιμεταλλωμένο και στις δύο πλευρές (βλέπε το μεταλλικό στρώμα που χτίζει το πολωμένο μεταλλικό ηλεκτρόδιο 2.1 και το στρώμα που αποτελεί την μεταλλική κεραία 4 στο οποίο ενσωματώνεται ένα δεύτερο στρώμα στο Σχ. 1α). Τα διηλεκτρικά υλικά περιλαμβάνουν εκείνα τα οποία χρησιμοποιούνται για την δημιουργία τυπωμένων κυκλωμάτων (PCB), ή άλλα πολυμερικά ή ανόργανα διηλεκτρικά τα οποία έχουν πάχος τυπικά μεταξύ ένα δέκατο του χιλιοστού μέχρι μερικά χιλιοστά, ανάλογα με την ισχύ που εφαρμόζεται. Αν μεγάλες πυκνότητες ισχύος πρέπει να εφαρμοστούν διηλεκτρικά υλικά με χαμηλές διηλεκτρικές απώλειες προτιμώνται. Το πολωμένο μεταλλικό ηλεκτρόδιο (βλέπε 2.1 στο Σχ. 1α) μπορεί να είναι μια μεταλλική πλάκα ή μία μεταλλική στρώση η οποία εναποτίθεται πάνω από το διηλεκτρικό στρώμα. Από την άλλη πλευρά του διηλεκτρικού 3.1 ένα τυπωμένο μεταλλικό στρώμα υπάρχει με την μορφή κεραίας (βλέπε Εικ. 1b) και μπορεί να είναι μια διάτρητη λεπτή μεταλλική πλάκα ή μία τυπωμένη κεραία. Η κεραία αποτελείται από 4 μεταλλικούς βρόχους, οι οποίοι μπορούν να απομονωθούν ή να συνδεθούν από την κορυφή ή από τον πυθμένα ή και από τις δύο πλευρές με μία μεταλλική γραμμή μέσω ενός ρελέ. Ακίδες προεξέχουν από τις μεταλλικές θηλιές της κεραίας (συμβολίζονται ως 4.β στο Σχ. 1β). Τυπικές διαστάσεις των βρόχων είναι μεταξύ λίγων χιλιοστών έως λίγους 100s των χιλιοστών σε μήκος και σε λίγα χιλιοστά έως μερικά 10s του χιλιοστού πλάτους, ενώ το μήκος των ακίδων είναι από 1 χιλιοστού έως 10s του χιλιοστού, και η απόσταση μεταξύ 6 χιλιοστά σε 1 χιλιοστού. Στην ενσωμάτωση που φαίνεται στο Σχ. 1α το η κεραία - μεταλλικό ηλεκτρόδιο υποδηλώνονται ως 4 μπορεί να τροφοδοτείται ή να είναι ασύνδετο μέσω ενός ρελέ.

Ένα δεύτερο λεπτό διηλεκτρικό στρώμα καλύπτει ομοιόμορφα το τυπωμένο μεταλλικό στρώμα (βλέπε 3.2 στο Σχ. 1α). Τυπικά το πάχος αυτού του δεύτερου διηλεκτρικού είναι και πάλι στην περιοχή του ενός δέκατου του χιλιοστού μέχρι λίγα χιλιοστά. Τυπικά πολυμερικά υλικά που χρησιμοποιούνται είναι τα πολύ (διμεθυλο) σιλοξάνιο, ή άλλο πολυμερικό υλικό το οποίο μπορεί να καλύψει με μερικές εκατοντάδες μικρά την τοπογραφία που υπάρχει και της κεραίας και του πρώτου διηλεκτρικού για την αφαίρεση τυχόν κενών, ή αποτίθενται ή καλλιεργούνται ανόργανα διηλεκτρικά στην κορυφή της κεραίας. Το ηλεκτρόδιο / διηλεκτρικό κατασκευή σάντουιτς είναι διάτρητο με οπές μεταξύ 1-3 mm σε διάμετρο (που υποδηλώνεται ως 1 στο Σχ. 1α, και ως 3 στην Εικ. 1b) από την οποία τα αέρια εισέρχονται από την διάταξη. Οι οπές απέχουν κατάλληλα έτσι ώστε τα ηλεκτρικά πεδία που δημιουργούνται να αλληλοεπιδρούν. Έτσι, η απόσταση μεταξύ των οπών είναι συγκρίσιμες με την διάμετρο των οπών. Αν οι οπές είναι μακριά δεν υπάρχει αλληλεπίδραση των ηλεκτρικών πεδίων, ενώ εάν είναι πολύ κοντά μεταξύ τους τα συνολικά ηλεκτρικά πεδία μειώνονται. Έτσι, κατά προτίμηση, η διάμετρος οπής είναι της τάξης των 1-3 mm, και κατά μεγαλύτερη προτίμηση 2 mm, ενώ η απόσταση μεταξύ των κέντρων των οπών κυμαίνεται μεταξύ 1,5 έως 3 φορές την διάμετρο της οπής, ως εκ τούτου, μεταξύ 3 έως 6 χιλιοστά.

