本技術(shù)涉及玻璃電真空，尤其涉及一種等離子體發(fā)生容器的清洗系統(tǒng)和清洗方法。

背景技術(shù)：

1、原子氣室是原子鐘中的關(guān)鍵部件，它用于容納原子或分子，并為原子或分子提供必要的物理環(huán)境，原子氣室內(nèi)的原子或分子通過吸收或釋放預(yù)設(shè)頻率的電磁波來實現(xiàn)能級躍遷。

2、常規(guī)的原子氣室清潔方法包括抽真空烘烤加熱除氣方法，抽真空烘烤加熱除氣方法通過加熱烘烤和真空抽氣實現(xiàn)原子氣室的清潔，然而由于受流導(dǎo)限制，即使連續(xù)多日加熱烘烤和真空抽氣，原子氣室內(nèi)的真空度和潔凈度亦很難提高，殘余氣體和雜質(zhì)難以排除，可能影響原子鐘的正常工作。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本技術(shù)提供一種等離子體發(fā)生容器的清洗系統(tǒng)和清洗方法，提高了原子氣室的真空度和潔凈度，有利于保證對原子鐘的正常工作。

2、第一方面，本技術(shù)提供一種等離子體發(fā)生容器的清洗系統(tǒng)，所述發(fā)生容器具有用于產(chǎn)生等離子體的原子氣室，所述清洗系統(tǒng)包括：主管，用于與發(fā)生容器連通；電源裝置，包括匹配網(wǎng)絡(luò)、射頻電源、感應(yīng)電極和接地電極，所述匹配網(wǎng)絡(luò)、所述射頻電源以及所述感應(yīng)電極依次連接，所述感應(yīng)電極適于設(shè)置于發(fā)生容器的外側(cè)且環(huán)繞所述原子氣室，所述感應(yīng)電極用于在所述原子氣室內(nèi)產(chǎn)生高頻電磁場，所述接地電極與所述主管連接；供氣模塊，包括：氣源和供氣閥，所述氣源通過供氣管路與所述主管連通，所述氣源用于通過所述主管向所述發(fā)生容器充入高純氣體，所述供氣閥設(shè)置于所述供氣管路，并用于控制所述氣源的通斷，所述高純氣體適于在高頻電磁場作用下產(chǎn)生等離子體以清洗所述原子氣室；真空發(fā)生模塊，包括真空泵，所述真空泵通過管路與所述主管連通，以通過所述主管將所述原子氣室抽氣；壓力檢測裝置，用于檢測所述原子氣室的氣壓。

3、本技術(shù)提供的等離子體發(fā)生容器的清洗系統(tǒng)，通過真空發(fā)生模塊將原子氣室抽真空，通過供氣模塊向原子氣室內(nèi)充入用于產(chǎn)生等離子體的高純氣體，通過外部的感應(yīng)電極在原子氣室內(nèi)產(chǎn)生高頻感應(yīng)電磁場，使得原子氣室內(nèi)形成了持續(xù)穩(wěn)定的等離子體放電。如此，本技術(shù)的電感耦合式等離子放電方式相較于相關(guān)技術(shù)中電容式等離子體放電的方式，由于感應(yīng)電極設(shè)置于原子氣室的外部，可以避免由電子轟擊電極而造成的濺射污染，可以產(chǎn)生均勻穩(wěn)定而持續(xù)的等離子體，將原子氣室內(nèi)附著的殘留雜質(zhì)活化剝離并真空抽出，從而提高玻璃真空管路以及小流導(dǎo)大管阻玻璃原子氣室內(nèi)的真空潔凈度，實現(xiàn)了對原子氣室的有效清洗。另外還需要強(qiáng)調(diào)的是，由于本技術(shù)可以提高原子氣室的真空潔凈度，從而減少了堿金屬和原子氣室內(nèi)雜質(zhì)之間的相互作用，可以降低原子鐘在長期老化過程中的頻率漂移，提高了頻率穩(wěn)定度等性能，保證了原子鐘的正常工作。

4、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述感應(yīng)電極以所述發(fā)生容器的軸線為中心軸，環(huán)繞于所述原子氣室并呈封閉的圓環(huán)形。

