專利名稱：利用介質(zhì)阻擋放電的表面制備的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在處理無機基片之前，無機基片的表面制備的方法和設備。序言存在提高原材料，諸如玻璃、鋼或塑料等的質(zhì)量的各種操作。在這些操作之中有表 面處理和表面制備。這里，表面處理指的是在基片上沉積膜期間的處理，而如其名稱所示， 表面制備包括或者在于制備基片的表面，以使所述表面能夠接受涂層，或者在于通過產(chǎn)生 新的鍵合(表面活化)，修改基片的表面特性。本發(fā)明涉及一種利用介質(zhì)阻抗放電(DBD)制 備表面，以便清潔、除油、拋光、酸洗或以其它方式活化表面，從而改進和/或提高所述基片 的表面性能的方法。特別地，本發(fā)明的目的是制備表面，特別是通過除去有機層或污染物， 達到清潔基片的目的，通過除去無機層或污染物，達到使表面變亮的目的，或者通過在基片 的表面上產(chǎn)生新的鍵合，達到活化表面的目的。本發(fā)明還涉及應用尤其是連續(xù)應用所述DBD方法的設備。
背景技術：
制備表面的主要操作的目的首先是除去有機殘余物(例如，油)和有機殘余物留 住的所有夾雜物。該操作一般被稱作“清潔”或“除油”。其次，表面經(jīng)過處理，以減少氧化 物(當存在氧化物時)。該操作一般被稱為“酸洗”或“拋光”。這些操作是完整的工業(yè)過 程的關鍵操作，因為如果對這些操作控制不好，那么會出現(xiàn)問題(在表面制備之后產(chǎn)生的 涂層附著力不足；耐蝕性差；外觀問題)，不能保證最終產(chǎn)品的質(zhì)量。兩種表面制備技術主要被分為尤其是借助于堿性或酸性溶液的電化學處理的濕 法處理，和尤其是借助于等離子體放電的干法處理。目前，表面制備基本上是利用“濕法”處理進行的。為了提高該方法的效率，在基 片是導電基片的情況下，通常使表面制備與電解作用相結(jié)合。尤其是就冶金來說，濕法處理的表面制備的第一操作是利用溶劑的粗清洗。該操 作有助于除去大部分的有機污染物。第二操作是化學除油(在浴槽中)。這些除油操作都 是用來破壞薄的油性殘余物，它們除去95-98%的有機層。在該表面制備之后，殘余污染物 約為lmg/m2的量級。除油浴液通常由NaOH基溶液和附加的產(chǎn)物構(gòu)成。氫氧化鈉使溶液具有皂化作用。就導電基片來說，通常采用電解除油操作，諸如電解拋光。溶液被用作電解液，待 處理的材料交替地占據(jù)陽極位置和/或陰極位置。折衷在于陰極-陽極/陽極-陰極式 交變剝離(strip)偏壓的使用。電解液的成分與除油溶液類似，不過操作條件隨電解浴液 的性質(zhì)而不同?；瘜W除油和電解除油操作被用于通過向基片賦予后續(xù)表面處理所需的潤濕 性，除去化學鍵合到基片上的有機界面。在該表面制備之后，殘余污染物約為0. lmg/m2的 量級。同樣在冶金領域中，在電解除油之后，通常必須腐蝕表面，以除去可能存在的氧化 物。在氧化物的堿性或兩性性質(zhì)的條件下，使用酸性拋光溶液(硫酸KSO4或者鹽酸HCl)。就導電基片來說，也可增加電解拋光。和除油的情況一樣，交變偏壓被用于拋光。通常，交 變偏壓是陰極-陽極/陽極-陰極式的，不過其它組合也是可能的。不過，由于環(huán)境和安全標準變得越來越限制和嚴格，這些方法變得非常昂貴，因為 要求各行業(yè)限制使用的數(shù)量，和在排放之前對廢水進行再循環(huán)。對環(huán)境問題的一種可能解決方法在于利用真空等離子體或高壓等離子體技術，替 換用“濕法”處理獲得的表面制備。這種技術的優(yōu)點在于是環(huán)境友好的“干法”方法。在表 面制備(表面清潔、拋光和活化)的領域中，經(jīng)常使用的等離子體是其中氣體的溫度接近于 環(huán)境溫度的等離子體(非平衡等離子體)。它們允許在不修改材料的機械性能的情況下，對 材料進行表面制備。這樣產(chǎn)生的等離子體的活性物質(zhì)(電子、離子、亞穩(wěn)態(tài)粒子、原子團等)一般具有 數(shù)個eV的能量，從而引起表面化學鍵的離解或活化。