低温等离子有机质去除仪是一种基于等离子体化学技术的高效表面处理设备，通过产生低温等离子体(Non-Thermal Plasma, NTP)对材料表面的有机污染物(如油脂、蜡、树脂、指纹、助焊剂等)进行分解和去除。该技术广泛应用于半导体制造、光学器件清洗、生物医学材料处理、航空航天复合材料维护等领域，尤其适用于热敏感或精密部件的清洁，避免了传统高温、化学溶剂或机械摩擦带来的损伤。以下从工作原理、技术特点、核心优点及应用场景等方面展开详细介绍。低温等离子体是一种部分电离的气体，包含电子、离子、自由基、激发态分子和光子等活性粒子，其能量范围(1~10eV)恰好匹配大多数有机污染物的化学键能(如C-H键：4.3eV，C-C键：3.6eV，C=O键：7.9eV)，因此可通过非热平衡反应实现高效分解。
 

　　低温等离子有机质去除仪的核心原理可分为等离子体产生、活性粒子传输、有机质分解三个阶段：
 

　　1. 等离子体产生：气体放电与能量注入
 

　　放电方式：
 

　　仪器通常采用以下两种放电形式生成低温等离子体：
 

　　介质阻挡放电(DBD)：在两个金属电极间插入绝缘介质(如石英、陶瓷)，施加高频交流电压(1~100kHz)，使气体(如空气、氧气、氮气或氩气)在介质表面形成均匀的微放电通道。DBD放电均匀、无电弧风险，适用于大面积或复杂形状样品的处理。
 

　　射频放电(RF)：通过射频电源(13.56MHz)在真空腔体内激发气体电离，形成高密度等离子体。RF放电可控性强，常用于半导体晶圆等高精度部件的清洗。
 

　　气体选择：
 

　　氧气(O₂)：生成臭氧(O₃)和氧原子(O)，氧化分解有机物为CO₂和H₂O；
 

　　氩气(Ar)：通过潘宁电离(Ar + e⁻ → Ar⁺ + 2e⁻)产生高能离子，轰击有机物表面引发物理溅射；
 

　　混合气体(O₂/Ar、CF₄/O₂)：结合化学氧化与物理溅射作用，提高复杂污染物的去除效率。

 

　　2. 活性粒子传输：从等离子体区到材料表面
 

　　扩散与对流传输：等离子体中的活性粒子(如O2、OH2、NO2)通过气体扩散或强制对流(如泵送气流)输送至材料表面，其寿命通常为微秒至毫秒级，需在短距离内完成反应。
 

　　电场加速效应：在射频放电中，带电粒子(如离子)受电场加速，以数百电子伏特(eV)能量撞击表面，增强物理清洗效果。
 

　　3. 有机质分解：化学氧化与物理溅射的协同作用
 

　　化学氧化反应：
 

　　活性氧物种(如O2、O₃)与有机物发生链式反应：
 

　　链引发：R-H + O· → R· + OH·(R为有机基团)；
 

　　链增长：R· + O₂ → ROO· → 进一步氧化为CO₂、H₂O；
 

　　链终止：自由基复合生成稳定产物(如醛、酮、酸)。
 

　　例如，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)在氧气等离子体中可分解为CO₂和H₂O。
 

　　物理溅射作用：高能离子(如Ar⁺)撞击表面，通过动量传递剥离有机物分子层。溅射速率与离子能量、入射角及材料硬度相关，典型值为0.1~10nm/min。
 

　　表面改性效应：等离子体处理还可引入极性基团(如-OH、-COOH)，提高材料表面亲水性或粘接性能，为后续涂层或键合工艺提供活性表面。