5、如此，感應(yīng)電極可實現(xiàn)電磁場的均勻分布，等離子體能夠更全面地充斥于原子氣室且覆蓋原子氣室的內(nèi)壁，從而提高清洗的效率和效果，該設(shè)計減少了清洗時間，還保證了清潔質(zhì)量。此外，封閉的圓環(huán)形結(jié)構(gòu)能夠更有效地引導(dǎo)射頻能量在電極內(nèi)部流動，減少能量在傳輸過程中的損失，有助于提高射頻電源的利用效率，降低能耗。另外，封閉的圓環(huán)形感應(yīng)電極能夠提供更好的電磁屏蔽效果，減少外部電磁干擾對系統(tǒng)的影響，有助于增強(qiáng)清洗系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，確保清洗過程的順利進(jìn)行。

6、在一種可能的實現(xiàn)方式中，沿所述發(fā)生容器的軸向，所述感應(yīng)電極的尺寸與所述發(fā)生容器的尺寸的比值為0.5-1。

7、如此，該設(shè)計能夠確保電磁場在原子氣室內(nèi)沿軸向有適當(dāng)?shù)母采w范圍，有助于等離子體在原子氣室內(nèi)的各個軸向位置都能均勻、穩(wěn)定地產(chǎn)生，從而提高清洗的均勻性和效率。此外，該設(shè)計可使得感應(yīng)電極的尺寸適中，在保證清洗效果的前提下，避免了不必要的材料浪費(fèi)，有助于降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。

8、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述感應(yīng)電極與所述發(fā)生容器嵌套固定。

9、如此，可實現(xiàn)感應(yīng)電極緊密地嵌套貼合在發(fā)生容器的外側(cè)，環(huán)繞著原子氣室，實現(xiàn)感應(yīng)電極與發(fā)生容器之間的穩(wěn)固連接，確保在清洗過程中不會松動或移位。該設(shè)計提高了清洗系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，還確保了感應(yīng)電極與發(fā)生容器之間的良好接觸，有利于高頻電磁場的產(chǎn)生和傳輸。此外，嵌套固定的設(shè)計還便于安裝和拆卸，提高了清洗系統(tǒng)的易用性。

10、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述主管具有多個接口，每個接口均適于連接發(fā)生容器，所述感應(yīng)電極為與所述發(fā)生容器一一對應(yīng)的多個，所述感應(yīng)電極一一對應(yīng)地環(huán)繞于所述發(fā)生容器的外側(cè)。

11、如此，清洗系統(tǒng)能夠同時對多個發(fā)生容器進(jìn)行清洗作業(yè)，該設(shè)計提高了清洗效率，在實際作業(yè)中，如大規(guī)模生產(chǎn)或?qū)嶒灜h(huán)境中，能夠顯著縮短處理時間。每個發(fā)生容器都配有一個獨(dú)立的感應(yīng)電極，該設(shè)計可以確保每個發(fā)生容器的清潔均勻性，以確保每個發(fā)生容器的清潔需求。另外，多容器并行處理在提高效率的同時，還有助于優(yōu)化資源使用。

12、在一種可能的實現(xiàn)方式中，多個所述接口包括沿所述主管的周向間隔分布的至少兩個接口組，至少一個所述接口組包括沿所述主管的軸向間隔分布的若干個所述接口。

13、可見，通過接口的合理分布，清洗系統(tǒng)可以更容易地實現(xiàn)合理分配和負(fù)載均衡，例如，可以根據(jù)每個接口組的負(fù)載情況來調(diào)整氣體流量、射頻功率等參數(shù)，以確保每個容器均達(dá)到良好的清洗效果，如此，提高了清洗系統(tǒng)的整體性能和清潔效率。

14、在一種可能的實現(xiàn)方式中，?所述電源裝置還包括：電極板，所述電極板分別與所述射頻電源和多個所述感應(yīng)電極電連接。

15、該設(shè)計減少了能量在傳輸過程中的損失，提高了射頻電源的利用效率。此外，通過電極板的設(shè)計，可以將多個感應(yīng)電極與射頻電源進(jìn)行集中連接，從而簡化了清洗系統(tǒng)的連接結(jié)構(gòu)，降低了清洗系統(tǒng)的復(fù)雜性和維護(hù)成本，還提高了清洗系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

16、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述電源裝置還包括：射頻電纜，所述射頻電源通過所述射頻電纜與所述電極板連接?。

