[发明专利]宽范围的静电中和器和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请是部分继续申请，其要求了2004年4月8日申请的序列号为No.10/821,773且发明名称为“Ion Generation Method andApparatus”的美国专利申请的权益。

技术领域

本发明涉及一种静电中和的方法和装置，并且更具体地涉及一种用于中和距离子产生源的距离在一个较宽范围内的带电物体的静电中和器和方法。

背景技术

本领域公知的是通过电晕放电产生正负离子的静电中和离子发生器。这些传统的离子发生器一般都限制了要中和的目标物体的距离，其中该目标物体可能远离通过电晕放电产生离子的区域。另外，在传统的离子发生器中，典型地使用产生较高交流电压(例如(+/-)15kV)的电源，以使在给定时间段中产生的正负离子的数量最大化。在其他实现方式中，还使用了诸如空气或氮气等气体将产生的离子施与带电物体。使用高电压、气体或这两者会增加生产和使用这种传统离子发生器的成本。产生足够用于生成较大数量正负离子的交流高压需要更昂贵的电源，并且导致电源的尺寸和重量通常很难减小。使用气体还会增加花费，这是因为在某些环境中，气体必须相对不含不需要的粒子，以避免污染电离电极和作为中和目标的物体。并且，使用除空气以外的气体还会增加获得该气体的进一步的费用。因此，需要一种改进的用于中和带电物体的静电中和器和方法，其中该带电物体距离子产生源的距离在比较宽的范围内，例如从1英寸至100英寸。

发明内容

利用一种方法和装置来提供物体的静电中和，其中该方法和装置分别产生具有正、负带电离子的混合物的离子云，其中该正、负带电离子通过使用频率和幅值随时间变化的电离电压产生；并且该方法和装置通过使用第二电压将离子重新分配到两个相反极性的区域中，以重新整形离子云。

附图说明

图1A是根据本发明第一实施例的电离单元的底视示意框图；

图1B是沿图1A示出的电离单元中的线1B-1B截得的截面图；

图2A-2D示出了根据本发明第二实施例的双极离子云的产生和极化；

图3是根据本发明第三实施例的电源的示意框图；

图4A是根据本发明第四实施例的电离单元的底视图；

图4B是沿图4A示出的电离单元中的线4B-4B截得的截面图；

图5A是根据本发明第五实施例的电离单元的底视图；

图5B是沿图4A示出的电离单元中的线5B-5B截得的截面图；

图6A-6D示出了根据本发明第七实施例的双极离子云的产生和极化；以及

图7是根据本发明第六实施例的电源的示意框图。

具体实施方式

尽管已经结合具体的最佳实施方式描述了本发明，但是应该理解的是：根据下面的描述，许多备选方案、修改和变形对于本领域技术人员来说是显而易见的。下面示出的本发明实施例的这些备选方案、修改和变形的使用将不需要不正当实验或进一步的创造性。

下面描述的本发明的各种实施例主要涉及使用称为“电离电压”的交流高电压和电晕放电产生正负带电离子的混合物来实现带电物体的静电中和，其中该正负带电离子的混合物有时也统称为“双极离子云”。电晕放电可以在电离单元或模块中进行，其中该电离单元或模块具有至少一个其形状适于发射离子的电极，下文中称为“电离电极”，以及至少一个用于接收参考电压，例如接地的另一个电极。当在电离电极和参考电极之间测量的电离电压达到或超过电离单元的起晕电压阈值时，施加于电离电极的电离电压将产生双极离子云。起晕电压阈值典型是电离单元的参数的函数，当电离电压满足或超过起晕电压阈值时，该起晕电压阈值是产生双极离子云的电压电平。

为了增大可用离子向带电物体转移或移动的有效范围，下面的实例公开了产生被称为“极化电场”的电场。可以通过将第二电压(下文称为“极化电压”)施加于至少一个电极(下文称为“极化电极”)来产生极化电场，该极化电极与双极离子云邻近。在下面公开的实施例中，电离单元除了包括电离电极和参考电极外，还包括该极化电极。

极化电场重新分配了形成双极离子云的离子。因为场排斥极性与极化电压的极性相对应的离子，并且极化电场吸引极性与极化电场的极性相反的离子，所以出现了离子云内的离子重新分配。在离子云中，将离子重新分配至两个相反极性的区域接着使双极离子云被重新整形，以至于与被排斥的离子对应的一部分云由被吸引到极化电场的离子取代，这样增加了离子可以扩散或移动的范围。这种将离子重新分配到两个区域的方式在此处的公开文本中有时也称为“离子极化”。