在等離子體技術中已知各種等離子體種類《輝光放電等離子體》或者均勻等離子體允許沉積非常均勻的薄膜涂層，要求相當 低的能級。不過，它時間過長，為了保持穩(wěn)定，必須被限制在有限的頻率域內(nèi)。它還允許更 加受限的各種薄膜物質(zhì)種類。升高等離子體的能級會導致電弧的爆發(fā)。在電極之間放置電介質(zhì)板可以獲得輝光 放電和電弧之間的中間態(tài)，稱為“絲狀”狀態(tài)。絲狀體本質(zhì)上不穩(wěn)定，不過帶有高能級，允許 降低處理時間，從而加速基片的速度。另一方面，由于絲狀體的隨機產(chǎn)生，因此獲得材料的 不合常理的均勻沉積速率，在給定面積上，在一個周期內(nèi)產(chǎn)生非常大量(通常，IO6/平方厘 米 秒)的微放電。EP-1381257, JP2001-035693和US 2007/205727提出產(chǎn)生輝光放電等離子體的設 備。不過，這些設備在使用的HT變壓器的次級中具有RLC式控制電路，其功能實質(zhì)上是使 獲得的放電類型穩(wěn)定。這些文獻未提供既在低壓下又在大氣壓下工作，和允許連續(xù)處理大 面積，這意味產(chǎn)生約高達1兆瓦量級的有效電功率的優(yōu)點，而本發(fā)明提供這樣的優(yōu)點。下表總結(jié)了常規(guī)的化學方法和等離子體方法之間的主要差別。
常規(guī)的化學方法等離子體方法方法對時間和化學物質(zhì)的濃度非常敏感。參數(shù)(氣體的性質(zhì)，壓力，處理時間，傳送 的能量等)易于控制》方法的可靠性要求除去或中和殘余物，這 可能需要多個步驟。無流出物。高成本的大量液體廢物的再處理。產(chǎn)生的廢物通常是氣態(tài)的，一般可被排放 到大氣中。方法中使用的許多酸和溶劑有害。使用的氣體一般無毒。已知，可靠和得到檢驗。新
為了維持非平衡等離子體(冷等離子體)，通常必須在降低的壓力下工作。于是， 許多已知的等離子體技術使用低壓等離子體。于是，在低壓等離子體領域進行了許多研究。 不過，這種技術存在許多缺點。這種方法的一個優(yōu)點在于它不能處理具有高蒸汽壓的材料。 除了其抽吸和設備投資成本之外，低壓方法(例如，真空腐蝕)的另一個主要缺點在于方法 的效率相對低。這證明關于導致在高壓下或在大氣壓下獲得冷等離子體的新方法的研究是 必要的。目前使用各種等離子體方法來制備各種基片的表面。具體可按照生成用于產(chǎn)生表 面制備所必需的活性物質(zhì)的能量的方式，區(qū)分這些等離子體方法。在這些各種方法之中， DBD方法結(jié)合了非平衡等離子體的優(yōu)點，而不存在獲得真空的問題所造成的缺陷。另外，它 看起來有希望進行大面積表面制備。所涉及的基片可以是各種基片玻璃、鋼、陶瓷等。由 于DBD方法產(chǎn)生冷(非平衡)等離子體，因此它也可適用于甚至熱敏的各種基片，諸如有機 聚合物、熱塑性塑料等。我們選擇使用DBD，由于與其它等離子體方法相比，DBD具有既可在高壓下，又可 在大氣壓下工作，產(chǎn)生冷等離子體，和允許大面積內(nèi)的連續(xù)制備的優(yōu)點。此外，選擇的DBD方法導致“活化的”表面，能夠?qū)崿F(xiàn)要獲得的材料或頂涂層的更
好結(jié)合。不過，DBD方法存在能量效率平庸的主要缺點產(chǎn)生的大部分功率作為純損耗被 耗散。該問題主要歸因于放電電路的容抗，容抗越高，電極之間的距離越大(從而，電極和 置于電極間的基片之間的距離越大)。于是，放電中耗散的能量受到限制，從而降低了該方 法的表面凈化/活化效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提高用于表面制備的DBD方法的產(chǎn)出率和效率。本發(fā)明的另一個目的是與施加的條件無關，都確保這種效率提高。所述施加的條 件例如可由待制備的表面的種類(基片的厚度，基片的性質(zhì)等)，待除去的各種有機層或無 機層的性質(zhì)等而變化。