Η πηγή σάντουιτς διαχωρίζεται από λίγα χιλιοστά κενό (τυπικά 1-10, με τη βέλτιστη αποστάσεων σε 2-5mm εύρος) από το δείγμα (που υποδηλώνεται ως 5 στο Σχ. 1α), το οποίο κάθεται σε ένα γειωμένο τρίτο ηλεκτρόδιο (συμβολίζεται ως 2.2 στο Σχ. 1α) και αντικρίζει το δεύτερο ομοιόμορφο λεπτό διηλεκτρικό στρώμα 3.2. Ένα προαιρετικό τρίτο διηλεκτρικό (υποδηλώνεται ως 3.3 στο Σχ. 1α) υπάρχει σε αυτό το γειωμένο ηλεκτρόδιο, και το δείγμα κάθεται στο διηλεκτρικό σε αυτή την περίπτωση (βλέπε εικ. 1α). Η διάταξη με το κάτω διηλεκτρικό / ηλεκτρόδιο 3. μπορεί και πάλι να είναι μια μονόπλευρης μεταλλικής εναπόθεσης PCB ή μια γυάλινη πλάκα καλυμμένη με αγώγιμο υλικό όπως το ΙΤΟ (ινδίου οξείδιο του κασσιτέρου), ή οποιουδήποτε χαμηλών απωλειών ανόργανων ή οργανικών επιμεταλλωμένο, στη μία πλευρά διηλεκτρικά. Το πάχος του διηλεκτρικού ποικίλλει από μερικά δέκατα του χιλιοστού μέχρι μερικά χιλιοστά. Αν πρόκειται να χρησιμοποιηθούν δείγματα μεγάλου διηλεκτρικού πάχους, τότε χρησιμοποιούνται στο ηλεκτρόδιο λεπτά διηλεκτρικά υμένια.

Στο περιγραφόμενο σχέδιο πηγής το πλάσμα δημιουργείται μέσα στην διάταξη του ηλεκτροδίου. Ωστόσο, εκτός των ηλεκτρόδιων (απομακρυσμένα) επεξεργασία με πλάσμα είναι δυνατή μέσω ενός πλάσμα jet.

Στο Σχ. 1γ φαίνεται μία εναλλακτική σχεδίαση, χρησιμοποιώντας μία κεραία "διπλό σάντουιτς", κάτω από το δεύτερο λεπτό διηλεκτρικό στρώμα 3,2 όπως φαίνεται στο Σχ. 1a. Μία δεύτερη κεραία η οποία δημιουργεί ένα τέταρτο ηλεκτρόδιο πλέγματος εισάγεται (συμβολίζεται ως 2.3) και γειώνεται. Για να αποφευχθεί η εκκένωση νήματος στις οπές όταν λειτουργεί σε μεγάλη ισχύ, ένα λεπτό τοίχωμα από διηλεκτρικό σωλήνα εισάγεται εντός των οπών 1 (υποδηλώνεται ως 6 στο Σχ. 1γ). Οι σωλήνες 6 μπορούν να είναι από οποιοδήποτε χαμηλής απώλειας διηλεκτρικό υλικό, όπως αλουμίνα, χαλαζία κ.ά.. Σε αυτό το σχεδίασμά το δείγμα (υποδηλώνεται ως 5 στο Σχ. 1γ) μπορεί να είναι "επιδαπέδιο", ή να κάθεται σε ένα τρίτο ηλεκτρόδιο (υποδηλώνεται ως 2.3 στο Σχ. 1γ) προαιρετικά γειωμένο και προαιρετικά να καλύπτεται με ένα τρίτο διηλεκτρικό (συμβολίζεται ως 3.3 στο Σχ. 1γ). Στην ενσωμάτωση που φαίνεται στο Σχ. 1γ, το τρίτο ηλεκτρόδιο 2.3 μπορεί να γειωθεί ή να είναι ασύνδετο μέσω ενός ρελέ. Αυτό το ενναλακτικό συμπυκνωμένο σχέδιο της πηγής δημιουργεί πολλά jet από πλάσμα, χρησιμοποιώντας έναν επίπεδο σχεδίασμά ο οποίος μπορεί να υλοποιηθεί ακόμα και σε ένα PCB.

 (α) Είναι επεκτάσιμο σε μικρά και σε μεγάλα μεγέθη. Οπότε μπορεί να χρησιμοποιηθεί για επεξεργασία σε μεγάλες περιοχές, ή ακόμα και να συρρικνωθεί για να χρησιμοποιηθεί για ενεργοποίηση σε chip, biochip, microfluidic, microarray ή σε οποιαδήποτε άλλη μικρή επιφάνεια που χρήζει επεξεργασίας.

(β) Επιτρέπει την ομοιόμορφη επεξεργασία με πλάσμα.

(γ) Ο διάτρητος σχεδιασμός του επιτρέπει την ομοιόμορφη εισαγωγή με ήλιο, και δημιουργεί τοπική ενίσχυση των ηλεκτρικών πεδίων στην περιοχή που περιβάλλει την οπή με τα πεδία που υφίστανται μεταξύ της ισοδύναμης διάταξης που αποτελείται από δυο ηλεκτρόδια (δηλ παρόμοιο σχεδίασμά χωρίς την κεραία και χωρίς τις οπές). Αυτή η ενίσχυση επιτρέπει την έναυση του πλάσματος σε χαμηλά δυναμικά τάσης.

(δ) Πιο συγκεκριμένα, η ύπαρξη όταν η κεραία είναι σε ασύνδετη ή τροφοδοτούμενη διάταξη ενισχύει σημαντικά τα ηλεκτρικά πεδία σε ολόκληρη την περιοχή διακένου. Πρώτον, τα ηλεκτρικά πεδία είναι σημαντικά ενισχυμένα σε σχέση με την διάταξη των δύο ηλεκτροδίων στην περιοχή γύρω από τις οπές. Δεύτερον, το ηλεκτρικό πεδίο ενισχύεται επίσης στην οπή σε μία συγκεκριμένη απόσταση μεταξύ των κενών. Η θέση της ενίσχυσης ελέγχεται από την σύνδεση ή όχι του τυπωμένου ηλεκτροδίου με την τροφοδοσία RF, καθώς και τον σχεδίασμά της κεραίας. Ως εκ τούτου, ο σχεδιασμός αυτός επιτρέπει την εφαρμογή χαμηλότερης ισχύς προκειμένου να ξεκινήσει η εκκένωση, καθώς και την ομοιόμορφη και σταθερή λειτουργία στην περιοχή εκκένωσης αίγλης.

