1295908 九:發明」說明、 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種電漿放電裝置，且特別是有關於一 種可產生低溫電漿之電漿放電裝置。 【先前技術】 電漿的組成包括有電子'離子以及電中性粒子。在電漿 中，正負電荷的數目大致相等，因此一般可視其為呈電中 性，且受電磁場影響。通常，可利用高能量粒子、電磁波（如 宇宙射線、紫外線、X射線等）來撞擊氣體，或對氣體施予 高溫，或者對氣體施予外加電場等方式來產生電漿。電漿產 生方式，一般是將所需之氣體通入一容器内，並在預設氣壓 下，加入直流電源、射頻（Radio Frequency)或微波 (Microwave)能量來源，以利用電容式（Capacitive)、電感式 (Inductive)或粒子與波交互作用的方式，使氣體崩潰 (Breakdown)游離，而生成電衆。簡而言之，電衆的產生乃 是將能量施於氣體，使其受激電離。 目前，常見的電漿表面處理技術有電暈（corona)、介電 質障壁放電（dielectric barrier discharge)等，但是，上述處 理方法都有能量密度較低導致處理速度較慢的問題。 電漿炬（Plasma Torch)是一種常見的常壓電漿，可以運 用於切割、熔接等工業，可以在高功率高能量密度的條件之 下進行操作。電漿炬之原理係將電漿能量聚集在一小的體積 範圍内，將漩流工作氣體部份離子化，使工作氣體能產生活 1295908 化反應，提高反應性。為了延長電極的使用壽命，通常會使 用耐高溫金屬（例如鎢或鎢摻雜氧化钍）作放電電極，且將工 作氣體以漩渦流動（Swirling Flow)的方式導入放電電極之 間，以使電漿柱（Plasma Column)能穩定在電漿通道的中 央，進而減少能量散失到管壁，並能造成電漿柱的收縮，以 提高工作氣體的游離程度。 然而’由於一般電漿炬所產生之電漿的溫度相當高， 因此不適合直接用於熱敏性材料的處理。舉例而言，進 行液晶模組之接線端子的清潔時，由於液晶模組之光學板 材及結構多屬熱敏性材質，因此利用一般之電漿炬來進行表 面α潔時，稍一操作不甚，則極有可能會對液晶模組造成損 害。 、 因此，亟需提供一種低溫電漿放電裝置，可降低電 漿射出之溫度，以適用於熱敏性材料的處理。 【發明内容】 口此本發明之目的就是在提供一種電漿放電裝置，其 :電極之出口結構具有冷卻散熱設計，而可降低電漿射出^ :度。故’本發明之電聚放電裝置可適用於熱敏性材質的 處理。 嘴形^::另一目的是在提供一種電聚放電裝置，可在電 觸=::間’增加電漿與下電極之出口結構之間的接 =提=間，因此可有效加強電漿與外部之熱交換， 進而了棱阿電漿之冷卻效果。 I2959〇8 本發明之又一目的是在提供一種電漿放電裝置，可在不 衫響解離濃度的情形下，提供較低溫之電漿，因此可提高電 漿之處理效能。 根據本發明之上述目的，提出一種電漿放電裝置，至少 包括外電極、絕緣層以及内電極。外電極至少包括：一第一 •部分具有第一腔室，且第一腔室具有第一孔徑，其中第一腔 、 室具有一底板，且底板設有一開口；以及一第二部分接合在 % 第一部分下，且具有第二腔室貫穿第二部分，第二腔室具有 第二孔徑，其中第二腔室與底板之開口接合，且第一孔徑大 於第二孔徑。絕緣層位於第一腔室之内壁上。内電極設於外 電極内之第一腔室之前端，並相對於底板之開口。 依照本發明一較佳實施例，上述之第二部分係呈管狀結 構’且在管狀結構之外側壁上可設置至少一散熱鰭片。在本 發明之另一較佳實施例中，更可設置水冷套管接合在第一部 分下，並包圍在第二部分外，以供水流通。 根據本發明之目的，提出一種電漿放電裝置，至少包括 _ 外電極、絕緣層以及内電極。外電極至少包括：一第一部分 具有第一腔室，且第一腔室具有第一孔徑，其中第一腔室具 有一底板，且底板設有複數個開口；以及一第二部分接合在 -第一部分下，且具有複數個第二腔室貫穿第二部分，每一第 二腔室具有第二孔徑，其中這些第二腔室分別與底板之開口 接合，且第一孔徑大於第二孔徑。絕緣層位於第一腔室之一 内壁上。内電極設於外電極内之第一腔室之前端，並相對於 底板之開口。 8 1295908
