水平电极容性耦合射频等离子清洗机怎么放电的？

射频等离子清洗机根据其放电方式大致可以分为两种：容性耦合射频等离子放电和感性耦合等离子放电，今天我们主要探讨的是水平电极容性耦合射频等离子清洗机的基本放电模型。

1 什么是射频

射频（Radio Frequency，RF）是指工作频率在MHz量级，射频电源指电源输出工作电压的频率为射频波段的典型值为13.56MHz。通过高频振荡，射频功率与等离子体的相互作用可通过电感、电容耦合方式进行；用于材料表面清洗行业，电容耦合式的射频等离子清洗机非常适用。

2 基本原理

产生低温等离子体的方法主要有直流辉光放电、 直流电弧放电、 射频感应放电、 电容耦合射频放电以及微波放电等；无论是实验室，还是工业应用，采用的等离子体源是目前应用比较广泛的比较容易获得大处理面积的电容耦合式水平电极板方式。如图1所示

图1 水平电极容性耦合射频等离子清洗机放电

对于电容耦合高频等离子体源，维持在平行平板电极间的等离子体主要由高频电场加热。多数电容性耦合射频等离子体反应器是非磁化的，工作的频率范围是1~100MHz,，低于电子响应电磁场的电子等离子体频率，即ω<ωpe。非磁化容性耦合射频放电模型如图2所示，因为采用容性耦合射频放电可以产生大面积的稳定的等离子体，电容性放电已经成为低气压放电材料处理中应用最广泛的等离子体源。

图2 非磁化容性耦合射频放电模型

然而有时容性射频的电极板鞘电压压降过高，导致较低的离子密度及很高的离子轰击能量，因而限制了它的应用。现在很多工业等离子清洗机已经改用电感耦式RF放电或者微波放电产生等离子体来替代容R放电。

另外还可以通过磁化RF振荡的方法来改进。磁化射频等离子体的模型由与非磁化容性耦合射频放电模型比较类似，一个可控制的相对弱（50~200G）直流磁场与RF电极平行地加在样品表面。在固定功率下，磁场会增加等离子体密度，减小电极板的鞘压；但是由于存在E × B 飘移，等离子体会有一定的不均匀，这需要磁场在平面内以低频旋转来均匀。

当采用同轴圆柱RF振荡产生等离子体时如图3，电场沿径向方向，磁场沿轴向方向，E × B 为环向，而且电场E 的方向是随着RF振荡持续变化的，所以环向等离子体流会使得等离子体分布更加均匀。

图3 柱状等离子体加轴向磁场时的等离子体漂移

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射频铁氧体材料概述

（一）定义

铁氧体是由多种金属氧化物混合而成的高电阻磁性陶瓷材料，通常包括铁（Fe）、锌（Zn）、锰（Mn）、镍（Ni）、钴（Co）、钡（Ba）和锶（Sr）。这些金属氧化物具有磁性，可用于射频电路中的电感器、变压器/平衡转换器、隔离器、循环器、移相器、扼流圈、滤波器，甚至还有开关。铁氧体材料通常位于穿过或缠绕铁氧体规定“匝数”的导线附近位置。钇铁石榴石（YIG）是一个例外情况，它实际上是一种在生长方式上非常类似于硅晶体的铁氧体晶体，通常被抛光成球形，然后安装在悬挂在DC磁场中的导热棒上。

（二）应用

铁氧体主要用于凝聚磁场中的磁能，从而对电磁能进行频率控制。电磁波穿过铁氧体材料时几乎不会衰减，但是有一定程度的相移，这主要取决于铁氧体感应的直流磁场的强度。因此，在对铁氧体进行适当的设计后，可将其用于控制电磁场流动的相位和方向。

（三）射频应用的铁氧体

对于用于射频应用的铁氧体来说，其重要的特征是随频率变化的磁导率、矫顽力和整个温度范围内的性能。由于构成RF铁氧体的各种材料具有不同的性能特征，因此专门选择了铁氧体的金属氧化物混合物来实现预期响应。在制作铁氧体时，将金属氧化物粉末与粘合剂混合直至制成浆料。然后将该浆料注入模具中，加热并加压，以获得所需的陶瓷材料特征（烧结）。在铁氧体材料的热量仍然很高的情况下施加磁场可以实现永久磁化，不过一般对于RF应用来说并不需要这样做。

根据混合和制造工艺，可以设定所需频率范围内的铁氧体磁导率。通过这种方式，可以将些铁氧体设计成在给定的频率范围内损耗极高或极低。据此，可以将铁氧体制造成用作以千兆赫速度工作的高频变压器，或者可以设计成在电磁能量/电磁干扰（EMC/EMI）应用中高度抑制RF能量超过几兆赫。

基于铁氧体的射频电子元件通常至少要局部经过手工组装、测试和调整。这是由于铁氧体材料性能的较高公差以及制造这些器件以达到所需性能标准的构造和装配过程的机械公差所致。实际上，用于制造射频铁氧体的材料和结构的每种物理和电气特性都会影响这些组件的性能，因此自动化制造并不容易。

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