Εκτός από τα παραπάνω, η προτεινόμενη διάταξη DBD τύπου διάτρητης κεραίας “σάντουιτς” έχει επίσης πολλά πλεονεκτήματα κατά την επεξεργασία. Μπορεί να φιλοξενήσει οποιοδήποτε μέγεθος των δειγμάτων, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ομοιόμορφη επεξεργασία, χρειάζεται μικρότερη ισχύ για να ξεκινήσει το πλάσμα, χαμηλότερη κατανάλωση ενέργειας εν λειτουργία, καθώς και μικρότερη ροή ηλίου. Διάφορα υλικά μπορούν να υποβληθούν σε επεξεργασία με πλάσμα συμπεριλαμβανομένων οργανικών πολυμερικών υλικών (όπως πολύ (μεθυλο) μεθακρυλικό (ΡΜΜΑ), Κύκλο πολυμερούς ολεφίνης (COP), πολύ (στυρένιο) (PS), πολύ (αιθέρας) etherketone (PEEK), Teflon-σαν πολυμερές, πολύ (ιμίδιο) (ΡΙ), φωτοευαίσθητα υλικά και άλλα) ή οργανικά-ανόργανα πολυμερή (όπως πολύ (διμεθυλο) σιλοξάνη (PDMS), ή τα πολυμερή με πληρωτικά, όπως εκείνα που χρησιμοποιούνται για πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων ή άλλα). Αυτά τα υλικά μπορεί να χαραχθούν με πολύ μικρές ποσότητες ροής οξυγόνου σε εξαιρετικά υψηλούς ρυθμούς εγχάραξης φθάνοντας τα αρκετά μικρά ανά λεπτό, οι οποίοι ρυθμοί δεν είναι εφικτοί μέχρι σήμερα με άλλες πηγές ατμοσφαιρικού πλάσματος. Η εγχάραξη μπορεί να πραγματοποιηθεί χρησιμοποιώντας το Ήλιο ως αέριο φορέα ή άλλα ευγενή αέρια όπως το αργό, καθώς και ένα μικρό ποσοστό με αέρια οξυγόνου ή φθορίου. Χρησιμοποιώντας αέρια φθορίου, μπορεί να επιτευχθεί εγχάραξη Si και ανόργανων πολυμερών.

Η πηγή μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για τη γρήγορη και ομοιόμορφη απόθεση εάν ένας πρόδρομος ή ένα αέριο απόθεσης εισάγεται μαζί με το αέριο φορέα. Αέρια φθορανθράκων (όπως CHF3 ή CF4, C4F8 ή γενικά CxHyFz αέρια) ή φθοριωμένης σιλοξάνης προδρόμους (όπως τα φθοριούχα αιθοξυσιλάνια ή φθοριωμένα χλωροσιλάνια), μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την εναπόθεση υδρόφοβων επικαλύψεων. Το οξυγόνο περιέχει μόρια, όπως αλκοόλες, κετόνες, ή οξέα, που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για απόθεση υδρόφιλων πολυμερικών υμενίων. Σύμφωνα με την εφεύρεση μία διεργασία εγχάραξης ή διεργασία εναπόθεσης με τη βοήθεια της διάταξης της εφεύρεσης μπορεί να πραγματοποιηθεί, όπου χρησιμοποιούνται μίγματα εγχάραξης αερίων ή αέριων εναπόθεσης μαζί με ευγενή αέρια ή άζωτο, επιτυγχάνοντας ρυθμούς εγχάραξης ή εναπόθεσης άνω των 100 nm / min.

Η πηγή χρησιμοποιείται επίσης για ελεγχόμενη μικρό και / ή νάνο εκτράχυνση της επιφάνειας είτε μέσω εγχάραξης είτε μέσω εναπόθεσης υλικών. Η τραχύτητα θα πρέπει κατά προτίμηση να περιλαμβάνει δύο ή πολλαπλές κλίμακες στην τραχύτητα συμπεριλαμβανομένων των μικρό και νάνο μορφών. Οι επιφάνειες περιλαμβάνουν επίσης πολυμερικές επιφάνειες (όπως αυτές που περιγράφονται παραπάνω), ή επιστρωμένα γυαλιά ή μέταλλα ή επικάλυψη με ένα φιλμ από τα παραπάνω πολυμερή. Οι επιφάνειες μπορούν επίσης να περιλαμβάνουν επιφάνειες πυριτίου ή ημιαγωγούς ή μέταλλα. Εκτράχυνση μπορεί να επιτευχθεί χρησιμοποιώντας οποιαδήποτε από τις ακόλουθες μεθόδους ή συνδυασμό τους με τη διάταξη της εφεύρεσης. Σε αυτές τις μεθόδους, η εγχάραξη πραγματοποιείται σε πλάσμα που περιέχει οξυγόνο, ή φθόριο, ή χλώριο.