本發(fā)明的一個主題是一種用于無機基片的表面制備的方法，所述方法包含下述操 作-把基片引入反應室中，或者使基片移動通過反應室，在所述反應室中，放置至少 兩個電極，至少一個電介質(zhì)擋板被放置在所述至少兩個電極之間；-產(chǎn)生振幅和頻率穩(wěn)定的高頻電壓，所述電壓在所述至少兩個電極之間產(chǎn)生絲狀 等離子體；-采用與產(chǎn)生所述電壓的設備的電感器并聯(lián)放置的可調(diào)電感器，以便減小電壓和 產(chǎn)生的電流之間的相移；-把至少一種分子引入反應室中，使得當與等離子體接觸時，所述至少一種分子產(chǎn) 生能夠與基片的表面反應的活性物質(zhì)；-在開始所述方法或者在所述方法期間，調(diào)整由發(fā)生器電路提供的電壓和/或頻 率，和/或電感，以獲得最佳的反應特性；-持續(xù)足以獲得期望的表面制備的一段時間，使基片保持在反應室中。
應注意利用“操作”，而不是“步驟”限定了本發(fā)明的方法，即，不必按照上面說明這 些操作的順序相繼執(zhí)行這些操作。本發(fā)明的方法的一個優(yōu)點在于在電路中加入電感器提高了設備的功率因數(shù)，從而 使得能夠顯著提高設備的效率，而且對所述方法來說，還能夠產(chǎn)生足以獲得高表面制備效 率的有效能量。按照一個優(yōu)選實施例，調(diào)整由發(fā)生器電路提供的電壓和/或頻率，和/或電感的 值，使得促進諧波的產(chǎn)生，所述諧波延長電壓保持在用于維持電弧的電壓的值之上的時間， 結(jié)果是延長了等離子體產(chǎn)生時間。該實施例的一個優(yōu)點在于對相同的消耗功率來說，所述方法的效率被極大地提
尚ο按照一個有利的實施例，所述方法還包括下述操作改變電極的位置和/或配置 以獲得最佳的反應特性。具體地說，使用這些標準來改變電路的特性，于是它們對電流的配
置有影響。按照一個有利的實施例，所述方法還包括下述操作使反應室中的氣氛達到預定 壓力。按照一個優(yōu)選實施例，反應室是開放的且包含用于基片的進入?yún)^(qū)和退出區(qū)，從而 使本發(fā)明的方法能夠被結(jié)合到連續(xù)表面處理操作中。有利的是，基片是絕緣的且本身形成置于所述至少兩個電極之間的電介質(zhì)擋板。有利的是，基片是導電的且本身構(gòu)成電極。分子最好以噴霧液體、氣體或粉末的形式被引入到反應室中。本發(fā)明的另一個主題是一種用于表面制備的設備，該設備包括室；把基片引入 或移入所述室中的傳送裝置和支承裝置。高電壓高頻電源與置于基片兩側(cè)上的至少兩個電 極連接，至少一個電介質(zhì)擋板被置于所述至少兩個電極之間。就像設置把分子引入所述室 中的裝置一樣，還設置電源調(diào)節(jié)/控制裝置，所述分子適合于當與等離子體接觸時，產(chǎn)生能 夠與基片的表面反應的活性物質(zhì)。還設置殘余氣體抽吸裝置。在所述設備中，與電源電路 并聯(lián)地放置可調(diào)電感器。該可調(diào)電感器的特性是它能夠調(diào)制在電極之間產(chǎn)生的電壓和由高 電壓源提供的總電流之間的相移。這種設備的一個優(yōu)點在于通過對現(xiàn)有設備進行一系列相對細小的修改就能夠制 造所述設備。在所述設備中，電源調(diào)整裝置和電感器控制裝置被有利地耦接使得允許產(chǎn)生諧 波，所述諧波延長使電極之間的電壓保持在高于用于維持放電的電壓的值的時間。按照一個有利的實施例，所述室在其兩端是開放的，從而使表面制備方法能夠被 結(jié)合到連續(xù)生產(chǎn)設備中。在這種情況下，所述室可以被有利地結(jié)合到鋼生產(chǎn)線中。按照一個有利的實施例，所述設備被結(jié)合到包括沉積設備的生產(chǎn)線中，所述室被 放置在沉積設備的上游和/或下游，基片支承和/或傳送裝置包含至少一個輥。有利的是，等離子體可在兩個分開的區(qū)域中產(chǎn)生，每一個區(qū)域在基片的每一側(cè)上， 使得表面制備在基片的每一側(cè)上同時地安排。設備的功率優(yōu)選至少100千瓦，或者更好的是至少200千瓦。最好，所述設備的功 率至少500千瓦。實踐中，設備的功率可以達到1兆瓦以上。
