[發明專利]用于生成大氣壓等離子體的方法

有效

• 申請號: 201780004810.6
• 申請日: 2017-10-20
• 公開（公告）號: CN108369988B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: F.林納;P.庫德拉;M.普夫
• 申請（專利權）人: 埃普科斯股份有限公司
• 主分類號: H01L41/107
• 分類號: H01L41/107;H01L41/053
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 姬亞東;申屠偉進

本發明涉及一種用于生成大氣壓等離子體的裝置（11），其具有壓電變換器（1）和第一支撐元件（22），壓電變換器（1）在以下位置處安置于第一支撐元件上，當該壓電變換器（1）以小于其并聯諧振頻率的運行頻率運行并且壓電變換器（1）用于生成非熱大氣壓等離子體時，在該位置上形成振蕩節點。

技術領域

本發明涉及一種用于生成大氣壓等離子體的裝置。在此，涉及非熱等離子體。

背景技術

該裝置尤其是具有壓電變換器，其生成輸出電壓，所述輸出電壓可以被用于使得過程氣體離子化。該裝置應當避免壓電變換器相對于該裝置的支架尤其是在縱向上的運動。同時，該支架卻不應當影響壓電變換器，使得變換器的振蕩被衰減，因為由此會減小等離子體生成的效率。

發明內容

因此本發明的任務在于說明一種裝置，該裝置盡可能好地滿足這些目前相互矛盾的要求。

該任務通過如下所述的裝置來解決。

提出了一種用于生成大氣壓等離子體的裝置，其具有壓電變換器和第一支撐元件。壓電變換器位于支撐元件上，其中該壓電變換器在以下位置處安置于第一支撐元件上，當該壓電變換器以小于其并聯諧振頻率的運行頻率運行并且當壓電變換器用于生成非熱大氣壓等離子體時，在該位置上形成振蕩節點。

通過生成等離子體，構成輸出側的負載。由此，出現振蕩節點的推移。在均勻的相同形狀的、長度為L無壓電效應的標桿情況下，其中該標桿以其諧振頻率激勵至振蕩，可期望的是，振蕩節點處于距離輸入側端面的（1/4）L的距離處以及處于距離輸入側端面（3/4）L的距離處。然而，已經表明，在用于等離子體生成的壓電變換器中，振蕩節點的位置相對于上述值（1/4）L和（3/4）L被推移。在此，后面闡述的不同效應是重要的。本發明能夠實現，考慮振蕩節點的位置的推移并且相應地定位第一支撐元件。由此，可以保證：第一支撐元件僅僅最小地衰減壓電變換器。

針對在壓電變換器中振蕩節點的位置相對于均勻標桿的推移，尤其是下面的效應是重要的：由于在壓電變換器的輸出側上生成等離子體而形成了負載，所述負載與壓電變換器交互作用。通過與該負載的交互作用，壓電變換器表現出諧振特性的頻率從其并聯諧振頻率推移到較小的頻率，其中壓電變換器在所述并聯諧振頻率處無負載地具有在其阻抗方面的最大值并且因而表現出諧振特性。該較小的頻率可以是運行頻率，壓電變換器以該運行頻率來激勵。通過壓電變換器以小于并聯諧振頻率的運行頻率來激勵的方式，出現了振蕩節點的位置的變化。該位置朝輸出側推移。

此外，壓電變換器具有彈性模量，該彈性模量的分布與均勻標桿的彈性模量不同。在輸入區域中的彈性模量與在輸出區域中的彈性模量不同，因為在輸入區域中的壓電層與在輸出區域中的壓電材料垂直地被極化。此外，輸入區域具有內電極，而輸出區域具有單片壓電層，使得輸入區域的密度與輸出區域的密度不同。輸入區域和輸出區域的不同的彈性模量引起振蕩節點朝向輸入側端面的推移。

振蕩節點由于輸入區域和輸出區域的不同彈性模量而朝向輸入側端面的推移效應可以比振蕩節點由于以比并聯諧振頻率小的運行頻率來激勵而朝向輸出側端面的推移效應更強烈。

運行頻率和并聯諧振頻率的差可以處于10kH和0.1kH之間。優選地，該差可以處于8kH和0.1kH之間，尤其是在5kH和0.1kH之間。運行頻率被選擇得比并聯諧振頻率小，以便考慮：取決于頻率的阻抗譜在輸出側施加由于等離子體生成而產生的負載的情況下朝向較小的頻率推移。壓電變換器表現出諧振特性的頻率的推移可以典型地處于這里說明的范圍中。

并聯諧振頻率可以被定義為在以下情況下壓電變換器的阻抗具有最大值的那個頻率：在壓電變換器上施加具有頻率的交變電壓并且壓電變換器不產生等離子體。相應地，并聯諧振頻率的特征在于在以下情況下阻抗的最大值：壓電變換器無負載地運行。