氧气等离子清洗有机物原理-Plasma

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等离子（Plasma）是物质在固、液、气之外的第四态，是一种物质存在的基本形态。等离子体 内部有多种粒子，包括由电离产生的正离子、电子和中性原子分子，因其整体呈电中性而被称为等离子体。

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等离子体清洗主要是基于等离子体放电产生的大量活性粒子，在一定条件下，这些活性粒子会与被清洗物体表面污染物发生反应，达到清洗的效果。氧气（O2）是等离子清洗中常用的活性气体，氧气的等离子清洗主要利用等离子体与清洗表面的化学反应对表面杂质进行去除。

氧气等离子清洗有机物原理

等离子体中有多种成分参与对有机物的活化反应，这些成分是由电离产生的带电微粒，包括高能量的自由基、电子、离子、光子等。等离子体中的粒子一直在运动，互相之间产生碰撞，包括弹性碰撞与非弹性碰撞。原子与电子的非弹性碰撞将会导致中性原子激发或电离，中性原子电位不平衡脱离基态，这种非基态的状态是等离子体具有活性的原因。以氧原子为例，中性原子的激发是指原子在与电子的碰撞过程中，吸收了电子的部分能量，从基态跃迁为激发态，表示为：

e+O→O*+e

其中e为电子，O为处于基态的氧原子，*O为处于激发态的氧原子。

中性原子的电离是指原子在与电子的碰撞过程中，原子失去了一个电子而处于离子态，失去的电子成为自由电子，表示为：

e+O→O++e+e-

其中e为电子，O为基态原子，O+为电离产生的离子，e-为新产生的自由电子。

随着粒子间的继续碰撞，还会产生逐级电离的过程，即发生先激发后电离两次碰撞；长时间的碰撞中离子与电子的碰撞也会结合形成中性原子，这个过程符合能量守恒定律，额外的能量以光子的形式体现出来，表示为：

e+O+→O+hv

其中e为电子，O为基态原子，O+为处于电离态的离子，hv为光子。

等离子体中的粒子因携带大量能量而容易与有机物结合，新生成的产物也由于自身高能不稳定的性质而容易发生分解，最终将会分解成简单的小分子产物，有机残留物主要成分为碳氢化合物，在等离子作用下最终分解为二氧化碳与水，表示为：

CnHn+O2→CO2+H2O

且这些小分子具有良好的挥发性，最终产物的快速扩散也推动了分解反应的进行；等离子和高能的中间产物在发生反应时也会释放大量结合能，为分解反应提供动力。

综上所述：氧气（O2）等离子清洗原理是利用化学作用的清洗，是利用产生的氧离子与附着在工件上的有机污染物发生氧化反应，生成二氧化碳气体（CO2）和水气体（H2O）被设备的真空泵排出，达到清洗工件的目的。

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