等离子体表面处理发生器等离子体的产生依赖于等离子体电源的高压激励,同时也离不开等离子体发生器载体。在不同的等离子体表面处理应用中,为了满足形态各异的被处理材料,等离子体发生器的结构也各有不同;发生器结构的差异也影响着等离子体气体放电。根据气体放电类型的不同,工业应用中常见的等离子体表面处理发生器有:电晕发生器、介质阻挡发生器、射流发生器和滑动弧发生器,下面分析其各自特点。
(1)电晕发生器
电晕(Corona)发生器的典型结构为针-板结构与针-环结构。根据尖端放电原理,在针电极上产生电晕放电等离子体,对材料表面进行处理。通常板或环结构由电机带动其运动,将待处理材料不断向前传递,电晕发生器十分适合大面积材料的表面处理,如聚合物薄膜、软包装、片/板材、织物等。如图1-2所示,使用电晕发生器对铝膜进行处理。
图 1 -2 电晕放电发生器(2)介质阻挡等离子发生器
介质阻挡(DielectricBarrierDischarge,DBD)发生器,其发生器电极之间存在绝缘介质阻挡,在外加电场的作用下电极与绝缘介质间将产生等离子体。DBD发生器的常见结构为板-板电极,但是,由于这种发生器在结构上十分紧凑,放电间距过小,产生的等离子体处理距离较短,限制了被处理材料的厚度。
工业中常用金属棒电极与筒状绝缘介质结构的DBD发生器,利用气源将等离子体吹出发生器,如图1-3所示。
图 1 -3 DBD 宽幅发生器(3)射流等离子体发生器
射流(PlasmaJet)等离子体发生器通常为棒-筒结构,在外加电场的作用下,裸露棒电极与筒电极之间产生的等离子体,被工作气体吹出发生器外,形成等离子体射流,处理材料表面。
射流发生器应用于手机玻璃贴合、纸板印刷、汽车橡胶密封、有机硅材料处理等行业,如图1-4所示。
图1-4 射流等离子发生器(4)滑动弧等离子发生器
滑动弧(Glidingarc)等离子发生器,由两块金属电极连接于交流高压两端,中间通入工作气体,在电场的作用下等离子体被击穿,出现电弧状等离子体,在气压的作用下电弧向前滑动最后耗散,形成滑动弧,如图1-5所示。
图1-5 滑动弧等离子发生器用于材料表面处理中的等离子体属于低温等离子体,其中充斥着大量的高活性基团,包括电子、离子、自由原子、激发态离子与自由基等,具有较高的能量,可以与材料表面发生微小的物理与化学变化,达到表面处理的目的;并且其温度接近室温,适合处理对温度敏感的材料,如薄膜与人体组织等;此外,低温等离子体制备较为容易,目前应用中广泛使用外加电场的方式激发低温等离子体。等离子体表面处理发生器00224563