Α) Μία μέθοδος εκτράχυνσης συνεπάγεται τη δημιουργία μιας αρχικής τοπογραφίας στην επιφάνεια, είτε με τη δημιουργία ενός οργανωμένου στρώματος ή διάταξης όπως ένα λιθογραφικό μοτίβο, ή με τυχαία απόθεση ενός στρώματος μικρό ή νάνο σωματιδίων. Κατά το στάδιο της επεξεργασίας πλάσματος αυτή η αρχική τοπογραφία μεταφέρεται στο υλικό που εγχαράσσεται.

Β) Μία δεύτερη μέθοδος βασίζεται στην ενσωμάτωση στην επιφάνεια ή τον όγκο του υλικού που πρόκειται να εγχαραχθεί, με μη εγχαρασσόμενο υλικό (συχνά ονομάζονται αναστολείς εγχάραξης). Αυτοί οι αναστολείς επιβραδύνουν την χαρακτική τοπικά και οδηγούν σε επιφανειακή τραχύτητα. Μεταλλικά ή ανόργανα νανοσωματίδια οξειδίου μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν σε αυτήν την εφαρμογή.

C) Μια τρίτη μέθοδος βασίζεται στην συν-απόθεση στην εγχαραγμένη επιφάνεια των αναστολέων χαράξεως. Αυτό θα μπορούσε να επιτευχθεί με την δημιουργία αναστολέων χάραξης: C1. λεπτού τοίχου σωλήνες από διηλεκτρικό εισάγονται εντός των οπών (υποδηλώνεται ως 6 στο Σχήμα 1γ), ή C2. το υλικό που αποτελεί το διηλεκτρικό του ηλεκτροδίου. Σε όλες τις περιπτώσεις μπορεί να δημιουργηθούν αναστολείς χάραξης πάνω στο δείγμα είτε εφαρμόζοντας μία πηγή υψηλής τάσης ή δημιουργώντας ελεγχόμενη εκκένωση μικρό νημάτων.

D) Μια τέταρτη μέθοδος βασίζεται στην εναλλασσόμενη λειτουργία του πλάσματος μεταξύ εκκένωσης αίγλης και ελεγχόμενη εκκένωσης μικρό νημάτων, οι οποίες οδηγούν σε τοπικά ανομοιογενές ρυθμό εγχαράξεως και τραχύτητας. Αυτές οι μεταβάσεις μεταξύ της εκκένωσης αίγλης στην εκκένωση μικρό νημάτων και πίσω στην κανονική εκκένωσης αίγλης μπορεί να επιτευχθεί με τη μεταβολή των παραμέτρων λειτουργίας της εκκένωσης: Δ1. Μια παράμετρος λειτουργίας είναι το ήλιο (ή άλλα ευγενή αέρια ή Άζωτο) η ροή του ηλίου (ή άλλο ευγενές αέριο ή άζωτο) / οξυγόνου (ή άλλο δραστικό αέριο), η αναλογία ροών στο αέριο μίγματος, για παράδειγμα με παλμική εναλλαγή των ελεγκτών ροής. Δ2. Μια δεύτερη παράμετρος ελέγχου είναι η ισχύς και / ή η συχνότητα λειτουργίας, π.χ. η μείωση και η αύξηση της συχνότητας ή / και η ισχύς που εφαρμόζεται με ένα κυκλικό τρόπο. Δ3. Μία ακόμη παράμετρος λειτουργίας είναι το διάκενο (απόσταση) μεταξύ της γείωσης και των πολωμένων ηλεκτροδίων, π.χ. αυξάνοντας και μειώνοντας το διάκενο.

Αυτές οι τραχιές επιφάνειες είναι υδρόφιλες και αντιστέκονται στην επιστροφή σε μία υδρόφοβη κατάσταση για περίοδο αρκετών μηνών. Επιπλέον, τέτοια ελεγχόμενη τραχύτητα, που ακολουθείται από απόθεση ενός λεπτού (κάτω 30nm) στρώματος χαμηλής επιφανειακής τάσης είτε με την διάταξη είτε με άλλο τρόπο, όπως ένα φθοριωμένο πολυμερικό άνθρακα ή μονοστοιβάδας, οδηγεί στη δημιουργία επιφανειών εξαιρετικά υδρόφοβων που απωθούν το νερό, τα έλαια και διαλύτες, και ονομάζονται σούπερ υδρόφοβες ή σούπερ ελαιόφοβες επιφάνειες. Επιπλέον τέτοιες τραχείες επιφάνειες μπορεί να είναι αντιανακλαστικές εάν η τραχύτητα που δημιουργείτε είναι συγκρίσιμη με το μήκος κύματος του ορατού φωτός.

Ε) Μια πέμπτη μέθοδος για τη δημιουργία υπερυδρόφοβων επιφανειών χρησιμοποιώντας τη διάταξη βασίζεται στην απόθεση μιας ακατέργαστης υδρόφοβης επικάλυψης κατά προτίμηση με τραχύτητα πολλαπλού μεγέθους. Πράγματι, μεταβάλλοντας τις λειτουργικές παραμέτρους και την σύνθεση του αερίου πρόδρομου μπορούν να δημιουργηθούν νανοσωματίδια στο εσωτερικό της υδρόφοβης επικάλυψης. Εναλλακτικά, μπορεί κανείς να ακολουθήσει μια απόθεση πλάσματος 2 σταδίων, μία πρώτη μικρό / νάνο σωματιδίων (χρησιμοποιώντας ένα διάλυμα από σωματίδια και ένα φέρον αέριο) και μία δεύτερη απόθεσης ενός υδρόφοβου υμενίου χρησιμοποιώντας κατάλληλα αέρια, όπως περιγράφεται παραπάνω.