依照本發明_ M 數個管狀結構，且Γ 例，上述之第二部分至少包括複 弟二腔室分別位於這些管狀結構中。在本 發明之另一較佳竇尬y 、施例中，上述之第二部分係呈柱狀結構， 之一腔室從對應之開口延伸並貫穿此柱狀結構。 根據本發明之另一目的，提出一種電漿放電裝置，至少 包括外電極、絕緣層以及内電極。外電極至少包括：一第一 部分，具有第一 B办^ &至’且第一腔室具有固定孔徑，其中第一 腔室具有底板，玉念1 一 底板设有一開口；以及一第二部分接合在 第一部分下，且且^ . 有弟二腔室貫穿第二部分，第二腔室具有 多重孔徑，一其中第二腔室與底板之開口接合，且固定孔徑大 於多重孔。絕緣層位於第一腔室之内壁上。内電極設於外 電極内之帛⑲室之前端，並相對於底板之開口。 广依照本發明一較佳實施例，上述之多重孔徑係一漸縮孔 瓜。在本發明之另一較佳實施例中，上述之多重孔徑可為一 漸增孔徑。 【實施方式】 本發明揭露一種電漿放電裝置，可在不影響解離濃度 下有效降低射出之電漿的溫度，因此可適用於處理由熱敏 材質所構成之物件。為了使本發明之敘述更加詳盡與完備， 可參照下列描述並配合第1圖至第6圖之圖示。 凊參照第1圖，其丨係繪示依照本發明第一較佳實施例 的種電漿放電裝置之示意圖。在本發明中，電漿放電裝置 1〇〇&可為常壓電漿放電裝置。電漿放電裝置100a主要係由 9 1295908 外電極102、絕緣層l 〇4 '以及内電極1 〇6所組成。外電極 102至少包括第一部分144與第二部分146，其中第一部分 144位於第二部分146之上方，且第一部分144與第二部分 146彼此接合。第一部分144具有腔室128，而絕緣層1〇4 可批覆於第一部分144之腔室128的内壁上，其中第一部分 144之腔室128具有孔徑122。第一部分144之腔室128具 有底板11 8，從腔室128之側壁的下緣朝内水平延伸，其中 底板118之中央區域更設有開口 ι26。第二部分146主要係 由管狀結構110所組成，此管狀結構丨丨〇具有腔室丨3 〇貫穿 其中。腔室130與第一部分144之底板118的開口 126接合， 且自開口 126向下延伸。其中，腔室13〇具有孔徑ι2〇，且 腔室128之孔徑122大於腔室13 0之孔徑120。第二部分146 之材質較佳可為鉑或鉑合金。在本發明之另一實施例中，電 漿放電裝置10〇a更可包括保護薄膜（未繪示），其中此保護 薄膜延伸覆蓋在腔室130之内侧壁的表面以及開口 126周緣 之底板11 8的表面上，此保護薄膜可採用耐冶之材質，例如 鉑或其合金，以避免電漿損害。 在本發明之一實施例中，第二部分丨46之長度較佳是介 於約2 mm至約100 mm之間，更佳是介於約15 mm至約 mm之間。此外，第二部分146之腔室13〇的孔徑12〇較佳 是介於約0·1 mm至約1〇 mm之間，更佳是介於約2 mm至 約3 mm之間。 值知注意的一點是，在本實施例中，雖然在第二部分 146之整個腔室13〇中係一固定的孔徑12〇，然本發明並不 10 1295908 限於此，本發明之外電極之電漿出口階段的第二部分之腔室 可具有多重孔徑，例如由上而下漸縮孔徑或由上而下漸增孔 徑。 内電極106則設於外電極102内之腔室128的頂端，並 底板118之開口 126與相對。