17、利用射頻電纜作為射頻電源與電極板之間的連接媒介，能夠高效地傳輸射頻電源產(chǎn)生的能量，確保能量在傳輸過程中的穩(wěn)定性和完整性。此外，射頻電纜的柔性設(shè)計使得系統(tǒng)能夠根據(jù)需要靈活布局，例如，射頻電纜可以根據(jù)擺放和連接需求進(jìn)行彎曲和延伸，進(jìn)而適用于多種使用場景，提高了清洗系統(tǒng)的適應(yīng)性和可靠性

18、在一種可能的實現(xiàn)方式中，與所述電極板電連接的多個所述感應(yīng)電極的結(jié)構(gòu)和尺寸相同。

19、有助于實現(xiàn)均勻的等離子體分布和清洗效果，提高了清洗系統(tǒng)的整體性能和可靠性。此外，采用結(jié)構(gòu)和尺寸相同的感應(yīng)電極，可以簡化系統(tǒng)的設(shè)計和制造過程，多個結(jié)構(gòu)和尺寸相同的感應(yīng)電極可以實現(xiàn)批量生產(chǎn)和組裝，降低了生產(chǎn)成本和制造周期。另外，由于所有感應(yīng)電極的結(jié)構(gòu)和尺寸相同，因此當(dāng)某個電極出現(xiàn)故障或需要維修時，可以直接使用備用電極進(jìn)行替換，無需擔(dān)心兼容性問題，如此，降低了清洗系統(tǒng)的停機(jī)時間，提高了維護(hù)效率

20、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述接地電極具有相對的兩個夾爪，兩個所述夾爪共同夾持所述主管。

21、通過兩個相對設(shè)置的夾爪共同夾持主管，接地電極能夠為清洗系統(tǒng)提供一個穩(wěn)定可靠的接地連接，該設(shè)計確保了主管上的感應(yīng)電極與射頻電源之間的高頻電流能夠安全流回，避免了電流泄漏或短路的風(fēng)險。此外，夾爪的設(shè)計還保證了接地電極與主管之間的緊密接觸，有助于減少接觸電阻，提高能量傳輸效率，還能防止因接觸不良可能導(dǎo)致的電弧放電或火花產(chǎn)生。

22、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述接地電極與所述主管可伐封接。

23、該連接具有較高的氣密性，能夠有效地防止氣體泄漏，確保等離子體發(fā)生容器內(nèi)的氣體環(huán)境穩(wěn)定可控。此外，可伐封接技術(shù)形成的連接具有高強(qiáng)度，能夠承受較大的機(jī)械應(yīng)力和溫度變化，使得接地電極與主管之間的連接更加穩(wěn)固，不易因振動或溫度變化而松動或斷裂。此外，可伐封接技術(shù)還能夠確保接地電極與主管之間形成良好的導(dǎo)電通道，有助于減少接觸電阻，提高能量傳輸效率，確保高頻電流能夠安全流回。

24、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述感應(yīng)電極為無氧銅件；和/或，所述接地電極為無氧銅件；和/或，所述主管為玻璃管。

25、感應(yīng)電極和/或接地電極選用無氧銅材質(zhì)可使得傳輸高頻電流時減少能量損失，提高清洗系統(tǒng)的能量利用效率。此外，無氧銅還具有良好的熱傳導(dǎo)性，能夠快速地將感應(yīng)電極或接地電極上產(chǎn)生的熱量傳遞到周圍環(huán)境中，有助于保持電極的溫度穩(wěn)定，防止因過熱可能導(dǎo)致的性能下降或損壞。玻璃管具有良好的絕緣性能，能夠有效隔離各電極和外部環(huán)境之間的電氣連接，有助于減少電氣干擾和安全隱患，提高清洗系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。

26、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述壓力檢測裝置包括薄膜壓力規(guī)，所述壓力檢測裝置與所述供氣模塊和所述主管之間的管路連接。

27、薄膜壓力規(guī)能夠?qū)崿F(xiàn)對氣體壓力的高精度測量，有助于清洗系統(tǒng)準(zhǔn)確掌握主管及供氣模塊中的氣體壓力狀態(tài)，確保等離子體發(fā)生和清洗過程的穩(wěn)定性。此外，薄膜壓力規(guī)具有快速的響應(yīng)時間，能夠迅速捕捉到氣體壓力的變化，有助于清洗系統(tǒng)及時采取相應(yīng)措施，如調(diào)整供氣量或改變清洗參數(shù)，以應(yīng)對可能出現(xiàn)的異常情況，保證清洗作業(yè)的正常運(yùn)行。