按照一個有利的實施例，所述設備包括移相電感器。該電感器包含由相互絕緣的 一束導電元件構(gòu)成的線圈，所述線圈纏繞在心軸上；磁性插棒式芯置于所述心軸內(nèi)并與所 述心軸隔離，并由插入物(insert)分成幾個段；與插棒式芯連接的定位設備；將插棒式芯 和定位設備連接的絕緣連接件；以及控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)能夠作用于定位設備，使得調(diào)整磁 性插棒式芯相對于心軸的位置。


參考附圖，根據(jù)本發(fā)明的具體實施例的下述詳細說明，本發(fā)明的其它優(yōu)點和特征 將變得明顯，附圖中圖1是用于表面制備的設備的示意側(cè)視圖；圖2是在形成等離子體之前，圖1的設備的等效電路圖；圖3是在產(chǎn)生等離子體之后，圖1的設備的等效電路圖；圖4是按照本發(fā)明的設備的等效電路圖；圖5是常規(guī)設備中的電壓/電流波形圖；圖6是由于本發(fā)明的方法而獲得的電壓/電流波形圖；圖7是本發(fā)明的設備的電源系統(tǒng)的更詳細等效電路圖；圖8是按照本發(fā)明的用于兩側(cè)基片表面制備的，其兩端開啟的設備的一個實施例 的示意側(cè)視圖；圖9是按照本發(fā)明的用于兩側(cè)基片表面制備的，其兩端封閉的設備的一個實施例 的示意側(cè)視圖；圖10是就絕緣基片來說的設備的一個實施例的示意側(cè)視圖；圖11是用于按照本發(fā)明的設備的感應線圈的示意側(cè)視圖；圖12是在圖11中所示的感應線圈中使用的一股繞組導線的截面圖。附圖不必按比較繪制。一般來說，在附圖中，相似的元件用相同的附圖標記表示，它們中的一些的編號用 于區(qū)分相同元件的變形。
具體實施例方式圖1是按照本發(fā)明的設備的示意圖，這里，該設備被應用于采用“浮法玻璃”工藝 的玻璃連續(xù)生產(chǎn)。具體地說，處理室被置于退火爐中。移動方向?qū)趫D中的紙面的平面。 在其運行移動中，玻璃板2進入兩端(進入端和退出端)開放的“室” 6。用于產(chǎn)生活性物 質(zhì)的分子8被引入室6中。應注意的是引入這些分子的方式(圖1中逆流地)是作為例子 給出的，并不排除任何其它形式的引入(垂直于基片等)。在室6中放置沿與玻璃板2的運行方向垂直的軸延伸的兩個電極1、10。圖1中描 述的電極的形狀是作為例子給出的。不排除任何其它幾何形狀。由于在這些電極1、10之間施加高頻高壓，因此產(chǎn)生等離子體12(用一系列的平 行線示意表示)，從而產(chǎn)生源于引入室6的分子8的活性物質(zhì)，使表面制備成為可能。電壓 優(yōu)選為lkV-200kV之間的峰-峰值，進一步優(yōu)選為5kV-100kV之間的峰-峰值，更優(yōu)選為 10kV-40kV之間的峰-峰值。頻率優(yōu)選為IOkHz-IOOOkHz之間，進一步優(yōu)選為20kHz_400kHz之間，更優(yōu)選為50kHz_200kHz之間。為了降低在兩個電極之間直接形成電弧的可能風險，可在室中在兩個電極1、10 的位置之間放置電介質(zhì)擋板14。由于室6是開放式的，因此還需要使用強力的抽吸裝置，所 述抽吸裝置除去所述方法產(chǎn)生的反應產(chǎn)物。不用說，在連續(xù)的玻璃生產(chǎn)的退火爐中的上述 內(nèi)容加以必要的修正即可特別地適用于連續(xù)的鋼生產(chǎn)中。就玻璃生產(chǎn)和鋼生產(chǎn)來說，電極1 還可有利地充當基片支承/輸送裝置。此外，在其中基片是導體基片的特殊情況中(冶金 中通常就是這樣)，所述基片本身可充當一個電極。當希望使這種方法從實驗階段進入工業(yè)生產(chǎn)時，在這種方法中通常出現(xiàn)的問題是 就產(chǎn)生等離子體消耗的能量來說獲得的低效率。從而，必須提高該效率，以使該方法不僅在 能量方面有利，而且使該方法可以產(chǎn)生足夠的有效能量，從而有效率。于是，進行了涉及能 量的所有因素的充分研究，從而使得能夠非常示意性把所考慮的設備簡化成如圖2和3中 所示的兩個等效電路圖。圖2是在點火，即在電極1、10之間施加高電壓之前，設備的非常簡化的等效電路 圖。