表面清潔度檢測(cè)儀 Corona Surf 的測(cè)試原理分析

發(fā)布日期：2023-03-07      瀏覽次數(shù)：967

表面清潔度檢測(cè)儀 Corona Surf 的測(cè)試原理分析

步驟 1（初始表面電位 Vi 測(cè)量）

將鍍金電極（直徑約 6mm）在距測(cè)量表面幾毫米的距離處振動(dòng)，通過振動(dòng)電容法測(cè)量表面電位。
振動(dòng)電極稱為開爾文探針。
首先，測(cè)量測(cè)量表面的初始電位 Vi。初始電位基本上取決于測(cè)量表面金屬的元素（標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位、反應(yīng)層等）。

步驟 2（電暈放電+充電）

測(cè)量初始電位 Vi 后，電暈放電頭移動(dòng)到測(cè)量面前方，向針電極施加數(shù) kV 的高壓，在大氣中產(chǎn)生電暈放電。正離子從放電電離的等離子體中通過柵格提供給樣品表面。通過調(diào)整樣品電流和放電暴露時(shí)間來控制電荷量。這類似于復(fù)印機(jī)粘附碳粉的原理。

步驟3（表面電位 V(t) 躍遷測(cè)量）

電暈放電完成充電后，開爾文探針再次移動(dòng)到測(cè)量表面前面，并在給定的過渡時(shí)間內(nèi)測(cè)量表面電勢(shì) V(t)。正電荷轉(zhuǎn)移導(dǎo)致的表面電勢(shì)偏移 dV0 對(duì)于干凈的金屬表面為負(fù)，對(duì)于絕緣污垢和氧化層為正（見圖 1）。對(duì)于數(shù)據(jù)分析，使用表面電位圖（見圖 2），X 軸為表面電位偏移 dV0，Y 軸為初始表面電位 Vi。




Vi：初始表面電位
V(0)：施加電荷后立即的表面電位
Vend：最終表面電位

表面電位偏移 dV0 = V(0) - Vi
表面電位變化 dV = Vend - V(0)

 

在圖 1 銅的例子中，用臟丙酮清洗的樣品表面有污染層，因此電暈放電賦予的正電荷不會(huì)立即泄漏，因此 V(0) 向正側(cè)移動(dòng)，然后逐漸衰減回 Vi。另一方面，將樣品浸入硝酸酒精溶液（3%酒精硝酸）后，用水清洗并用暖風(fēng)吹干，可以看到V(0)向負(fù)側(cè)移動(dòng)的現(xiàn)象。雖然這種電子轉(zhuǎn)移的機(jī)制還不是很清楚，但人們認(rèn)為這與表面越干凈，由于光刺激而從表面發(fā)射的光電子量越大這一事實(shí)類似。




利用振動(dòng)電容法（開爾文探針）對(duì)因電暈放電而在固體表面放置的電荷引起的表面電位變化進(jìn)行非接觸測(cè)量，定量測(cè)定金屬等基材表面的污染程度評(píng)估。

測(cè)量可以在幾分鐘內(nèi)完成，因此它不僅可以用于清潔工藝開發(fā)，還可以用于生產(chǎn)線上零件的表面清潔度控制。
由于表面電位衰減曲線取決于薄膜的電性能和膜厚，因此也可用于控制絕緣體薄膜的厚度、金屬表面氧化層的厚度以及DLC薄膜的質(zhì)量控制。