Παρακάτω παρουσιάζονται ειδικά παραδείγματα που αποδεικνύουν αρκετά από τα πλεονεκτήματα και τις εφαρμογές της παρούσας εφεύρεσης.

Παραδείγματα

Παράδειγμα 1: Σύγκριση των ηλεκτρικών πεδίων από το «εκκένωση DBD τύπου διάτρητης σάντουιτς κεραίας» και της απλής μη - διάτρητης εκκένωσης δύο ηλεκτροδίων.

Χρησιμοποιώντας το κατάλληλο λογισμικό, οι εξισώσεις του Maxwell έχουν επιλυθεί για να βρεθεί η κατανομή των ηλεκτρικών πεδίων στην περιοχή του διάκενου, όπου βρίσκεται το δείγμα. Προσομοιώσεις διεξήχθησαν υποθέτοντας μία διέγερση 13.56ΜΗz και ρεύμα 10Α, με μια περιοχή εκκενώσεως περίπου 100cm2. Τα ηλεκτρικά πεδία κατά μήκος του διακένου συγκρίνονται για την διάταξη με τα δύο ηλεκτρόδια (χωρίς κεραία, χωρίς τρύπες Σχ. 2a), με την διάταξη των οπών και χωρίς κεραία (Σχήμα 2β)., Με οπές και πολωμένη κεραία (Σχ. 2c), καθώς και την διάταξη με οπές και τα ασύνδετη κεραία (Εικ. 2γ). Η επιφάνεια του άνω διηλεκτρικού είναι στη θέση Ζ = 4 χιλιοστών, και το χάσμα εκτείνεται μεταξύ 4 και 6,5 χιλιοστά. Όπως μπορεί να παρατηρήσει κανείς, το ηλεκτρικό πεδίο είναι ομοιόμορφο και σταθερό κατά μήκος του διακένου για την διάταξη 2α (χωρίς κεραία, χωρίς οπές). Για τη συγκεκριμένη προσομοίωση έχει υπολογιστεί η τιμή των 1.2Ε6 V / m. Η Εικ. 2β δείχνει τα ηλεκτρικά πεδία, όταν η διάταξη των δύο ηλεκτροδίων είναι διάτρητη με οπές. Δύο γραμμές χαράσσονται: Μία γραμμή είναι για την θέση X, Υ που δεν αντιστοιχεί στην έξοδο της οπής, και η δεύτερη σε μία θέση η οποία αντιστοιχεί σε μια επέκταση του κεντρικού άξονα μιας οπής στο κενό. Όπως μπορεί κανείς να δει η διάτρηση αυξάνει ελαφρά τα ηλεκτρικά πεδία σε ορισμένες περιοχές, ενώ τα μειώνει σε άλλα, ενώ τα ηλεκτρικά πεδία στη θέση X, Υ των οπών κατά μήκος του διάκενου μειώνονται σημαντικά. Η Εικ. 2c δείχνει το αποτέλεσμα όταν η κεραία προστίθεται ως ηλεκτρόδιο στο διάτρητο σχέδιο και η κεραία είναι πολωμένη. Μπορεί να παρατηρηθεί η μεγάλη αύξηση του ηλεκτρικού πεδίου στην περιοχή γύρω από το επίπεδο X, Υ στη θέση των οπών, καθώς και η σημαντική αύξηση των πεδίων στη θέση του άξονα των οπών σε διάφορες θέσεις κατά μήκος του διακένου. Η Εικ. 2d δείχνει τα ηλεκτρικά πεδία, όταν το ηλεκτρόδιο της κεραίας είναι ασύνδετο. Μπορεί κανείς να δει ότι τα ηλεκτρικά πεδία αυξήθηκαν σε σχέση με την περίπτωση που δεν υπήρχε η κεραία, αλλά είναι χαμηλότερα σε σχέση με την πολωμένη κεραία. Τέλος, η Εικ. 2ε δείχνει μία εγκάρσια τομή του σάντουιτς που δείχνει την κατανομή του ηλεκτρικού πεδίου κατά μήκος του διακένου για όλες τις X, Υ θέσεις για τη διάταξη της πολωμένης κεραίας με τρύπες. Παρατηρήστε ότι αν κάποιος αποκλείσει την έξοδο της οπής, τα πεδία είναι εξαιρετικά ομοιόμορφα στο διάκενο και είναι γενικά τουλάχιστον 10% υψηλότερα σε σύγκριση με τα πεδία χωρίς τρύπες και χωρίς την κεραία. Δεδομένου ότι το ήλιο συνήθως εκτινάσσεται από τις οπές, οι υψηλές τιμές του ηλεκτρικού πεδίου της προτεινόμενης διάταξης, επιτρέπουν την εύκολη τοπική έναυση της εκκένωσης του αερίου, και ως εκ τούτου απαιτεί χαμηλότερη ισχύ για να ξεκινήσει η εκκένωση. Επιπλέον, η διάταξη την πολωμένη κεραία δείχνει μεγαλύτερα και ομοιόμορφα πεδία.