在室6中建立放電實際上相當于添加并聯(lián)和串聯(lián)電容，S卩，Cp(與寄生電阻&并聯(lián)的寄 生電容)，Cd(電介質(zhì)和/或基片的電容)和Cg(氣體的電容)。圖3表示當產(chǎn)生等離子體時的相同電路圖。此時，Cg被電阻民分流，電阻艮代表 等離子體的電阻。在沒有放電的情況下(即，只要在電極之間施加的電壓低于點火電壓)， 的值極 高，電源提供的總電流實際上是純電容性的，電抗部分實質(zhì)上取決于上電極和/或下電極 的絕緣體中的介電損耗，以及取決于基片。在放電期間，與其電容分量相比，流過等離子體 的“有用”電流Ig總是保持較低水平。于是，電壓源的使用受到限制，提供的功率消耗在產(chǎn) 生很高的電抗性電流，而只有向放電提供“有功(watted) ”(即，同相)功率(Pw = RgIg2)的 有效分量才是有用的。為了補償有功功率的缺乏，考慮平行于設備放置起“蓄能器”作用的感應線圈L，使 得能夠產(chǎn)生與電容性負載吸收的能量反相的電流。這允許幾乎完全地恢復所涉及的能量。 于是，獲得如圖4中所示的等效電路圖。不過，應指出的是這種補償并不與例如通過與電流分配線路并聯(lián)地設置感應線圈 而獲得的補償類似。這是因為這里所涉及的不是像配電網(wǎng)絡中的情況一樣的固定電容性分 量，而是可按照頻率(這里，千赫茲頻率)，基片的厚度，和引入室中的反應物(它引起氣體 和等離子體等的電性能和介電特性的變化)顯著變化的負載。從而，需要采用一種非常特 殊類型的感應線圈，不僅能夠經(jīng)受在高功率設備中，當然也在高電壓下，而且也在高頻率下 產(chǎn)生的負載條件，而且也具有按照在每種類型表面制備期間施加的條件相對細微地被調(diào)整 的可能性。這是因為所產(chǎn)生的負載將變化，尤其是根據(jù)各種工藝參數(shù)，諸如產(chǎn)生的活性物質(zhì) 的性質(zhì)、玻璃的厚度、基片和每個電極之間的氣隙相應地變化。該氣隙優(yōu)選為0. 5毫米-100 毫米之間，進一步優(yōu)選為1毫米-20毫米之間，更優(yōu)選為3毫米-6毫米之間。揭示以具體的實際方式采用本發(fā)明方法的可能性的各種試驗發(fā)現(xiàn)了本發(fā)明方法 的意料不到的有利結(jié)果。圖5表示部分引起DBD等離子體表面制備設備的效率平庸的另一種現(xiàn)象當施加 HF高電壓時，對每個半周期來說，當施加的電壓高于點火電壓V1時，只能在時間期、上維持放電。該時間間隔與上面說明的參數(shù)密切相關。當然，每個半周期重復該現(xiàn)象。于是，所 述方法的效率受、與半周期的長度的比率限制。按照傅里葉定律，如果電源供給非線性偶極子，那么所得到的電流將不是線性電 流，將具有復數(shù)形式，所述復數(shù)形式可被分解成幾條曲線，即具有“基”頻率和諧波之和的曲 線的疊加。在當前情況下，發(fā)現(xiàn)在電路中加入感應線圈會引起與電流流經(jīng)等離子體對應的曲 線的失真，如圖6中所示。利用傅里葉級數(shù)的原理，可把該曲線分解成基波和一系列的諧 波，其中由于其振幅而最重要的諧波是3次和5次奇次諧波。從圖6中可看出，與電流對應 的曲線在時間間隔t2上具有某種“平臺”，所述時間間隔、遠大于在圖5中所示的曲線上觀 察到的時間間隔、。通過改變電路的特性，尤其是感應器L的頻率和電感，可優(yōu)化該時間間 隔的長度。結(jié)果，在本發(fā)明的設備中，通過加入具有適當特性的可調(diào)感應線圈，在所有其它 因素相同的情況下，不僅能夠獲得有效功率的提高，而且能夠獲得更長的放電時間，從而獲 得好得多的能量效率。圖7是比在圖4中簡述的等效電路圖更完整的等效電路圖，更好地證明了如果與 現(xiàn)有技術相比的話設備本身的特殊特征。參見該電路圖，可看出使得能夠具有穩(wěn)定并且最 佳補償?shù)碾妷?電流曲線(costp)的所有調(diào)整(濾波、補償?shù)?實質(zhì)上都是對電源變壓器 602的初級601進行的。結(jié)果，為在變壓器602的次級電路604中實現(xiàn)圖6中所示的相移所 必需的唯一調(diào)整手段是可變感應線圈606，它是特別為在很高電壓下工作并且與等離子體 發(fā)生器并聯(lián)放置而設計的。