表面清潔度檢測儀 Corona Surf 的測試原理分析

發(fā)布日期：2023-03-07      瀏覽次數(shù)：674

表面清潔度檢測儀 Corona Surf 的測試原理分析

步驟 1（初始表面電位 Vi 測量）

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

步驟 2（電暈放電+充電）

測量初始電位 Vi 后，電暈放電頭移動到測量面前方，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間來控制電荷量。這類似于復(fù)印機粘附碳粉的原理。

步驟3（表面電位 V(t) 躍遷測量）

電暈放電完成充電后，開爾文探針再次移動到測量表面前面，并在給定的過渡時間內(nèi)測量表面電勢 V(t)。正電荷轉(zhuǎn)移導(dǎo)致的表面電勢偏移 dV0 對于干凈的金屬表面為負，對于絕緣污垢和氧化層為正（見圖 1）。對于數(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立即泄漏，因此 V(0) 向正側(cè)移動，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)向負側(cè)移動的現(xiàn)象。雖然這種電子轉(zhuǎn)移的機制還不是很清楚，但人們認為這與表面越干凈，由于光刺激而從表面發(fā)射的光電子量越大這一事實類似。




利用振動電容法（開爾文探針）對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行非接觸測量，定量測定金屬等基材表面的污染程度評估。

測量可以在幾分鐘內(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。