另一方面，平板114設置於第 一部分144之腔室128的頂端，且穿過内電極1〇6之根部， 其中平板114之兩端分別接合在絕緣層1〇4上，而將内電極 1〇6固定在腔室128之内部。平板114更具有多個進氣口 116’以供工作氣體H2由此進入腔室128。 本實施例之電漿放電裝置1〇(^在運作時，先從内電極 1〇6射出電漿柱108,在此同時，平板114之進氣口 116提 供工作氣體112,電漿柱ι〇8通過外電極1〇2之第一部分144 的腔至128。由於從内電極1〇6射出之電漿柱1〇8的行徑趨 勢係朝向最接近之放電點，因此電漿柱1〇8之行進方向會朝 向底板ι18之開口 126的邊緣，如此一來，可在内電極1〇6 與底板118之開口 126之間形成電漿。產生在開口 126區域 附近之電漿，再經由管狀結構11〇而射出電漿放電裝置 100a 〇 由於，電漿係在第一部分144之底板118的開口 126 與内電極106之間形成，而所產生之電漿仍需經過第二部分 146才得已脫離電漿放電裝置1〇〇&。因此，可增加電漿與管 狀、’η構1 1 0之接觸面積以及接觸時間，而可增進電漿與管狀 結構110之熱交換，進而可達到有效冷卻電漿之效果。 值得注意的一點是，在本實施例中，由於電漿放電裝置 1295908 100a之電漿出射部為長條狀之管狀結構110,而此管狀結構 110可導引電漿之出射，因此對於具溝槽狀結構之裝置而 言，管狀結構110可深入溝槽中，使射出電漿之密度更集中 且能更近距離地處理溝渠内部。 請參照第2圖，其係緣示依照本發明第二較佳實施例的 一種電漿放電裝置之示意圖。在本發明中，更可於第圖之 電漿放電裝置100a中第二部分146的管狀結構11〇外側壁 上增設至少—散熱韓片132,而形成電漿放 電聚放電裝置祕中，由於散熱縛片132的二 10;進亡 步增加通過第二部> 146《電漿與外部之間的埶交換面 積’加強對電漿之散熱效果。 凊參照第3圖’其係繪示依照本發明第三較佳實施例的 一種電漿放電裝置之示意圖。在本發明中，第二部分146 可由塊狀結構134所組成，且第二部分146之腔室貫穿 設於此塊狀結構134中，如電漿放電裝置100c。在電漿放 電裝置100c中’由於塊狀結構134之質量遠較第】圖之管 狀結構110的質量大，可提供較大之熱吸納能力，而可進一 步提升電漿之散熱效果。 請參照第4圖，其传終千斤士 糸、，，日不依照本發明第四較佳實施例的 一種電漿放電裝置之示音圖 Μ圖在本發明中，更可提供套管 136接合於第1圖之電喈淤雷酤 更漿放電裝置l〇〇a中的第一部分144 下，並使此套管136包園*笛-加、 圍在苐一邛分146的管狀結構ι10 外，而形成電聚放電裝置跡其中，套管136與管狀结 構no之外側壁之間形成通道138。套管136可為水冷套 12 1295908 &而通道138可供水流通其中。因此，在電漿放電裝置 100d運轉期間，可提供冷水流通於套管136與管狀結構11〇 之間的通道138中，並利用流通之冷水把電漿之部分熱量帶 走’而可更有效地冷卻電漿。 π參照第5圖，其係繪示依照本發明第五較佳實施例的 .一種電漿放電裝置之示意圖。在本發明中，如第5圖所示之 電漿放電裝置100e，第二部分146亦可由數個管狀結構11〇 所構成，其中母一個管狀結構110具有腔室130貫穿其中。 為對應第二部分146的這些腔室130,第一部分144之底板 118相對於腔室130而設有數個開口 126，亦即每個腔室13〇 與對應之開口 12 6接合。在本實施例中，亦可如同第二實施 例般，於第二部分146之外侧壁上增設至少一散熱鰭片（未 繪示），或者如同第四實施例般，提供套管（未繪示）接合在 第一部分144下，並包圍在第二部分146外，以進一步增強 電漿之散熱效果。 