常压等离子喷枪清洗原理

文章出处：等离子清洗机厂家 | 深圳纳恩科技有限公司| 发表时间：2024-11-29

等离子体是指被电离的气体，它与固态、液态和气态物质比较有不同的物理和化学性质，常被称为物质的第四态。由于等离子体中存在大量电子、正离子、自由基、亚稳态的分子和原子等，当等离子体与被清洗物质表面相互接触时，会产生物理刻蚀、化学分解等物理和化学过程，从而分解或清除污染物。

常压等离子体喷枪

常压等离子体喷枪装置，包括等离子电源、供气源、电极、等离子体放电区间和喷口等如图1所示。

常压等离子喷枪结构示意图

常压等离子体喷枪是由一个圆柱体的金属射频电极和圆筒状的金属地电极构成，在圆柱体电极和圆筒地电极之间有一个圆筒状的放电缝隙，在电极的一端用绝缘材料密封，另一端设有一个喷口，当工作气体通过该电极之间的缝隙时被击穿电离形成等离子体，在气体压力推动下，从口向外喷出。从喷口向外喷出的等离子体束流的长度取决于放电功率和进气量。供气源可以根据被清洗污染物的特点进行选择。

常压等离子体喷枪清洗原理

由于在等离子体喷枪的喷口处包含有大量电子、离子、自由基和亚稳态的分子和原子，当该等离子体束流成分与被清洗的物质接触时，会发生干化学反应，从而清洗掉污染物。
图2是氢等离子体和氧等离子体分别清洗氧化物和有机物的干化学过程。氢等离子体与氧化物作用，把氧化物分解成水，氧等离子体与有机物作用，把有机物分解为CO2,。两个清洗过程所生成产物是H20和CO2，无任何液体废物排放，不存在二次污染。

(a)干化学氧化物清洗工艺;(b)干化学有机物清洗工艺

等离子体清洗过程

从反应机理来看，清洗过程包括:(1)无机气体被激发到等离子态;(2)气相物质被吸附在固体表面;(3)被吸附基团与固体表面分子反应生成了产物分子;(4)产物分子解析形成气相;(5)反应残余物脱离表面。
从反应方式来看，清洗过程包括化学反应与物理反应两种清洗过程。
(1)化学过程:在化学等离子体过程中，自由激进分子与待清洗物表面的元素发生化学反应。这些反应产物是非常小的易挥发分子，可以用真空泵抽出。在有机物清洗应用中，主要的副产物包括H2O、CO和CO2。
有机物(CxHyOz)+02→H20+CO2+CO
以化学反应为主的等离子体清洗，清洗速度快、选择性好、对去除有机污染物最为有效，缺点是会在表面产生氧化。典型的是采用氧气等离子体。
(2)物理过程:物理过程中，原子和离子以高能量、高速度轰击待清洗物表面，使分子分解。
以物理反应为主的等离子体清洗，本身不发生化学反应，清洗表面不留下任何化物。