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技术

本发明专利技术公开了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。为了解决现有的紫外光/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问题，所述表面清洗与氧化改性设备主要由上下料传送系统、预热腔、工艺腔、冷却腔、真空系统、紫外光光源系统、自动控制与监测系统组成。上下料传送系统采用链轮和链条带动滚轴，滚轴带动轴上小滚球转动的传动方式；预热腔、工艺腔与冷却腔紧凑连接，和上下料传送系统构成连续型结构；真空系统采用两个真空泵来快速地保持各腔室的真空环境。本发明专利技术样品清洗和氧化改性效果好，设备安全可靠，操作简单，自动化程度高，极大的提高了生产的质量和效率。

【技术实现步骤摘要】
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
本专利技术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

技术介绍
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。
技术实现思路
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，本专利技术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，本专利技术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。以下为本专利技术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，本专利技术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。优选地，各真空泵与相应的工艺腔、预热腔和冷却腔相连的管道上均相应地装有挡板阀；与工艺腔相连的真空泵与工艺腔之间的连接管道上设有蝶阀。相邻两根紫外光灯管间距为5mm~10mm，紫外光灯管与被处理样品之间的垂直距离为10mm~80mm。进一步地，本专利技术还提供了一种如上所述连续式真空紫外光臭氧表面清洗与氧化改性设备的使用方法，包括如下步骤：步骤1：打开设备电源，做好设备运行前准备工作；步骤2：打开进料口腔室门，将第一组样品通过上下料传送系统送入预热腔，关闭进料口腔室门，对预热腔进行预抽真空和并对样品进行预加热，同时对工艺腔进行抽真空；步骤3：当预热腔和工艺腔气压平衡时，打开预热腔和工艺腔之间的腔室门，将样品通过上下料传送系统送入工艺腔，然后关闭预热腔和工艺腔之间的腔室门；步骤4：继续对工艺腔抽真空，待抽真空结束后，向工艺腔内充入氧气，开启紫外光光源系统，对样品表面进行清洗与氧化改性；步骤5：在步骤4进行的同时，对预热腔进行破真空处理，然后打开进料口腔室门，将下一组样品送入预热腔，进行预热和预抽真空，同时开始对冷却腔抽真空；步骤6：样品反应完成后，打开工艺腔与冷却腔之间的腔室门，通过上下料传送系统将样品送入冷却腔后，关闭腔室门，在冷却腔内通入保护气体对样品进行冷却和破真空，完成后，打开出料口腔室门，将样品送出冷却腔，完成对该组样品的加工；步骤7：将样品从工艺腔送入冷却腔后，再打开预热腔和工艺腔之间腔室门，将下一组样品送入工艺腔，然后关闭该腔室门，重复步骤4到步骤7；步骤8：结束生产任务时，等待设备中样品加工完成后，关闭系统电源。藉由上述结构，本专利技术的连续式的真空紫外光/臭氧表面清洗与氧化改性设备，主要由上下料传送系统、预热腔、工艺腔、冷却腔、真空系统、紫外光光源系统、自动控制与监测系统组成，其中：上下料传送系统包括五组传送机构，一组位于进料口，一组位于出料口，预热腔、工艺腔、冷却腔内各一组。每组都采用链轮和链条带动滚轴的传动方式，每根滚轴上按规律安置小滚球，滚轴带动小滚球运动，小滚球带动样品传动，合理分布滚球位置，使小滚球仅与被处理样品两侧的边缘部分点接触。上下料传送系统用于设备运行过程中样品上下料和自动传送；预热腔位于工艺腔前，用于对设备预抽真空以及对样品进行预加热；工艺腔由高性能铝合金材料制作，工艺腔内部放置紫外光光源，同时与真空系统和氧气源连接，用于对样品表面进行清洗与氧化改性；冷却腔位于工艺腔后，用于样品处理完毕后的冷却降温和破真空；真空系统分别与预热腔、工艺腔、冷却腔相连，用于快速地保持各腔室的真空环境；紫外光光源系统采用一组具有特定波长的高强度紫外光灯管，与样品传送方向平行或者垂直排列，组成一个面积大小适中的面光源，为样品的化学反应提供能量和反应条件；自动控制与监测系统主要包括电气控本文档来自技高网...