Παράδειγμα 2: Χαμηλότερη ισχύς έναυσης του πλάσματος και υψηλότερες τιμές τάσης με το “εκκένωση DBD τύπου διάτρητης σάντουιτς κεραίας” Με τη βοήθεια των ανιχνευτών τάσης-ρεύματος (VI) και την κατάλληλη πειραματική διάταξη για ηλεκτρικές μετρήσεις, η ατμοσφαιρικής πίεσης εκκένωση διηλεκτρικού φράγματος χαρακτηρίζεται, με τις ηλεκτρικές ιδιότητες και την σύγκριση μεταξύ τεσσάρων διαφορετικών διατάξεων. Πιο συγκεκριμένα, η σύγκριση επικεντρώθηκε στις παρακάτω 4 διατάξεις: (α) χωρίς τρύπες, χωρίς πλέγμα απλά μια εκκένωση με παράλληλες πλάκες. Αυτή η εκκένωση έχει δείξει προβλήματα επαναληπτικότητας και ομοιομορφίας και δεν συζητείται περαιτέρω, (Β) με οπές, αλλά χωρίς πλέγμα κεραία, (Γ) με οπές και με το πολωμένο πλέγμα, και (Δ) με οπές και με το πολωμένο πλέγμα. Σε αυτό το παράδειγμα επαληθεύονται πειραματικά οι θεωρητικές προβλέψεις του παραδείγματος 1. Στο σχ. 3α συγκρίνουμε τις διατάξεις με σταθερή, ενιαία και επαναλαμβανόμενες εκκενώσεις (Β), (Γ), (Δ) και αποδεικνύουμε ότι η ονομαστική RF ισχύς που απαιτείται για την διέγερση του πλάσματος με ήλιο είναι πολύ χαμηλή και επίσης το πλάσμα με περιεκτικότητα σε οξυγόνο της τάξης του 3% είναι δυνατόν να διεγερθεί, το οποίο είναι πολύ δύσκολο να επιτευχθεί με τις συμβατικές DBD διατάξεις (Α). Στο Σχήμα 3α η ισχύς που απαιτείται για να διεγείρει το πλάσμα είναι υψηλότερη για τη διάταξη χωρίς το πλέγμα (Β). Από την άλλη πλευρά, η προσθήκη του πλέγματος κεραίας, είτε ασύνδετη ή πολωμένη (διάταξη (D), (C)) είχε ως αποτέλεσμα πολύ χαμηλότερες τιμές ισχύος για την έναυση της εκκένωσης με πλάσμα για το ίδιο μίγμα αερίων. Αυτό επίσης επιβεβαιώνεται από την γραφική παράσταση της μεταβολής της τάσης του ηλεκτροδίου συναρτήσει της ισχύος που επάγεται σε αυτό, (σχήμα 3β). Είναι προφανές ότι η τιμή της τάσης που απαιτείται για τη διέγερση του πλάσματος είναι πολύ μικρότερη στην περίπτωση της προσθήκης του πλέγματος κεραίας. Επιπλέον, για σταθερή κατανάλωση ισχύος, η τάση του ηλεκτροδίου είναι χαμηλότερη για τις διατάξεις με το πλέγμα και ειδικά για το πολωμένο πλέγμα σε όλο την περιοχή ισχύος που χρησιμοποιήθηκαν σε αυτό το κείμενο. Αυτό επιβεβαιώνει ότι τα αποτελέσματα της προσομοίωσης που φαίνονται στο παράδειγμα 1 ότι η εκκένωση μπορεί να ξεκινήσει πιο εύκολα (π.χ. σε χαμηλότερη τάση), όταν ένα πλέγμα είναι παρών.

Παράδειγμα 3: Πολύ υψηλοί ρυθμοί εγχάραξης του Poly(methyl) methacrylate polymer (ΡΜΜΑ) στο “εκκένωση DBD τύπου διάτρητης σάντουιτς κεραίας” Η διάταξη χρησιμοποιήθηκε για να χαράξει ΡΜΜΑ επικαλυμμένο σε υποστρώματα πυριτίου τα οποία είχαν τοποθετηθεί στο κάτω ηλεκτρόδιο. Έγινε εισαγωγή αερίου οξυγόνου στο ήλιο σε ποσοστά που κυμαίνονται από 0-3% περιεκτικότητας του ηλίου. Πειράματα εγχάραξης (δηλαδή αφαίρεση πολυμερούς) διεξήχθησαν με διέγερση στα 13.56ΜΗz και ισχύος από 100-250W, με μια περιοχή εκκένωσης περίπου 25cm2. Χωρίς οξυγόνο στο μείγμα παρατηρήθηκαν ρυθμοί εγχάραξης έως 200 nm / min, οι οποίοι αυξάνονται σημαντικά όσο αυξάνεται η περιεκτικότητα σε O2. Με την προσθήκη 3% οξυγόνου σε σταθερές τιμές ισχύος παρατηρήθηκαν ρυθμοί εγχάραξης υψηλοί έως 1000nm / min (βλέπε Εικ. 4α). Οι ρυθμοί εγχάραξης αυξάνονται με την αύξηση της ισχύος και μπορούν να φτάσουν τιμές σχεδόν 1.5 μm / min σε ονομαστική ισχύ των 250W (Σχήμα 4b). Από το σχήμα αυτό είναι προφανές ότι είναι δυνατόν να επιτευχθούν πολύ υψηλοί ρυθμοί εγχάραξης σε χαμηλή ισχύ και σε σχετικά χαμηλή περιεκτικότητα % 02 στην τροφοδοσία αερίου. Η εγχάραξη ήταν ομοιόμορφη σε όλη την επιφάνεια του δείγματος.