于是按照下述方式控制電源使用非周期發(fā)生器，所述非周期發(fā)生器包括逆變器 608 (它把直流電源電流轉(zhuǎn)換成交流電流)，并聯(lián)的振蕩電路，和用于調(diào)整工作頻率和提供 正確的有效功率的可變感應線圈LV1。被置于極高功率變壓器的初級電路中的有功率控制 器610及其相關安全電路(P/S)612。多虧了圖7中所示的電路圖，因此之后按照使由LV2、(；和Cp形成的負載保持非線 性，以促進3次和5次諧波的方式調(diào)整感應線圈LV2的電感是非常容易的，所述3次和5次 諧波使得每個半周期能夠持續(xù)相當長的時間維持穩(wěn)定的等離子體(參見圖5和6)。于是，分別對變壓器的初級601和次級604進行的操作的作用明顯相互矛盾目標 首先是(在初級中)增大設備的cos φ (從而增大其表觀效率)，此外，在次級中，該最佳值 被降低使得產(chǎn)生諧波，這從而不合常理地提高等離子體沉積的效率。如果除此之外，插入次級電路中的極高功率感應線圈被升高到非常高的電壓，那 么這樣設計的設備包括對本領域的技術人員來說不合常理的一系列特征。有效功率優(yōu)選被增大至少10%，進一步優(yōu)選的是被增大至少25%，更優(yōu)選的是被 增大至少50%。放電時間優(yōu)選被增大至少15%，進一步優(yōu)選的是被增大至少30%，更優(yōu)選 的是被增大至少60%。另外，應注意的是，為了確定感應線路的“最佳”電感，需要考慮電源 電路(它包括變壓器)的固有電感，所述固有電感不一定是可忽略的。由于電源電路具有 自身的諧振頻率，因此在某些條件下，L的電感被極大地降低。在如上所述的方法的優(yōu)點中，可以提到下述優(yōu)點-由于表面制備效率的提高，因此能夠減小使用的分子的量，從而附加地節(jié)省了成 本；
-表面制備速率的增大，隨之而來的結(jié)果是處理時間被減小。結(jié)果，能夠連續(xù)處理 以更高速度移動的基片。相反，能夠減小處理室的寬度，從而能夠節(jié)省不小的空間。-在等離子體內(nèi)發(fā)生的反應期間觀察到活性分子的更好分解，于是表面制備的效 率更好。結(jié)果，可在不必有預處理階段的情況下制備表面。最后，如圖8中所示，通過明智地選擇各種特性，還可同時作用于基片2的兩側(cè)，因 為存在利用各種技巧(恰當布置的物理分離或抽吸設備)，在基片的兩側(cè)，在兩個等離子體 區(qū)(12、11幻中引入不同分子8、108的可能性。此外，還可按照期望的制備標準，調(diào)整待制 備的基片1和被電介質(zhì)(14、114)覆蓋的兩個電極(10、110)之間的距離。不用說，所述設 備的該等效電路圖更復雜，并且僅僅由于按照本發(fā)明的設備的可調(diào)電感器的存在，就能夠 控制其特性。另外，充當串聯(lián)電容器的兩個氣隙的存在預先降低了放電電流，以及本發(fā)明的 好處。不用說，上面關于連續(xù)表面制備設備說明的內(nèi)容加以必要的修正即可適用于與不 連續(xù)的基片(諸如預切割量的玻璃)相關的開放式設備。圖9表示為不連續(xù)的基片表面制 備設計的封閉式室(106)。在這種情況下，一個或多個封閉裝置(13 使得能夠在大氣壓下 工作，或者在充分遠離大氣壓的壓力下(一般在KT1I^a和llOltfa之間)工作(就圖1中所 示的設備來說，需要使用強大的抽氣裝置，以便脫離環(huán)境壓力)。就在低壓下工作的方法來 說，可以使用更大的氣隙或者厚度更大的基片(在絕緣表面的情況下)。例如，這種表面制 備設備可被結(jié)合到在低壓下工作的磁控濺射類型膜沉積生產(chǎn)線中，表面制備顯然在沉積階 段之前進行。與在基片兩側(cè)產(chǎn)生等離子體相關的優(yōu)點眾多。事實上，關于兩側(cè)被處理的基片的 技術應用的數(shù)目一直在增長。圖10是圖9中所示的設備的變形。如果基片是絕緣基片，那么在制備室中的主流 條件下，所述基片本身可以形成電介質(zhì)擋板，使我們可不必使用附加的電介質(zhì)擋板。