【技术保护点】
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（3），以及设置在工艺腔（3）内的紫外光光源系统（5），其特征在于， 还包括预热腔（2）、冷却腔（4）；所述预热腔（2）和冷却腔（4）壁面上开有保护气入口（14,16），所述工艺腔（3）壁面上开有氧气进气口（15）；所述工艺腔（3）设置在预热腔（2）和冷却腔（4）之间并通过腔室门（11,12）隔开，所述预热腔（2）进料口和冷却腔（4）的出料口也设有相应的腔室门（10,13）；所述预热腔（2）、工艺腔（3）、冷却腔（4）内以及预热腔（2）的进料口（8）和冷却腔（4）的出料口（9）处均设有可将被处理样品按需要从预热腔（2）进料口（8）传送至冷却腔（4）出料口（9）的上下料传送系统（1）；所述预热腔（2）、工艺腔（3）、冷却腔（4）通过管道和阀门与真空系统（6,17）相连；所述预热腔（2）、工艺腔（3）内设有加热系统。

【技术特征摘要】
1.一种连续式真空紫外光臭氧表面清洗与氧化改性设备的使用方法，所述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（3），以及设置在工艺腔（3）内的紫外光光源系统（5），其特征在于，还包括预热腔（2）、冷却腔（4）；所述预热腔（2）和冷却腔（4）壁面上开有保护气入口（14,16），所述工艺腔（3）壁面上开有氧气进气口（15）；所述工艺腔（3）设置在预热腔（2）和冷却腔（4）之间并通过第一腔室门（11）和第二腔室门（12）隔开，所述预热腔（2）进料口设有进料口腔室门（10），所述冷却腔（4）的出料口设有出料口腔室门（13）；所述预热腔（2）、工艺腔（3）、冷却腔（4）内以及预热腔（2）的进料口（8）和冷却腔（4）的出料口（9）处均设有可将被处理样品按需要从预热腔（2）的进料口（8）传送至冷却腔（4）的出料口（9）的上下料传送系统（1）；所述预热腔（2）、工艺腔（3）、冷却腔（4）通过管道和阀门与真空系统相连；所述预热腔（2）、工艺腔（3）内设有加热系统；所述连续式真空紫外光臭氧表面清洗与氧化改性设备的使用方法包括如下步骤：步骤1：打开设备电源，做好设备运行前准备工作；步骤2：打开进料口腔室门（10），将第一组样品通过上下料传送系统（1）送入预热腔（2），关闭进料口腔室门（10），对预热腔（2）进行预抽真空和并对第一组样品进行预加热，同时对工艺腔（3）进行抽真空；步骤3：当预热腔（2）和工艺腔（3）气压平衡时，打开预热腔（2）和工艺腔（3）之间的第一腔室门（11），将第一组样品通过上下料传送系统（1）送入工艺腔（3），然后关闭预热腔（2）和工艺腔（3）之间的第一腔室门（11）；步骤4：继续对工艺腔（3）抽真空，待抽真空结束后，向工艺腔（3）内充入氧气，开启紫外光光源系统，对第一组样品表面进行清洗与氧化改性；步骤5：在步骤4进行的同时，对预热腔（2）进行破真空处理，然后打开进料口腔室门（10），将下一组样品送入预热腔（2），进行预热和预抽真空，同时开始对冷却腔（4）抽真空；步骤6：第一组样品反应完成后，打开工艺腔（3）与冷却腔（4）之间的第二腔室门（12），通过上下料传送系统（1）将第一组样品送入冷却腔（4）后，关闭工艺腔（3）与冷却腔（4）之间的第二腔室门（12），在冷却腔（4）内通入保护气体对第一组样品进行冷却和破真空，完成后，打开出料口腔室门（13），将第一组样品送出冷却腔（4），完成对第一组样品的加工；步骤7：将第一组样品从工艺腔（3）送入冷却腔（4）后，再打开预热腔（2）和工艺腔（3）之间的第一腔室门（11），将下一组样品送入工艺腔（3），然后关闭该预热腔（2...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢振勇，成秋云，吴得轶，李晔纯，周顺峰，
申请(专利权)人：湖南红太阳光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43