Παράδειγμα 4: Ομοιομορφία της “εκκένωσης DBD τύπου διάτρητης σάντουιτς κεραίας”

Τα πειράματα διεξήχθησαν όπως περιγράφεται στο παράδειγμα 3, χωρίς δείγμα ΡΜΜΑ. Μια CCD κάμερα χρησιμοποιήθηκε για την καταγραφή της έντασης του πλάσματος διαμέσου ενός διαφανούς γειωμένου ΙΤΟ κάτω ηλεκτροδίου (οξείδιο ινδίου κασσιτέρου). Το Σχ. 5 δείχνει τις εικόνες CCD αποκαλύπτοντας την ομοιομορφία του πλάσματος σε όλη την περιοχή της εκκένωσης. Οι συγκεκριμένες εικόνες έχουν ληφθεί για την ταχύτητα ροής του ηλίου στα 7slm. με παρόμοια αποτελέσματα για τις υπόλοιπες ροές. Παρατηρείται μία ομοιόμορφη εκκένωση αίγλης πάνω από μια περιοχή της τάξεως 10x10cm2, καθώς και η αυξανόμενη ένταση όσο αυξάνεται η ισχύς. Το Σχ. 5α δείχνει την εικόνα σε ισχύ 80W, και το Σχ. 5β δείχνει την εικόνα σε ισχύ 120W που είναι φυσικά πολύ πιο φωτεινή (πιο σκούρα κλίμακα του γκρι). Πρέπει να σημειωθεί ότι οι οπές είναι ορατές σε αυτές τις εικόνες, καθώς το φως μπορεί να εισέλθει από την κορυφή μέσα από τις οπές. Έτσι, οι τρύπες εμφανίζονται φωτεινότερες (πιο σκούρες στην κλίμακα του γκρι). Αυτό δεν είναι ως εκ τούτου έλλειψη τοπικής ομοιομορφίας, αλλά λόγω της φύσης των οπών, που επιτρέπουν στο φως να περάσει μέσα σε συνδυασμό με το φως που εκπέμπεται από το πλάσμα.

Παράδειγμα 5: Έλεγχος διαβροχής των πολυμερικών επιφανειών από υδροφοβικές σε ύπερ - υδροφοβικές επιφάνειες χρησιμοποιώντας “εκκένωση DBD τύπου διάτρητης σάντουιτς κεραίας”

Η διάταξη δοκιμάστηκε επίσης για τον έλεγχο της διαβροχής πολυμερών και τα αποτελέσματα επιτρέπουν την απόκτηση τόσο υδρόφιλων όσο και υπέρ υδρόφοβων επιφανειών (Πίνακας 1). Γωνίες επαφής ύδατος (WCA) του χαραγμένου ΡΜΜΑ μετρήθηκαν αμέσως μετά την διαδικασία εγχάραξης πλάσματος και βρέθηκαν να είναι μικρότερες από 15°. Κατά συνέπεια, η διάταξη μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την υδροφιλοποίηση πολυμερικών υλικών. Υπάρχει επίσης απόδειξη της μακράς διάρκειας της υδροφιλοποίηση σε ΡΜΜΑ (καθυστερημένη υδρόφοβη ανάκτηση γωνίας) καθώς η γωνία επαφής ύδατος των δειγμάτων μετρήθηκε 30 ημέρες μετά την επεξεργασία στο πλάσμα και ήταν κάτω από 30°, περίπου 35° χαμηλότερες από τα μη επεξεργασμένα δείγματα (~ 65° C). Από την άλλη πλευρά, η διάταξη μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την υδροφοβοποίηση των πολυμερών και άλλων υλικών, εάν η εγχάραξη με ατμοσφαιρικό πλάσμα ακολουθείται από εναπόθεση φιλμ φθοράνθρακα (δηλαδή εναπόθεση με χαμηλής επιφανειακής τάσης υλικό) χρησιμοποιώντας ένα μίγμα αερίων C4F8 με ήλιο. Τέτοια εναποτιθέμενα φιλμ είναι υδρόφοβα και παρουσιάζουν WCA ~ 110°. Επιπλέον, σε αυτό το παράδειγμα μπορούμε να συζητήσουμε την δυνατότητα δημιουργίας υδρόφοβων υμενίων (υπερυδρόφοβα υμένια) με τη χρήση της διάταξης. Σε μία περίπτωση έχουμε δημιουργήσει μια αρχική τοπογραφία στην επιφάνεια του ΡΜΜΑ με spin-coating ενός διαλύματος κολλοειδούς μικροσωματιδίων (διάμετρου 1 pm), η οποία σχηματίζει ένα στρώμα σφαιρών πάνω από το υμένιο. Μετά την εγχάραξη για 10s μόνο σε ένα μίγμα ηλίου - οξυγόνου και με ισχύ 150W στα 13.56ΜΗz, και ακολουθώντας με την εναπόθεση ενός εξαιρετικά λεπτού υμενίου φθοράνθρακα, εισάγοντας το αντίστοιχο αέριο φθοράνθρακα στο μίγμα. Ο συνδυασμός της τοπογραφίας, η οποία μεταφέρθηκε στο υμένιο κατά την διάρκεια της εγχάραξης, καθώς και η επίστρωση υλικού χαμηλής επιφανειακής τάσης, οδήγησε σε περαιτέρω αύξηση του WCA σε τιμές μεγαλύτερες από 140°. Τέλος, ένα υμένιο ΡΜΜΑ εγχαράχτηκε αρχικά με εκκένωση αίγλης, εναλλάσσοντας σε εκκένωση μικρό νημάτων σε συχνότητα 100kHz και ρυθμίζοντας την ροή του οξυγόνου και του ηλίου ανάμεσα στις μέγιστες και ελάχιστες τιμές. Η εκκένωση με μικρό νήματα οδήγησε στο σχηματισμό τραχύτητας κατά την διάρκεια της εγχάραξης. Ακολουθήθηκε εναπόθεση ενός λεπτού στρώματος φθοράνθρακα, και επιτεύχθηκε WCA 145°, δηλαδή δημιουργήθηκε υπέρ υδροφοβικότητα. Αυτά τα αποτελέσματα αποδεικνύουν τις δυνατότητες της διάταξης για την δημιουργία ελεγχόμενης τραχύτητας και την κατασκευή υπερυδρόφοβων πολυμερικών επιφανειών. Table 1: Γωνίες επαφής ΡΜΜΑ επεξεργασμένες με πλάσμα. Παρουσιάζονται τα υδρόφιλα και υδρόφοβα αποτελέσματα που μετρήθηκαν.