從而能 夠免除至少一個附加的電介質(zhì)擋板(14，114)。圖11是用于本發(fā)明的設備的補償感應線圈20的一個實施例的簡化表示。該感應 線圈20實質(zhì)上由纏繞心軸M的繞組22制成。由于其端子間的電壓可為60kV，因此用于支 承繞組的心軸的材料的選擇非常重要。有利的是使用Acculon。仔細地絕緣并與由控制系 統(tǒng)控制的定位設備觀機械連接的插棒式芯沈被置于該心軸M內(nèi)。鑒于該感應線圈使用 時需要面對的特殊工作條件，在其實際結(jié)構(gòu)方面采用了一系列革新。從而，繞組22是用一 束銅線30 (參見圖12)制成的，所述銅線被絕緣，以便增大HF電流的流動截面(考慮到趨 膚效應)，還減小發(fā)熱。從而，通過產(chǎn)生由相互絕緣的50股導線構(gòu)成的導線束，能夠把總的 HF電流除以因數(shù)50。繞組節(jié)距被固定，使得匝間起弧的風險盡可能地小。于是優(yōu)選由單層 (single ply)制成的繞組，不過其結(jié)果是設備整體大。磁芯沈的位置以及從而感應線圈 20的電感被遙控地調(diào)整，使得能夠在對操作員沒有危險的情況下進行該操作。對本領域的技術人員來說，顯然本發(fā)明并不局限于上面例示和說明的例證實施 例。本發(fā)明包含各個新特征，還包含各個新特征的組合。附圖標記的存在不能被視為是限 制性的。術語“包含”或術語“包括”的使用決不排除除所提及的元素之外的其它元素的存 在。使用“一個”或“一”來介紹元素并不排除多個這些元素的存在。已經(jīng)相對于具體實施 例描述了本發(fā)明，不過所述具體實施例只是例證性的，不能視為對本發(fā)明的限制。
權利要求
1.一種用于無機基片的表面制備方法，其特征在于它包括下述操作-把基片引入反應室(6，106)中，或者使基片移動通過反應室(6，106)，在所述反應室 中放置至少兩個電極(1，10，110)，至少一個電介質(zhì)擋板(14，114)被放置在所述至少兩個 電極(1，10，110)之間；-產(chǎn)生高頻電壓，所述電壓在所述至少兩個電極(1，10，110)之間產(chǎn)生絲狀等離子體 (12，112)；-采用與產(chǎn)生所述電壓的設備的固有電感器并聯(lián)放置的可調(diào)電感器(L)，使得減小所 述電壓和產(chǎn)生的電流之間的相移；-至少一種分子(8，108)被引入所述反應室(6，106)中，使得當與所述等離子體接觸 時，所述至少一種分子產(chǎn)生能夠與所述基片的所述表面反應的活性物質(zhì)；-在開始所述方法或者在所述方法期間，由發(fā)生器電路提供的電壓和/或頻率和/或所 述可調(diào)電感器(L)的電感被調(diào)整，以獲得最佳的反應特性；-使基片( 在所述室中保留足以在所述基片的至少一側(cè)上獲得期望的表面制備的一 段時間；-由發(fā)生器電路提供的電壓和/或頻率和/或所述可調(diào)電感器(L)的電感被調(diào)整使得 促進諧波的產(chǎn)生，所述諧波延長使所述電壓保持高于用于維持放電的電壓的時間。
2.按照權利要求1所述的方法，其特征在于實質(zhì)上促進3次諧波和5次諧波。
3.按照權利要求1和2中的任一項所述的方法，其特征在于所述方法還包括下述操作 改變至少一個電極(1，10，110)的位置和/或配置以獲得最佳的反應特性。
4.按照權利要求1-3中的任一項所述的方法，其特征在于所述方法還包括下述操作 使所述室(6，106)中的氣氛達到預定壓力。
5.按照權利要求1-4中的任一項所述的方法，其特征在于所述室(6)是開放的，并且包 括用于所述基片的進入?yún)^(qū)和退出區(qū)。
6.按照權利要求1-4中的任一項所述的方法，其特征在于所述室(106)在其兩端是封 閉的。
7.按照權利要求1-6中的任一項所述的方法，其特征在于所述基片(2)是絕緣的并且 其本身形成電介質(zhì)擋板。
8.按照權利要求1-6中的任一項所述的方法，其特征在于所述基片(2)是導電的并且 其本身形成電極。
