[发明专利]一种连续式真空紫外光臭氧表面清洗与氧化改性设备及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种连续式真空紫外光臭氧表面清洗与氧化改性设备及其使用方法，属于紫外光表面处理技术领域。 

背景技术

随着科学技术的迅猛发展，产品的高性能化、微型化对表面洁净度要求越来越高，常规的清洗方法（如水洗、化学溶液洗、超声波清洗等）已不能满足要求，紫外光/臭氧清洗既能达到常规清洗方法难以达到的“原子清洁度”，又不会对材料表面产生损伤，而且不存在二次污染和三废处理等问题。同时，紫外光/臭氧技术利用臭氧的强氧化性，能将一些碳材料(如石墨烯、碳纳米管等)、金属(如银、铝等)等材料表面氧化，实现材料改性。紫外光表面处理技术正在太阳能电池、半导体、集成电路、LCD/OLED、金属、塑料、橡胶等相关产品的基础科研和产业应用领域发挥着重要作用。 

紫外光表面清洗与氧化改性设备是利用有机化合物的光敏氧化作用去除黏附在材料表面上的有机物质和实现材料表面氧化。设备中的紫外光灯管同时发射波长为185nm和254nm的光波，这两种波长的光子能量可以使有机物分子活化，分解成离子、游离态原子、受激分子等，同时，在这两种紫外光的照射下，氧气可以生成臭氧和活性氧原子，具有强氧化性的臭氧和活性氧与活化了的有机物分子发生氧化反应，实现材料的表面清洗与氧化改性。在该化学处理过程中，保证氧气纯度和精确的温度控制对获得高质量的样品至关重要。 

目前常用的紫外清洗与氧化改性设备是将紫外光灯管和样品台分别放在两个腔室，减小反应腔室体积，便于精确控制反应进程，但两个腔室中间的隔离窗口会急剧降低照射到样品上的紫外光强度，会降低化学反应强度，增加反应时间，同时每次只对一组样品加工，需要人为从反应腔内取放样品，不利于流水线生产，生产效率不高。 

“紫外光/臭氧表面清洗与氧化改性真空设备及其使用方法”(中国专利申请号201310242512.4)公开了一种紫外光/臭氧表面清洗与氧化改性真空设备，将紫外光灯管和样品台同置于真空腔室内，同时利用真空系统对反应前后的气体进行快速排放，能够缩短反应过程，降低使用成本。但是，该单腔室的结构，导致在打开腔室门，取放样品时，需要时间等待腔室气压与外界平衡，同时也会将空气带入真空腔，需要重新抽真空，延长了工艺加工时间；此外，设备的样品取放不便捷，设备自动化程度不高。 

发明内容

为了解决上述紫外光/臭氧表面清洗与氧化改性设备中存在的工艺时间过长，设备自动化程度不高的不足，本发明旨在提供一种连续式的真空紫外光/臭氧表面清洗与氧化改性设备，该设备可以极大地缩短工艺加工时间，精准地控制化学反应进程，增强设备自动化能力，提高生产的质量和效率。 

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是： 

一种连续式真空紫外光臭氧表面清洗与氧化改性设备，包括工艺腔，以及设置在工艺腔内的紫外光光源系统，其结构特点是，还包括预热腔、冷却腔；所述预热腔和冷却腔壁面上开有保护气入口，所述工艺腔壁面上开有氧气进气口；所述工艺腔设置在预热腔和冷却腔之间并通过腔室门隔开，所述预热腔进料口和冷却腔的出料口也设有相应的腔室门；所述预热腔、工艺腔、冷却腔内以及预热腔的进料口和冷却腔的出料口处均设有可将被处理样品按需要从预热腔进料口传送至冷却腔出料口的上下料传送系统；所述预热腔、工艺腔、冷却腔通过管道和阀门与真空系统相连；所述预热腔、工艺腔内设有加热系统。

以下为本发明的进一步改进的技术方案： 

为了更精确地了解工艺腔内的相关工艺参数，所述工艺腔内安装有真空传感器、温度传感器、臭氧浓度传感器。

优选地，所述紫外光光源系统采用一组具有特定波长的紫外光灯管，与被处理样品传送方向平行或者垂直排列而形成一个面光源。 

为了提高紫外线的照射强度，所述紫外光灯管上方装有反射板，在反射板上方设有冷却系统。 

优选地，所述真空系统采用两个真空泵，一个真空泵连接工艺腔，一个真空泵连接预热腔和冷却腔。 

进一步地，所述上下料传送系统包括五组传送机构，一组位于进料口处，一组位于出料口处，预热腔、工艺腔、冷却腔内各设有一组；每组传送机构均采用链轮和链条带动滚轴的传动方式，每根滚轴上安置多个小滚球，使小滚球仅与被处理样品两侧的边缘部分点接触。 

作为一种具体的加热方式，所述加热系统为设置在预热腔的上下料传送系统和工艺腔的上下料传送系统下方的平板式陶瓷加热片。 

进一步地，本发明还包括自动控制与检测系统，该自动控制与检测系统分别与所述真空传感器、温度传感器、臭氧浓度传感器通过信号线相连。