Metalli- ja piipintojen plasmapuhdistus
Nyman, Kasper (2026-01-27)
Metalli- ja piipintojen plasmapuhdistus
(27.01.2026)
Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.
avoin
Julkaisun pysyvä osoite on:
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2026020411224
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2026020411224
Tiivistelmä
Plasmafysiikka on yksi merkittävimmistä fysiikan osa-alueista, sillä jopa 99% maailman kaikkeuden aineesta koostuu plasmasta. Plasmaa havaitaan maan päällä kuitenkin vain laboratorioissa, salamoissa ja revontulissa. Avaruusfysiikan lisäksi voidaan plasmafysiikkaa hyödyntää laajasti myös yhteiskuntaa hyödyttävillä aloilla kuten lääke- ja elintarviketeollisuudessa.
Yksi plasman keskeisimmistä sovelluksista on plasmapuhdistus. Plasmapuhdistuksen avulla voidaan esimerkiksi sterilisoida työvälineitä tai puhdistaa näytteitä ennen niiden jatkotutkimuksia. Plasman keskeisiin ominaisuuksiin lukeutuu sen kyky pois- taa näytteiden pinnoilta epäpuhtauksia, jotka voivat olla peräisin esimerkiksi ilmasta tai kosketuspinnoilta. Epäpuhtauksia ovat kaikki sellaiset yhdisteet, joiden ei kuulu olla näytteen pinnalla kuten ylimääräiset hiilivedyt tai suolat.
Teollisuuden näkökulmasta tulisi plasmapuhdistuksen olla tehokas ja kustannustehokas tapa poistaa näytteiden epäpuhtauksia. Jotta plasmapuhdistuksesta on mahdollisimman paljon hyötyä, on tarpeellista tietää millaisia plasmapuhdistusparametreja pitäisi käyttää puhdistuksen aikana. Tärkeää on myös osata valita puhdistusmekanismi niin, ettei näytettä vahingoiteta.
Tässä työssä tutkitaan, miten keskeiset plasmapuhdistuksen plasman muodostumiseen liittyvät parametrit vaikuttavat muun muassa pinnan kemialliseen koostumukseen. Materiaaleina toimivat galvanoitu teräslevy sekä pii. Käytetyt kaasut ovat argon ja ilma. Plasmapuhdistuksen vaikutusta pinnan puhtauteen ja alkuainekoostumukseen ainnoitiin käyttämällä röntgenfotoelektronispektroskopiaa(X-Ray Photoelectron Spectroscopy XPS) Alkuainekoostumuksia vertaillessa voidaan vetää johtopäätökset siitä millaisia plasmapuhdistusparametreja tulisi käyttää.
Työssä esitettyjen tulosten perusteella voidaan sanoa, että altistustavalla, teholla ja altistusajalla on suuri vaikutus lopputulokseen. Tässä tutkielmassa on kuitenkin tehty vain yksi plasmapuhdistustyyppi jokaiselle näyteelle, mikä nostaa tuloksien virherajoja. Suositukseni olisi tehdä tutkimus, jossa tehdään samanlainen plasma- puhdistus usemman kerran samanlaiselle näytteelle, jotta voidaan huomioida myös eroavaisuudet. Lisäksi useampaa teho- ja aika-arvoa suosittelen kokeilemaan, jotta saataisiin selville, että onko mitään tiettyä pistettä, jossa epäpuhtaukset poistuvat parhaiten. On kuitenkin huomioitava, että liian kovatehoinen plasmapuhdistus saattaa vaurioittaa näytettä.
Yksi plasman keskeisimmistä sovelluksista on plasmapuhdistus. Plasmapuhdistuksen avulla voidaan esimerkiksi sterilisoida työvälineitä tai puhdistaa näytteitä ennen niiden jatkotutkimuksia. Plasman keskeisiin ominaisuuksiin lukeutuu sen kyky pois- taa näytteiden pinnoilta epäpuhtauksia, jotka voivat olla peräisin esimerkiksi ilmasta tai kosketuspinnoilta. Epäpuhtauksia ovat kaikki sellaiset yhdisteet, joiden ei kuulu olla näytteen pinnalla kuten ylimääräiset hiilivedyt tai suolat.
Teollisuuden näkökulmasta tulisi plasmapuhdistuksen olla tehokas ja kustannustehokas tapa poistaa näytteiden epäpuhtauksia. Jotta plasmapuhdistuksesta on mahdollisimman paljon hyötyä, on tarpeellista tietää millaisia plasmapuhdistusparametreja pitäisi käyttää puhdistuksen aikana. Tärkeää on myös osata valita puhdistusmekanismi niin, ettei näytettä vahingoiteta.
Tässä työssä tutkitaan, miten keskeiset plasmapuhdistuksen plasman muodostumiseen liittyvät parametrit vaikuttavat muun muassa pinnan kemialliseen koostumukseen. Materiaaleina toimivat galvanoitu teräslevy sekä pii. Käytetyt kaasut ovat argon ja ilma. Plasmapuhdistuksen vaikutusta pinnan puhtauteen ja alkuainekoostumukseen ainnoitiin käyttämällä röntgenfotoelektronispektroskopiaa(X-Ray Photoelectron Spectroscopy XPS) Alkuainekoostumuksia vertaillessa voidaan vetää johtopäätökset siitä millaisia plasmapuhdistusparametreja tulisi käyttää.
Työssä esitettyjen tulosten perusteella voidaan sanoa, että altistustavalla, teholla ja altistusajalla on suuri vaikutus lopputulokseen. Tässä tutkielmassa on kuitenkin tehty vain yksi plasmapuhdistustyyppi jokaiselle näyteelle, mikä nostaa tuloksien virherajoja. Suositukseni olisi tehdä tutkimus, jossa tehdään samanlainen plasma- puhdistus usemman kerran samanlaiselle näytteelle, jotta voidaan huomioida myös eroavaisuudet. Lisäksi useampaa teho- ja aika-arvoa suosittelen kokeilemaan, jotta saataisiin selville, että onko mitään tiettyä pistettä, jossa epäpuhtaukset poistuvat parhaiten. On kuitenkin huomioitava, että liian kovatehoinen plasmapuhdistus saattaa vaurioittaa näytettä.