nanocoat表面清潔度檢測(cè)儀原理介紹

使用振動(dòng)電容法（開爾文探針）對(duì)通過(guò)電暈放電放置在固體表面上的電荷引起的表面電位變化進(jìn)行非接觸測(cè)量，定量測(cè)量金屬等基材表面的污染程度評(píng)估。

測(cè)量可以在幾分鐘內(nèi)完成，因此它不僅可以用于清潔工藝開發(fā)，還可以用于生產(chǎn)線上零件的表面清潔度控制。

由于表面電位衰減曲線取決于薄膜的電性能和膜厚，因此也可以用來(lái)控制絕緣體薄膜的厚度、金屬表面氧化層的厚度以及DLC薄膜的質(zhì)量控制。

測(cè)定原理

步驟 1（初始表面電位 Vi 測(cè)量）

鍍金電極（直徑約 6 mm）在距測(cè)量表面數(shù)毫米的距離處振動(dòng)，并通過(guò)振動(dòng)電容法測(cè)量表面電位。
振動(dòng)電極稱為開爾文探針。
首先，測(cè)量測(cè)量表面的初始電位 Vi。初始電位基本上取決于測(cè)量表面上的金屬元素（標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位、反應(yīng)層等）。

第2步（電暈放電+充電應(yīng)用）

測(cè)量初始電位 Vi 后，電暈放電頭移動(dòng)到測(cè)量表面的前面，對(duì)針電極施加數(shù) kV 的高電壓，在大氣中產(chǎn)生電暈放電。由放電電離的等離子體通過(guò)網(wǎng)格將正離子提供給樣品表面。通過(guò)調(diào)整樣品電流和放電暴露時(shí)間來(lái)控制電荷量。這類似于復(fù)印機(jī)中附著墨粉的原理。

第3 步（表面電位 V(t) 躍遷測(cè)量）

在電暈放電完成施加電荷后，開爾文探針再次移動(dòng)到測(cè)量表面的前面，并在給定的過(guò)渡時(shí)間內(nèi)測(cè)量表面電位 V(t)。由于正電荷轉(zhuǎn)移導(dǎo)致的表面電勢(shì)偏移 dV0 對(duì)于清潔的金屬表面為負(fù)，而對(duì)于絕緣污垢和氧化層為正（見(jiàn)圖 1）。對(duì)于數(shù)據(jù)分析，使用了表面電位圖（見(jiàn)圖 2），其中 X 軸上的表面電位偏移 dV0 和 Y 軸上的初始表面電位 Vi。

  （圖1）銅板表面電位過(guò)渡曲線（φ30x1mmt）Vi：初始表面電位
V(0)：施加電荷后立即的表面電位 Vend：最終表面電位

表面電位偏移 dV0 = V(0) - Vi
表面電位變化 dV = Vend - V(0)=（圖2）銅板表面電位圖（φ30 x 1mmt）在圖 1 的銅例子中，用臟丙酮清洗的樣品表面有一層污染層，因此電暈放電賦予的正電荷不會(huì)立即泄漏，因此 V(0) 向正側(cè)移動(dòng)，然后逐漸衰減回 Vi。

另一方面，將樣品浸入Nital（3%酒精硝酸）中后，用水洗滌，用暖風(fēng)干燥，可以看到V(0)向負(fù)側(cè)移動(dòng)的現(xiàn)象。雖然這種電子轉(zhuǎn)移的機(jī)制尚不清楚，但它被認(rèn)為與由于光刺激而從表面發(fā)射的光電子量越多，表面越清潔這一事實(shí)。