9.一種用于基片(2)的表面制備的設備，所述設備包括室(6，106)；所述室中的用于 所述基片的傳送裝置和支承裝置；與至少兩個電極(1，10，110)連接的高電壓高頻電源，所 述電極被置于所述基片(2)的每一側(cè)上；置于所述至少兩個電極(1，10，110)之間的至少一 個電介質(zhì)擋板(14，114)；用于把分子(8，108)引入所述室(6，106)中的電源調(diào)節(jié)/控制裝 置，所述分子適合于當與絲狀等離子體接觸時，產(chǎn)生能夠與所述基片的所述表面反應的活 性物質(zhì)；以及抽吸殘余物質(zhì)的裝置，其特征在于，與所述電源電路的電感并聯(lián)地放置的可調(diào) 電感器(L)，所述可調(diào)電感器(L)的特性在于它能夠產(chǎn)生在所述電極(1，10，110)之間產(chǎn)生 的電壓和由所述高電壓源提供的總電流之間的相移。
10.按照權利要求9所述的表面制備設備，其特征在于用于調(diào)節(jié)電源的裝置和用于控 制電感(L)的裝置被耦接使得允許產(chǎn)生諧波，所述諧波延長使所述電極(1，10，110)之間的電壓保持在高于用于維持放電的電壓的值的時間。
11.按照權利要求9或10所述的表面制備的設備，其特征在于所述室(6)在其兩端是 開放的。
12.按照權利要求9或10所述的表面制備的設備，其特征在于所述室(106)在其兩端 是封閉的。
13.按照權利要求9-11中的任一項所述的表面制備的設備，其特征在于所述室(6)被 結(jié)合到連續(xù)和/或不連續(xù)的基片生產(chǎn)線中。
14.按照權利要求9、10或12所述的表面制備的設備，其特征在于所述室(106)被結(jié)合 到不連續(xù)的基片生產(chǎn)線中。
15.按照權利要求9-14中的任一項所述的表面制備的設備，其特征在于所述支承和/ 或傳送裝置構(gòu)成所述電極(1)中的一個。
16.按照權利要求9、10和12中的任一項所述的表面制備的設備，其特征在于它被結(jié)合 到在低壓下工作的沉積生產(chǎn)線中。
17.按照權利要求9-14和16中的任一項所述的表面制備的設備，其特征在于所述等離 子體在位于所述基片的每一側(cè)上的兩個分開的區(qū)域中產(chǎn)生，使得所述表面在所述基片的每 一側(cè)上同時地制備。
18.按照權利要求9-17中的任一項所述的表面制備的設備，其特征在于所述設備的功 率至少為100千瓦。
19.按照權利要求18所述的表面制備的設備，其特征在于所述設備的功率至少為200 千瓦。
20.按照權利要求19所述的表面制備的設備，其特征在于所述設備的功率至少為500 千瓦。
21.按照權利要求9-20中的任一項所述的表面制備的設備，其特征在于所述電感器包括-包含相互絕緣的一束導電元件(30)的線圈(22)，所述線圈纏繞在心軸(24)上；_置于所述心軸(24)內(nèi)并與所述心軸(24)隔離的磁性插棒式芯(26)；-與所述插棒式芯(26)連接的定位設備(28)；-將所述插棒式芯(26)與所述定位設備連接的絕緣連接件；和-控制系統(tǒng)，能夠作用于所述定位設備，使得調(diào)整所述磁性插棒式芯(26)相對于所述 心軸(24)的位置。
全文摘要
一種用于基片(2)的表面制備方法，它包括把基片(2)引入反應室(6，106)中，或者使所述基片移動穿過反應室(6，106)。電介質(zhì)檔板(14，114)被置于電極(1，10，110)之間。產(chǎn)生高頻電壓，以產(chǎn)生絲狀等離子體(12，112)。分子(8，108)被引入反應室(6，106)中。當與等離子體接觸時，所述分子產(chǎn)生與基片的表面反應的活性物質(zhì)。采用與設備的電感器并聯(lián)放置的可調(diào)電感器(L)，以減小產(chǎn)生的電壓和電流之間的相移，和增大其間電流在等離子體(12，112)中流動的時間。
文檔編號B08B7/00GK102083554SQ200980126120
公開日2011年6月1日 申請日期2009年7月16日 優(yōu)先權日2008年7月16日
發(fā)明者E·米歇爾, E·蒂克霍, J·勒克萊爾 申請人:旭硝子歐洲玻璃公司