[发明专利]一种消除物体表面沾污的方法及装置

说明书

本发明公开了一种消除表面沾染的方法及其装置。所述方法包括发射自由电子；生成自由电子加速电场，加速所发射的自由电子；生成自由电子碰撞过程调制电场，控制部分自由电子与所述调制电场中的气体分子相互作用产生碰撞电离过程，生成碰撞电离自由电子；分步地控制自由电子和碰撞电离自由电子共同作用于沾染表面。本发明通过场发射过程降低自由电子透过高真空区域与被沾染表面所在的复杂气氛之间界面的能量要求，通过分级分区域地结构设计，可实现低能自由电子的有效透过；通过分步地构建状态不同的加速电场和调节气压，控制被沾染物质周围电子能量的时变过程和作用次序。

技术领域

本发明属于表面清洁技术、被沾污表面消毒技术、真空电子技术、气体电子技术、等离子体技术、电子束技术等领域，具体涉及一种消除物体表面沾污的方法及装置。

背景技术

固体表面经常存在沾污的问题，电子束广泛用于高等级的表面沾污清洁技术，典型实例包括：第一，在物流包装清洁化应用中，表面致病微生物沾污成为传染性疾病的重要传播途径，但病毒、细菌等致病微生物尺寸微小、通常沾染区面积占比低，而洁净化过程通常要求快速完成。但微生物自身抗逆性较强，常用的液体消杀剂喷淋等湿法表面清洁技术，需要较大的药液量，对土壤环境危害等副作用大。由于电子束直接作用可实现快速消杀，因此，表面清洁技术领域的技术人员将电子束作为一种重要的解决途径，意图实现快速的干法表面消杀。第二，在太阳能电池板封装玻璃清洁化应用中，太阳能电池板表面玻璃保护层的沾污对电池板整体转化效率造成的负面影响非常显著，由于有氢键生成，甚至有新的化合过程产生，简单的机械擦拭难以奏效，通过液体清洗液也难以产生足够的效果，此外湿法还存在污渍残留、破坏玻璃自身表面状态的问题。因此，表面清洁技术领域的技术人员也将电子束作为一种重要的解决途径。第三，在材料加工工艺衔接过程的表面清洁化应用中，由于材料经过不同处理需要的环境不同，或者因为虽然环境条件类似，但工艺过程差异大无法在相同装置中实现，均导致材料加工过程需要在不同设备中流转，从一个设备取出放置在另外一个设备之前，产生表面沾污。由于材料表面状态对重粒子为主的清洗过程十分敏感，可能产生化学反应，形成新的物质，因此，自由电子作为基本粒子是降低沾污，广谱处理的好方法，表面洁净技术领域技术人员为此将电子束作为一种重要途径。

然而，在电子束的表面洁净化应用中，普遍存在两个问题，一是装置大型化、电子能量过高、能效低，二是被沾污物体通常处于常压空气或其他复杂的气体环境中，电子能量难以有效控制，物体自身的表面结构破坏和改性难以得到有效控制。

为解决上述问题，现有公开文献中采用的主要思路是调控由被沾污表面表面到电子源的压强梯度，虽然一定程度上降低了处理区和加速区的压强梯度，但上述瓶颈问题无法从根本上解决。因此，亟需一种电子能量具有更大可调范围的自由电子表面沾污处理器，尤其为适应表面沾污、气体环境和表面状态在电子束作用下的不同产物之间的相互作用，需要在不同的产物状态下调控自由电子的能量密度分布函数，实现时序化可控的不同能量状态电子束分时处理，以提高洁净化效率、广谱性并降低对被沾污物体表面自身结构的破坏。为充分适应面处理的特征，这种净化器最优的制造方法，应能够基于精密加工技术集成制造，以实现微小型化的系统和器件，并可实现发生器单元的阵列化、大面积布控。更进一步，还应当兼容被沾污物体所在环境的气压、气氛的调控。

发明内容