Ανάπτυξη συστήματος καθαρισμού επιφανειών με πλάσμα και χρήση του για την βελτίωση των επιφανειακών ιδιοτήτων υλικών.

Abstract

Η παρούσα εργασία αφορά την κατασκευή διάταξης καθαρισμού με τη χρήση πλάσματος. Αρχικά γίνεται αναφορά στις κλασσικές διατάξεις καθαρισμού επιφανειών, ενώ στην συνέχεια παρουσιάζεται μια σύντομη περιγραφή της έννοιας του πλάσματος καθώς και πληροφοριών που διασαφηνίζουν την φύση και τα χαρακτηριστικά του. Ακολουθεί ανάλυση των κατασκευαστικών λεπτομερειών της διάταξης που αναπτύχθηκε, όπως τα μέρη από τα οποία αποτελείται, και η σειρά των εργασιών που ακολουθήθηκε καθώς και περιγράφεται η λειτουργία της και οι χειρισμοί που απαιτούνται ώστε η διάταξη να καθαρίσει μια επιφάνεια. Ειδικότερα, αναλύονται η πλατφόρμα στην οποία βασίζεται η διάταξη, η δημιουργία κατάλληλης υποπίεσης και η δημιουργία RF ακτινοβολίας, η οποία απαιτείται για τη δημιουργία πλάσματος ισχύος ικανής να καθαρίσει την επιφάνεια δοκιμίων από ρύπους. Τέλος παρουσιάζονται τα αποτελέσματα χρήσης της διάταξης για την καθαρισμό γυάλινων υποστρωμάτων. Ειδικότερα, έμφαση δόθηκε στην καθαρισμό υποστρώματος πριν την εναπόθεση σε αυτό λεπτής επίστρωσης από ZnO, στην μετατροπή μιας υδρόφοβης επιφάνειας σε υδρόφιλη καθώς και στην απομάκρυνση λίπους. Με βάση τα αποτελέσματα, έγινε φανερό ότι η διάταξη μπορεί να καθαρίζει ικανοποιητικά τις επιφάνειες σε ελάχιστο χρονικό διάστημα.

This thesis concerns the design and the development of a plasma cleaning device and its employment for the improvement of the surface properties of materials. Initially, a short description of classical methods used for surface cleaning is presented, followed by an introduction about plasma and its characteristics. Then, a detailed description of the materials and the procedures employed for the construction of the device as well as its operation principles. Emphasis is given on the platform of the construction and its automation/control systems, the vacuum system and the generation of the RF radiation, including information about all electronic, electrical and mechanical parts. Finally, the functionality of the device was tested for three cleaning applications: (i) cleaning of substrates before the deposition of ZnO thin layers, (ii) modification of the contact angle of a glass surface and fat removal from glasses. As shown in all cases, the efficiency of the device is remarkable, since the surfaces can be fast cleaned very effectively.