低溫等離子有機質去除儀是一種基于等離子體化學技術的高效表面處理設備，通過產生低溫等離子體(Non-Thermal Plasma, NTP)對材料表面的有機污染物(如油脂、蠟、樹脂、指紋、助焊劑等)進行分解和去除。該技術廣泛應用于半導體制造、光學器件清洗、生物醫(yī)學材料處理、航空航天復合材料維護等領域，尤其適用于熱敏感或精密部件的清潔，避免了傳統(tǒng)高溫、化學溶劑或機械摩擦帶來的損傷。以下從工作原理、技術特點、核心優(yōu)點及應用場景等方面展開詳細介紹。低溫等離子體是一種部分電離的氣體，包含電子、離子、自由基、激發(fā)態(tài)分子和光子等活性粒子，其能量范圍(1~10eV)恰好匹配大多數有機污染物的化學鍵能(如C-H鍵：4.3eV，C-C鍵：3.6eV，C=O鍵：7.9eV)，因此可通過非熱平衡反應實現高效分解。
 

　　低溫等離子有機質去除儀的核心原理可分為等離子體產生、活性粒子傳輸、有機質分解三個階段：
 

　　1. 等離子體產生：氣體放電與能量注入
 

　　放電方式：
 

　　儀器通常采用以下兩種放電形式生成低溫等離子體：
 

　　介質阻擋放電(DBD)：在兩個金屬電極間插入絕緣介質(如石英、陶瓷)，施加高頻交流電壓(1~100kHz)，使氣體(如空氣、氧氣、氮氣或氬氣)在介質表面形成均勻的微放電通道。DBD放電均勻、無電弧風險，適用于大面積或復雜形狀樣品的處理。
 

　　射頻放電(RF)：通過射頻電源(13.56MHz)在真空腔體內激發(fā)氣體電離，形成高密度等離子體。RF放電可控性強，常用于半導體晶圓等高精度部件的清洗。
 

　　氣體選擇：
 

　　氧氣(O?)：生成臭氧(O?)和氧原子(O)，氧化分解有機物為CO?和H?O；
 

　　氬氣(Ar)：通過潘寧電離(Ar + e? → Ar? + 2e?)產生高能離子，轟擊有機物表面引發(fā)物理濺射；
 

　　混合氣體(O?/Ar、CF?/O?)：結合化學氧化與物理濺射作用，提高復雜污染物的去除效率。

 

　　2. 活性粒子傳輸：從等離子體區(qū)到材料表面
 

　　擴散與對流傳輸：等離子體中的活性粒子(如O2、OH2、NO2)通過氣體擴散或強制對流(如泵送氣流)輸送至材料表面，其壽命通常為微秒至毫秒級，需在短距離內完成反應。
 

　　電場加速效應：在射頻放電中，帶電粒子(如離子)受電場加速，以數百電子伏特(eV)能量撞擊表面，增強物理清洗效果。
 

　　3. 有機質分解：化學氧化與物理濺射的協(xié)同作用
 

　　化學氧化反應：
 

　　活性氧物種(如O2、O?)與有機物發(fā)生鏈式反應：
 

　　鏈引發(fā)：R-H + O· → R· + OH·(R為有機基團)；
 

　　鏈增長：R· + O? → ROO· → 進一步氧化為CO?、H?O；
 

　　鏈終止：自由基復合生成穩(wěn)定產物(如醛、酮、酸)。
 

　　例如，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)在氧氣等離子體中可分解為CO?和H?O。
 

　　物理濺射作用：高能離子(如Ar?)撞擊表面，通過動量傳遞剝離有機物分子層。濺射速率與離子能量、入射角及材料硬度相關，典型值為0.1~10nm/min。
 

　　表面改性效應：等離子體處理還可引入極性基團(如-OH、-COOH)，提高材料表面親水性或粘接性能，為后續(xù)涂層或鍵合工藝提供活性表面。