53 / 2021-03-26 18:41:54

一种可用于材料表面处理的新型微波大气压线形冷等离子体源

等离子体,微波,材料表面处理

       现代工业和科技的迅猛发展对材料性能提出了越来越高的要求。这极大地促进了材料表面改性技术的进步和对新技术的探索。微波冷等离子体因其具有无需真空系统，无电极污染，等离子体密度高，活性强等优势，在半导体工业、聚合物薄膜等领域的材料表面改性方面引起了广泛关注，并得到了初步应用。然而，传统微波等离子源普遍存在工作带宽窄、结构复杂、放电面积小等缺陷。针对这些问题，本文提出了一种基于平行平板传输线和介质阻挡放电原理的新型微波大气压线形等离子体源。该装置结构简单，放电面积大，气体温度低，工作频带宽，加工成本低，放电间隙可调。整体装置仅由两块覆铜介质板、四个垫片和石英片组成。通过调节四个垫片的高度和石英片的厚度，即可得到不同形貌、不同电子密度和气体温度的15mm长均匀线形等离子体。发射光谱诊断结果表明，等离子体的电子密度随放电间隙的减小和介质厚度的增加而增大；微波驱动频率越高，等离子体密度越高。初步表面处理实验表明，该微波等离子体源能快速改变大面积玻璃片的表面特性，使其亲水性大大增强。本文研究结果有助于人们更深入理解微波线性等离子体的特性，为获得均匀线形等离子体提供了指导，同时对促进等离子表面改性技术进展具有重要意义。