离子轰击清洗的基本原理

离子轰击清洗工艺就是利用气体放电原理,将工件放置在气体放电形成的等离子体中,通过放电粒子对工件表面进行轰击。气体等离子中包含的正离子、负离子、中性粒子、自由电子、光子和自由基等粒子,通过控制气体放电过程使等离子体轰击工件,可以消除表面附着的一些低分子物质,使其被电离、离解或解吸;同时其中一些高能载荷粒子所具有的丰富化学活性可以引起表面的物理形貌和化学结构的变化,使工件得到表面刻蚀和活化作用。

显然,离子轰击清洗工艺完全不同于液体清洗,是一种比较理想的“干式清洗”处理过程,具有明显的绿色环保工艺技术特点。可以对金属、塑料、玻璃等材料表面进行除油、活化、清洗处理,在薄膜沉积、半导体、纺织、精密机械等领域得到了较好的应用。在镀膜前通过离子轰击工件,其轰击能量可传递给基底的晶格原子,使晶格结构遭到破坏,增加工件表面的微观粗糙度,使基底的表面原子彻底裸露,提高原子的极化率,缩小了薄膜原子与基底表面原子的间距,同时增加薄膜与表面的接触面积,有利于提高机械锁紧力,从而极大地改善薄膜与基底间的附着力。

气体放电理论

气体放电现象既可以发生在低气压状态,也可以发生在大气压或较高气压状态环境 下,但是压力越高气体放电越困难,需要更高的激发电压或特殊的放电环境;如大气压 的电弧放电、火花放电、介质阻挡放电等等。在真空环境中,当引入的高压电场加载在一定气 压范围内的气体上时,产生气体放电现象。气体分子和电子碰撞电离是气体放电产生的 主导因素,自由电子被外电场加速,电子与气体分子、原子发生碰撞、能量转移,产生 激发或电离,向高能态跃迁。

气体发生放电的类型和方式较多,常见的有电晕放电、辉光放电、火花放电、电弧 放电等放电现象,这些放电现象在不同的条件下可以发生相互转换。在一定电压的电场 作用下,放电气体产生的带电粒子作定向运动,生成放电电流。

气体放电等离子体中的活性粒子与材料发生反应生成挥发性气体被真空泵抽走便是离子轰击清洗的主要原理。