表面清洁度检测仪 Corona Surf 的测试原理分析

发布日期：2023-03-07 浏览次数：305

表面清洁度检测仪 Corona Surf 的测试原理分析

步骤 1（初始表面电位 Vi 测量）

将镀金电极（直径约 6mm）在距测量表面几毫米的距离处振动，通过振动电容法测量表面电位。
振动电极称为开尔文探针。
首先，测量测量表面的初始电位 Vi。初始电位基本上取决于测量表面金属的元素（标准氧化还原电位、反应层等）。

步骤 2（电晕放电+充电）

测量初始电位 Vi 后，电晕放电头移动到测量面前方，向针电极施加数 kV 的高压，在大气中产生电晕放电。正离子从放电电离的等离子体中通过栅格提供给样品表面。通过调整样品电流和放电暴露时间来控制电荷量。这类似于复印机粘附碳粉的原理。

步骤3（表面电位 V(t) 跃迁测量）

电晕放电完成充电后，开尔文探针再次移动到测量表面前面，并在给定的过渡时间内测量表面电势 V(t)。正电荷转移导致的表面电势偏移 dV0 对于干净的金属表面为负，对于绝缘污垢和氧化层为正（见图 1）。对于数据分析，使用表面电位图（见图 2），X 轴为表面电位偏移 dV0，Y 轴为初始表面电位 Vi。




Vi：初始表面电位
V(0)：施加电荷后立即的表面电位
Vend：最终表面电位

表面电位偏移 dV0 = V(0) - Vi
表面电位变化 dV = Vend - V(0)

在图 1 铜的例子中，用脏丙酮清洗的样品表面有污染层，因此电晕放电赋予的正电荷不会立即泄漏，因此 V(0) 向正侧移动，然后逐渐衰减回 Vi。 另一方面，将样品浸入硝酸酒精溶液（3%酒精硝酸）后，用水清洗并用暖风吹干，可以看到V(0)向负侧移动的现象。虽然这种电子转移的机制还不是很清楚，但人们认为这与表面越干净，由于光刺激而从表面发射的光电子量越大这一事实类似。




利用振动电容法（开尔文探针）对因电晕放电而在固体表面放置的电荷引起的表面电位变化进行非接触测量，定量测定金属等基材表面的污染程度评估。

测量可以在几分钟内完成，因此它不仅可以用于清洁工艺开发，还可以用于生产线上零件的表面清洁度控制。
由于表面电位衰减曲线取决于薄膜的电性能和膜厚，因此也可用于控制绝缘体薄膜的厚度、金属表面氧化层的厚度以及DLC薄膜的质量控制。