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隨著溫度的上升，物質(zhì)的存在狀態(tài)一般會呈現(xiàn)出固態(tài) ~ 液態(tài)一氣態(tài)三種物態(tài)的 轉(zhuǎn)化過程，我們把這三種基本形態(tài)稱為物質(zhì)的三態(tài)。那么對于氣態(tài)物質(zhì)，溫度升 至幾千度時，由于物質(zhì)分子熱運動加劇，相互間的碰撞就會使氣體分子產(chǎn)生電離， 這樣物質(zhì)就變成由自由運動并相互作用的正離子和電子組成的混合物 ( 蠟燭的火 焰就處于這種狀態(tài) ) 。我們把物質(zhì)的這種存在狀態(tài)稱為物質(zhì)的第四態(tài)，即等離子體 (plasma) 。因為電離過程中正離子和電子總是成對出現(xiàn)，所以等離子體中正離子和 電子的總數(shù)大致相等，總體來看為準(zhǔn)電中性。因此，我們可以把等離子體定義為 : 正離子和電子的密度大致相等的電離氣體。

等離子體清洗的基本原理

等離子體對材料的表面的清洗作用可以分為物理過程和化學(xué)過程：

等離子體表面刻蝕---清洗的物理過程

刻蝕是更大程度上的等離子體作用，往往將材料表面弱邊界大片除去，使材料表面產(chǎn)生起伏，變粗糙，并有鍵的斷裂，形成自由基。刻蝕對提高粘附性、吸濕性等均有明顯作用。一般等離子體表面刻蝕是將材料放入放電區(qū)，利用非反應(yīng)性氣體的等離子體與之作用，使材料表面變粗糙，并引入活性基團(tuán)。值得注意的是刻蝕作用時間過長，會損傷材料基體的力學(xué)性能。經(jīng)等離子體表面刻蝕后材料表面性能的變化往往是不穩(wěn)定的，隨時間的推移而減弱，這種不穩(wěn)定性的原因可能是多方面的，如極性基團(tuán)和周圍雜質(zhì)反應(yīng)失去活性，活性基團(tuán)之間反應(yīng)形成穩(wěn)定網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，極性基團(tuán)的轉(zhuǎn)移等。實際上這個過程是物理清洗過程。

各種離子集團(tuán)和有機(jī)污染物的作用—等離子體清洗的化學(xué)過程

在等離子體中除了氣體分子、離子和電子外還存在受到能量激勵的處于激發(fā)狀態(tài)的電子、原子或原子團(tuán)（又稱自由基），以及等離子體發(fā)射出的光線。其中的波長短、能量高的紫外光在等離子體與物質(zhì)表面相互作用時有著重要作用。下面對它們的作用分別進(jìn)行介紹。

（1）原子團(tuán)等自由基與物體表面作用

由于這些自由基呈電中性，存在壽命較長，而且在等離子體中的數(shù)量多于離子，因此自由基在等離子體中發(fā)揮著重要作用。自由基的作用主要表現(xiàn)在化學(xué)反應(yīng)過程的能量傳遞的‘活化’作用，處于激發(fā)狀態(tài)的自由基具有較高的能量因此易于與物體表面分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)在與物體表面分子結(jié)合時會形成新的自由基新形成的自由基同樣處于不穩(wěn)定的高能量狀態(tài)，很可能發(fā)生分解反應(yīng)，在變成較小分子的同時生成新的自由基，這種反應(yīng)過程還可能繼續(xù)進(jìn)行下去最后分解成水、二氧化碳之類的簡單分子。在另一些情況下，自由基與物體表面分子結(jié)合的同時會釋放出大量的結(jié)合能這種能量又成為引發(fā)新的表面反應(yīng)的推動力從而引發(fā)物體表面上的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而被去除。

（2）電子與物體表面的作用

一方面電子對物體表面的撞擊作用，可促使吸附在物體表面的氣體分子發(fā)生分解或解吸,另一方面大量的電子撞擊有利引發(fā)化學(xué)反應(yīng)。由于電子質(zhì)量極小，因此比離子的移動速度要快得多。當(dāng)進(jìn)行等離子體處理時，電子要比離子更早到達(dá)物體表面并使表面帶有負(fù)電荷，這有利于引發(fā)進(jìn)一步反應(yīng)。

（3）離子與物體表面的作用

通常指的是帶正電荷的陽離子的作用陽離子有加速沖向帶負(fù)電荷的表面的傾向此時使物體表面獲得相當(dāng)大的動能足以撞擊去除掉表面上附著的顆粒性物質(zhì)我們把這種現(xiàn)象稱為濺射現(xiàn)象。而通過離子的沖擊作用可以極大促進(jìn)物體表面化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的幾率。

（4）紫外線與物體表面的反應(yīng)

紫外線具有很強(qiáng)的光能，可使附著在物體表面的物質(zhì)的分子鍵發(fā)生斷裂而分解，而且紫外線具有很強(qiáng)的穿透能力可透過物體的表層并深入達(dá)數(shù)微米而產(chǎn)生作用。

因此，等離子體清洗的基本原理是利用等離子體內(nèi)的各種具有高能量的物質(zhì)的活化作用將附著在物體表面的污垢徹底剝離去除。