等離子清洗機的工作原理是通過將注入氣體激發成等離子體，等離子體由電子、離子、自由基、光子以及其他中性粒子組成。由于等離子體中的電子、離子和自由基等活性粒子存在，其本身容易與固體表面發生反應。反應類型可以分為物理反應和化學反應，物理反應主要是以轟擊的形式使污染物脫離表面，從而被氣體帶走；化學反應是活性粒子與污染物發生反應，生成易揮發物質再被帶走。在實際使用過程中，通常使用Ar氬氣來進行物理反應，使用O2氧氣或者H2氫氣來進行化學反應。
氬氣等離子體參與的是表面反應以物理反應為主的等離子體清洗，也叫濺射刻蝕。氬離子在自偏壓或外加偏壓作用下被加速產生動能，然后轟擊到放在負電極上的被清洗樣品表面。氬離子撞擊表面時產生的巨大能量可清除附著污染物，轟擊產生的機械能可將污染物中的大分子化學鍵分離成小分子而汽化，隨后被抽走。氬氣本身是隋性氣體，等離子態的氬氣并不和樣品表面分子發生反應，保持了被清洗物的化學純潔性，且腐蝕作用各向異性。
Ar+e－→Ar++2e－，Ar++沾污→揮發性沾污
在非反應氣體中，氬氣和氦氣是常用的清洗氣體，其具有優良的物理性質，如擊穿電壓低并且等離子與其他氣體相比相當穩定，氬原子的電離能為15.75eV，氬等離子中含有大量的亞穩態的氬原子，在物理反應清洗中很具優勢。
在清洗過程中還可以充入兩種或以上的混合氣體以得到更好的清洗效果。比如氬氣和氧氣的結合，氬離子采用物理轟擊被清洗表面污物，氧氣與表面污物發生氧化反應，并且當氬氣和氧氣分子一經碰撞便可以使電荷轉換并結合，形成新的活性原理，使電離和離子能量得到很大程度的降低，同時會產生更多的活性粒子，此時，清洗效果已經達到1+1>2的效果。
氬氣等離子清洗機的原理，就是利用氬氣產生活性氬等離子體清洗物件表面微粒污染物，活性氬等離子體轟擊被清洗件表面后產生的揮發性污染物會被真空泵排出 。
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