θ 請參照第6圖，其係繪示依照本發明第六較佳實施例的 一種電漿放電裝置之示意圖。在本發明中，如第6圖所示之 電漿放電裝置io〇f，第二部分146亦可由一柱狀結構142 所構成，其中數個腔室130貫穿此柱狀結構142。為對應第 一部分146之柱狀結構142内的這些腔室130,第一部分144 之底板118相對於這些腔室13〇而設有數個開口 126，亦即 每個腔室130與對應之開口 126接合。在本實施例中，亦^ 如同第二實施例般，於第二部分146之外側壁上增設至少一 散熱鰭片（未繪示），或者如同第四實施例般，提供套管（未 13 1295908 繪示）接合在第一部分144下，祐白 ^並包圍在第二部分146外， 藉以進一步提升對出射電漿之冷卻效果。 因此本發明之電浆放電裝置之一特徵就是在於將外電 極至少區分成具有底板之上部與接合在上部之底板的下部 -段結構，並使上部腔室之孔徑大於下部腔室之孔徑。如此 來電漿可在上部腔室之腔室間生成，而所生成之電聚可 於通過下部腔室期間，受到電漿與外部之間的熱交換增加的 影響下，獲得有效冷卻，進而使本電衆放電裝置射出較低溫 之電漿。故’應用本發明之電漿放電裝置，可提供較低溫之 電漿來進行熱敏物料的處理。此外，由於本電漿放電裝置可 在不調降電漿柱之能量下，獲得較低溫之出射電漿，而不會 影響工作氣體之解離狀況，因此所獲得之出射電漿不僅效能 佳，且在工作氣體流速較小的情況下，例如每分鐘ι〇公升 以下’出射電漿也相當穩定。 由上述本發明較佳實施例可知，本發明之電漿放電裝置 之一優點就是因為其下電極之出口階段的結構具有冷卻散 熱設計，因此可有效降低電漿射出之溫度，而可適用於熱 敏性物料的處理。 由上述本發明較佳實施例可知，本發明之電漿放電裝置 之另優點就是因為本電漿放電裝置可在電漿形成至射出 期間，增加電漿與外部之間的接觸面積與時間，因此可有效 增進電漿與外部之熱交換，進而達到提高電漿之冷卻效果的 目的。 由上述本發明較佳實施例可知，本發明之電聚放電裝置 1295908 之又-優點就是因為本電漿放電裝置可在不影 之解離濃度的情形下，提供較低溫且又穩定之電：乳體 達到提高電漿之處理效能的目的。 漿，因此可 =本發明已以-較佳實施例揭露如上，然:其並非用以 I二？，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和 :圍内，當可作各種之更動與濁飾，因此本發明之保護範: 虽視後附之申請專利範圍所界定者為準。 ’、 【圖式簡單說明】 第1圖係繪示依照本發明筮 m 不土明第一較佳實施例的一種電漿 放電裝置之示意圖。 第2圖係繪示依照本發明篦-^ ^ ^ 知月第一較佳實施例的一種電漿 放電裝置之示意圖。 ^ 3圖係㈣依照本發明第三較佳實施例的— 放電裝置之示意圖。 =4圖係、、’曰不依照本發明第四較佳實施例的一種電 放電裝置之示意圖。 第5圖係、、、曰π依照本發明第五較佳實施例的一種電聚 放電襞置之示意圖。 第6圖係繪示依照本發明第六較佳實施例的—種電聚 玫電裝置之示意圖。 主要元件符號說明】 iOOa :電漿放電裝置 15 1295908 100c :電漿放電裝置 100e ··電漿放電裝置 102 ··外電極 106 :内電極 110 ··管狀結構 114 :平板 11 8 :底板 122 :孔徑 126 :開口 130 :腔室 134 :塊狀結構 138 :通道 144 :第一部分 100d :電漿放電裝置 100f :電漿放電裝置 104 :絕緣層 108 :電漿柱 112 :工作氣體 116 :進氣口 120 :孔徑 124 :長度 128 :腔室 132 :散熱鰭片 136 :套管 142 :柱狀結構 146 ··第二部分