     Αξιώσεις

     Αξιώνουμε

     1. Μια διάταξη πλάσματος σε ατμοσφαιρική πίεση για ομοιόμορφη, σε μεγάλη επιφάνεια, επεξεργασία υλικών, η οποία περιλαμβάνει ένα πρώτο διηλεκτρικό υλικό (3,1) καλυμμένο από τη μία πλευρά από ένα πρώτο τροφοδοτούμενο με ισχύ μέταλλο (2.1), και έχει από την άλλη πλευρά ένα δεύτερο σχηματοποιημένο μεταλλικό στρώμα (4) υπό την μορφή μίας κεραίας, στην οποία μπορεί να εφαρμόζεται ισχύς ή όχι και η οποία καλύπτεται ομοιόμορφα από ένα δεύτερο διηλεκτρικό (3.2), όπου η όλη κατασκευή-σάντουιτς ηλεκτροδίων / διηλεκτρικού είναι διάτρητη με οπές και διαχωρίζεται από ένα διάκενο αέρα από το προς επεξεργασία δείγμα, το οποίο τοποθετείται σε ένα τρίτο γειωμένο μεταλλικό (2.2)

Claims (5)

1. ηλεκτρόδιο απέναντι από το δεύτερο ηλεκτρόδιο και καλύπτεται προαιρετικά με ένα τρίτο διηλεκτρικό (3.3).
2. 2.  Μια διάταξη σύμφωνα με την αξίωση 1 , που περιλαμβάνει ένα επιπλέον γειωμένο μεταλλικό πλέγμα ή κεραία (2.3) που εφάπτεται με το δεύτερο διηλεκτρικό (3,2) από την πλευρά που βλέπει προς το δείγμα, το δε επιπρόσθετο γειωμένο μεταλλικό πλέγμα ή κεραία μπορεί προαιρετικά να καλύπτεται ομοιόμορφα με ένα τρίτο διηλεκτρικό.
3. 3.   Μία μέθοδο για την δημιουργία μικρό ή / νανο τραχύτητας σε επιφάνειες πολυμερικές ή καλυμμένες με πολυμερή, ή μεταλλικές ή ημιαγώγιμες, χρησιμοποιώντας οποιαδήποτε από τις συσκευές που περιγράφονται στις αξιώσεις 1 ή 2, με την εφαρμογή οποιουδήποτε από τα ακόλουθα βήματα ή συνδυασμό τους:

   Α) Δημιουργία μιας αρχικής τοπογραφίας στην επιφάνεια και επεξεργασία αυτής με πλάσμα οξυγόνου ή φθορίου ή χλωρίου για την μεταφορά της αρχικής τοπογραφία στην εγχαρασσόμενη επιφάνεια.

   Β) Εισαγωγή στην επιφάνεια ή στην κυρίως μάζα του υλικού που πρόκειται να εγχαραχθεί, μη εγχαρασσόμενου υλικού ή νανοσωματιδίων μεταλλικών ή από ανόργανα οξείδια και επεξεργασία με πλάσμα οξυγόνου ή φθορίου ή χλωρίου.

    C) Εναπόθεση λόγω ιονοβολής υλικού από τοιχώματα διηλεκτρικών σωλήνων ή από το διηλεκτρικό του ηλεκτροδίου, είτε με εφαρμογή υψηλής τάσης είτε με ελεγχόμενη εκκένωση τύπου μικρό νημάτων, όπου η εναπόθεση υλικού επάγεται ταυτόχρονα με την εγχάραξης με πλάσμα οξυγόνου ή φθορίου ή χλωρίου.

   D) Η εναλλασσόμενη λειτουργία πλάσματος μεταξύ εκκένωσης αίγλης και ελεγχόμενης εκκένωσης μικρό νημάτων για να δημιουργηθούν τοπικές ανομοιογένειες κατά την εγχάραξη της επιφάνειας σε πλάσμα οξυγόνου ή φθορίου ή χλωρίου, όπου η λειτουργία της εναλλασσόμενης εκκένωσης μπορεί να επιτευχθεί με εναλλαγή είτε της ροής του αερίου είτε της ισχύος είτε της συχνότητας είτε της απόστασης του ηλεκτροδίου.

   Ε) Εναπόθεση μικρο-νανο σωματιδίων στην επιφάνεια του δείγματος τροφοδοτώντας την διάταξη με ένα φέρον αέριο που περιέχει ένα διάλυμα με τα σωματίδια.
4. 4.   Μία υδρόφιλη επιφάνεια που δημιουργείται μέσω της διαδικασίας που περιγράφεται στην αξίωση 3, όπου χρησιμοποιείται οξυγόνο στο μείγμα αερίων, και η υδροφιλοποίηση του δείγματος διατηρείται για περίοδο μηνών.
5. 5.  Υπερυδρόφοβες και αντιανακλαστικές επιφάνειες που δημιουργούνται από την διαδικασία που περιγράφεται στην αξίωση 3, όπου επιπλέον πραγματοποιείται μια απόθεση με επικάλυψη από φθοράνθρακα πάνω στην επιφάνεια.