28、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述供氣模塊還包括：氣體流量計，設(shè)于所述供氣閥的下游側(cè)，用于計量所述高純氣體的流量。

29、氣體流量計可適用于多種類型的高純氣體，如氬氣、氮?dú)獾?，使得清洗系統(tǒng)能夠應(yīng)對不同的清洗需求，保證清洗系統(tǒng)的靈活性和適用性。氣體流量計具有實時監(jiān)測功能，能夠?qū)崟r顯示當(dāng)前的氣體流量，使得操作人員能夠及時了解清洗系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，快速發(fā)現(xiàn)并處理可能存在的異常情況。此外，氣體流量計還采用了高精度的傳感技術(shù)，能夠準(zhǔn)確計量供氣閥下游側(cè)的高純氣體流量，有助于清洗系統(tǒng)精確控制進(jìn)入等離子體發(fā)生容器的氣體量，確保清洗過程的穩(wěn)定性和一致性。

30、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述真空發(fā)生模塊還包括：電磁閥和流量調(diào)節(jié)閥，電磁閥和流量調(diào)節(jié)閥并聯(lián)布置于所述真空泵和所述主管之間的管路上。

31、通過將電磁閥和流量調(diào)節(jié)閥并聯(lián)布置，可以使清洗系統(tǒng)根據(jù)實際需求選擇使用電磁閥進(jìn)行快速開關(guān)控制，或者使用流量調(diào)節(jié)閥進(jìn)行流量調(diào)節(jié)。通過合理調(diào)節(jié)電磁閥和流量調(diào)節(jié)閥的工作狀態(tài)，可以優(yōu)化清洗系統(tǒng)的性能，提高真空度和氣體流量的控制精度。該設(shè)計提高了清洗系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性，還增強(qiáng)了清洗系統(tǒng)的靈活性和可靠性，滿足了清洗系統(tǒng)對真空度和氣體流量的不同需求。

32、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述真空發(fā)生模塊還包括：真空檢測裝置，設(shè)于所述真空泵和所述主管之間的管路上。

33、真空檢測裝置具備高精度的傳感技術(shù)，夠準(zhǔn)確測量管路中的真空度，為清洗系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支持，如此，真空檢測裝置能夠?qū)崟r監(jiān)測真空泵和主管之間管路中的真空度，以確保清洗系統(tǒng)維持在預(yù)設(shè)的真空水平。

34、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述高純氣體為稀有氣體。

35、稀有氣體具有極高的化學(xué)惰性，不易與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，該特性使得它們在清洗系統(tǒng)作業(yè)時，等離子體發(fā)生過程中保持穩(wěn)定的化學(xué)狀態(tài)，不會引入雜質(zhì)或污染物。此外，稀有氣體在電場作用下還容易形成穩(wěn)定的等離子體，稀有氣體具有較低的電離能和較高的擊穿電壓，保證了等離子體能夠在較低的電壓下穩(wěn)定產(chǎn)生。

36、第二方面，本技術(shù)還提供一種等離子體發(fā)生容器的清洗方法，包括以下步驟：

37、采用真空發(fā)生模塊的真空泵，將發(fā)生容器抽真空至低于預(yù)設(shè)真空度。

38、采用供氣模塊向發(fā)生容器內(nèi)充入高純氣體至預(yù)設(shè)發(fā)生壓力。

39、控制電源裝置工作，在發(fā)生容器的原子氣室內(nèi)產(chǎn)生等離子體。

40、如此，通過抽真空、充氣和產(chǎn)生等離子體的有序步驟，能夠高效地去除發(fā)生容器內(nèi)的污染物，確保了發(fā)生容器的潔凈度，從而滿足后續(xù)工藝的要求。可見，本技術(shù)設(shè)計的等離子體發(fā)生容器的清洗方法，通過將原子氣室抽真空并充入高純氣體，再加上環(huán)形電極上的高頻電磁場，使得原子氣室內(nèi)形成了持續(xù)穩(wěn)定的等離子體放電。該電感耦合式等離子放電方式避免了傳統(tǒng)清洗時由電子轟擊電極而造成的濺射污染，可以產(chǎn)生均勻穩(wěn)定而持續(xù)的等離子體，實現(xiàn)玻璃真空管路以及小流導(dǎo)大管阻玻璃原子氣室內(nèi)等離子體的持續(xù)穩(wěn)定放電，再將原子氣室內(nèi)的雜質(zhì)和多余物活化剝離并真空抽出，實現(xiàn)了對原子氣室的有效清洗，避免了因殘余氣體和雜質(zhì)而影響原子鐘的正常作業(yè)。

