172nm準(zhǔn)分子燈的特點(diǎn)、原理及應(yīng)用

在工業(yè)應(yīng)用中，最常用的準(zhǔn)分子波長(zhǎng)是 172 nm。其 7.23 eV 的能量足以直接裂解有機(jī)分子的所有主要鍵，但碳和氧 (C=O) 之間的鍵和一些無(wú)機(jī)氧化物之間的鍵除外。這使其成為表面改性、光清洗、光固化的絕佳選擇。

圖：針對(duì)平板顯示器光清洗技術(shù)工藝流程

基材表面被污染物覆蓋，這些污染物可能是有機(jī)物質(zhì)，例如脂肪和/或氧化物。輻射172 nm波長(zhǎng)的準(zhǔn)分子燈可以直接破壞基板表面上的分子鍵，其殘留物保留在表面上。在準(zhǔn)分子模塊與基板之間的氣隙中，被 172 nm 輻射激發(fā)后會(huì)產(chǎn)生高能氧自由基和臭氧，自由基氧化殘留物并將其清除。

什么是準(zhǔn)分子燈

準(zhǔn)分子燈，又稱紫外線準(zhǔn)分子燈，通過(guò)采用準(zhǔn)分子氣體配比獲得不同單色波長(zhǎng)，如172nm、222nm或308nm等高強(qiáng)度的準(zhǔn)分子紫外光。準(zhǔn)分子發(fā)射的紫外線光具有單光譜特性，狹窄的光譜線和單色紫外輻射光譜使得它能用更集中的功率來(lái)進(jìn)行光處理。與傳統(tǒng)汞紫外線燈比較，準(zhǔn)分子紫外線燈光強(qiáng)超大，靶向精準(zhǔn)，無(wú)汞危害，綠色環(huán)保，可回收，無(wú)二次污染，克服現(xiàn)有技術(shù)瓶頸，以其高能量密度、低反應(yīng)溫度、大反應(yīng)面積、反應(yīng)時(shí)間短的卓越特性，在微電子、醫(yī)學(xué)、材料科學(xué)和環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域獲得廣泛和獨(dú)特的應(yīng)用。

準(zhǔn)分子光源特點(diǎn)

1、單色性好，紫外輸出能量集中，紫外輸出強(qiáng)度高,可達(dá)100mW/cm2;2、非相干光有利于大面積加工;3、無(wú)傳統(tǒng)光源固有的電極腐蝕現(xiàn)象，使用壽命極大加長(zhǎng);4、可隨時(shí)瞬間開(kāi)啟熄滅，無(wú)需預(yù)熱，無(wú)需快門(mén)，開(kāi)關(guān)次數(shù)不影響使用壽命;5、開(kāi)啟和運(yùn)行不受周圍環(huán)境溫度影響;6、冷光源，不產(chǎn)生紅外輸出，對(duì)被處理對(duì)象無(wú)明顯加熱效應(yīng)，適用于熱敏材料處理;7、綠色環(huán)保，制造無(wú)需用汞，無(wú)二次污染和廢舊回收處理問(wèn)題。

準(zhǔn)分子光源作用原理

基于準(zhǔn)分子光源特點(diǎn)，我們來(lái)看看準(zhǔn)分子光源是如何產(chǎn)生作用的。以準(zhǔn)分子波長(zhǎng)172 nm為例，紫外線照射固體表面后，表面的污染物有機(jī)分子結(jié)合被強(qiáng)的光能切斷、氧化，而后分解成氧氣和氫氣等易揮發(fā)性物質(zhì)，最終揮發(fā)消失，被清洗后的表面清潔度極高。

1、打破分子鍵

打破有機(jī)物質(zhì)的分子鍵的能量需要超過(guò)物質(zhì)結(jié)合能的光能，同時(shí)物質(zhì)的能量吸收(激發(fā))越大，就越容易引發(fā)反應(yīng)(分解)并且所需的處理時(shí)間越短。因此使用低壓紫外線燈無(wú)法打破的結(jié)合能可以使用準(zhǔn)分子燈產(chǎn)生的 172nm 波長(zhǎng)進(jìn)行分解。

2、大量產(chǎn)生激發(fā)態(tài)氧原子

準(zhǔn)分子紫外線燈與傳統(tǒng)汞紫外線燈比較，光強(qiáng)超大，靶向精準(zhǔn)，無(wú)汞制造，綠色環(huán)保，可回收，無(wú)二次污染。與低壓紫外燈的185nm波長(zhǎng)相比，準(zhǔn)分子燈172nm波長(zhǎng)的分子氧吸收系數(shù)大20倍左右。這不僅可以產(chǎn)生高密度的活性氧，而且通過(guò)直接作用于氧氣，可以產(chǎn)生具有強(qiáng)大氧化能力的強(qiáng)激發(fā)氧。

準(zhǔn)分子燈功能應(yīng)用

1、增加表面能量和親水性

準(zhǔn)分子輻射通過(guò)增加表面能來(lái)“激活”表面，表面能以每米毫牛頓 (mN/m) 為單位。表面能決定了流體和固體表面之間的接觸角。準(zhǔn)分子光清洗作為其他清洗設(shè)備對(duì)表面處理的替代品，準(zhǔn)分子的冷光極大減少了類似紅外線等產(chǎn)生的多余熱量。這種降低的熱負(fù)荷意味著不會(huì)損壞基材表面結(jié)構(gòu)，從而保證更好的粘接結(jié)果為了確保附著力和均勻分布。例如在印刷和粘合等應(yīng)用中，需要實(shí)現(xiàn)更小的接觸角，提高清潔度。

雖然聚合物和其他復(fù)合材料的表面輻照可能是準(zhǔn)分子最常用的用途，但這種處理也幾乎適用于任何表面。將準(zhǔn)分子技術(shù)應(yīng)用于硅晶片、金屬和玻璃時(shí)，清潔、涂層和粘合也可以得到顯著改善。

圖表展示了玻璃、礦物和聚合物類型的例子，可以使用準(zhǔn)分子技術(shù)結(jié)合。

粘合優(yōu)勢(shì)分析：√強(qiáng)/極強(qiáng) ○弱

2、更廣泛的應(yīng)用范圍

在某些情況下，可以實(shí)現(xiàn)完全親水化，其中整個(gè)表面變得潤(rùn)濕。此時(shí)，液體的接觸角達(dá)到零度，將液滴轉(zhuǎn)化為液膜。目前，準(zhǔn)分子燈正用于生態(tài)學(xué)、光化學(xué)、光生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、物理學(xué)、微電子學(xué)以及包括智能制造工業(yè)在內(nèi)的各種工業(yè)分支等等。

圖：銅、鋁、硅的在準(zhǔn)分子燈照射下接觸角變化

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原文標(biāo)題：172nm準(zhǔn)分子燈的特性及應(yīng)用

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