41、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述預(yù)設(shè)真空度小于10-3pa；和/或，所述預(yù)設(shè)發(fā)生壓力為30?pa-50pa。

42、保證了在發(fā)生容器內(nèi)形成一個穩(wěn)定的氣體環(huán)境，為等離子體的產(chǎn)生提供必要的介質(zhì)，在該壓力范圍內(nèi)，氣體分子的密度適中，有利于等離子體的形成和穩(wěn)定。通過設(shè)定合理的預(yù)設(shè)真空度和預(yù)設(shè)發(fā)生壓力，可以確保在清洗過程中等離子體的穩(wěn)定和高效產(chǎn)生，進(jìn)而有效去除發(fā)生容器內(nèi)的污染物，提高清洗效果，確保清洗過程的有效性和穩(wěn)定性。

43、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述向所述發(fā)生容器內(nèi)充入高純氣體至預(yù)設(shè)發(fā)生壓力，包括：控制所述供氣模塊和所述真空發(fā)生模塊工作，其中，所述供氣模塊的高純氣體的流量為20sccm-30sccm。

44、當(dāng)需要進(jìn)行清洗作業(yè)時，打開供氣閥，使高純氣體以預(yù)設(shè)的流量（即20sccm至30sccm）進(jìn)入發(fā)生容器，在充氣過程中，真空發(fā)生模塊對清洗系統(tǒng)持續(xù)監(jiān)測，具體的，根據(jù)真空檢測裝置的反饋，可適時調(diào)整真空泵的工作狀態(tài)，如開啟或關(guān)閉電磁閥、調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)閥等，以確保發(fā)生容器內(nèi)的壓力穩(wěn)定上升，直至達(dá)到預(yù)設(shè)值。充氣過程中，如果發(fā)現(xiàn)壓力上升過快或過慢，或者氣體成分不符合要求，可調(diào)整供氣模塊和真空發(fā)生模塊的工作參數(shù)，以確保清洗過程的穩(wěn)定性和可控性，進(jìn)而提高清洗效果和效率。

45、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述控制所述電源裝置工作，包括以下步驟：對匹配網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行手動匹配和/或自動匹配。

46、匹配網(wǎng)絡(luò)可包括自動匹配模式（auto）和手動匹配模式（manu），在實際作業(yè)時，可先將匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)置在自動匹配模式，若匹配效果不佳，造成射頻放電不穩(wěn)定或部分原子氣室不產(chǎn)生輝光放電等，可將匹配網(wǎng)絡(luò)切換至手動匹配模式，調(diào)節(jié)相關(guān)的匹配參數(shù)，如匹配電容，使得所有原子氣室均可產(chǎn)生持續(xù)穩(wěn)定的放電，再將匹配網(wǎng)絡(luò)切換至自動匹配模式，通過自動匹配來保持較佳的匹配狀態(tài)，提高電源裝置的穩(wěn)定性和效率。

47、本技術(shù)提供的等離子體發(fā)生容器的清洗系統(tǒng)和清洗方法，通過將原子氣室抽真空并充入高純氣體，再加上環(huán)形電極上的高頻電磁場，使得原子氣室內(nèi)形成了持續(xù)穩(wěn)定的等離子體放電。該電感耦合式等離子放電方式避免了傳統(tǒng)清洗時由電子轟擊電極而造成的濺射污染，可以產(chǎn)生均勻穩(wěn)定而持續(xù)的等離子體，實現(xiàn)玻璃真空管路以及小流導(dǎo)大管阻玻璃原子氣室內(nèi)等離子體的持續(xù)穩(wěn)定放電，再將原子氣室內(nèi)的雜質(zhì)和多余物活化剝離并真空抽出，實現(xiàn)了對原子氣室的有效清洗，避免了因殘余氣體和雜質(zhì)而影響原子鐘的正常作業(yè)。

48、另外，該設(shè)計還提高了玻璃真空管路以及小流導(dǎo)大管阻玻璃原子氣室的真空潔凈度，減少了堿金屬和玻璃內(nèi)表面雜質(zhì)之間的相互作用，進(jìn)而降低了原子鐘在長期老化過程中的頻率漂移，提高了頻率穩(wěn)定度等技術(shù)指標(biāo)。