[发明专利]用于产生等离子流的装置

说明书

本发明涉及一种用于产生等离子流的装置，具有至少一个放电管， 一种处理气体流过所述放电管。

这种具有一个放电管的装置已由Jungo Toshifuji等人的文章 “Cold arc-plasma jet under atmospheric pressure for surface modification”，Surface and Coatings Technology 2003，第302页以及 另一出版物“Workshop Plasmabehandlung und Plasma-CVD -Beschichtung bei”，Dresden，2004年11月16日 所公开。这种已知的装置具有一个由电介质材料构成的放电管，其中 第一个电极设计成大块的并且以在长度方向上延伸的形式设置在放电 管内部的中心处，并且其中放电管包括第二个电极。这里第二个电极 被构造成同心的，使得在内部的第一个电极、放电管和第二电极构成 一个具有开放端面的、同轴且在横截面上同心的结构，在这个开放端 面上产生等离子流。内部的棒状电极被施加高电压，同时外部的电极 接地。基于电场的情况，等离子体的点火最好在内部棒状电极的尖端 处。等离子体然后在处理气体流的方向上展开。在氦、氮或空气作为 处理气体时，在内部电极的尖端和可以用等离子流处理的基底之间形 成扩散的等离子流。这里涉及“冷”等离子体，其气体温度相对较低， 此温度在室温至最高几百摄氏度的范围内变化。

然而如果在这种已知装置中在等离子流点火之后提高所施加的电 压来耦入更多的功率，例如为了得到更长或更强的等离子流，则发现 在已知装置的情况下，在内部电极的背面上或者在被置于同样电位上 的内部电极固定件旁形成等离子体，它背对处理气体流。这种附加的 所谓寄生放电是不希望的，因为它对于射流没有贡献。

此外，在已知装置中的高工作电压以及很大的耦入功率下，在内 部电极和外部电极之间产生直接的等离子连接，即火花放电。等离子 体不再扩散并且不再是冷的，而是收缩到一些薄的通道中，这些通道 具有高得多的气体温度。这可能导致装置和/或基底的损坏。此外它还 会导致传导处理气体的气体软管的热损伤。

因此本发明的目的在于给出一种如本说明书开始处所述类型的用 于产生等离子流的装置，其中以合适的方式抑抑了寄生放电，并且在 第一个与第二个电极之间不出现火花放电。此外本发明目的还在于总 体上降低装置各部件和基底的热损耗，这通过只产生“冷的”等离子 体来实现。

上述任务由具有权利要求1所述特征的用于产生等离子流的装置 来完成。从属权利要求涉及本发明特别具有优点的改进。

本发明从以下共识出发：在一个其上加有电压的金属空腔体的内 部不存在电场。然而本领域技术人员应当知道，如果选用一个空腔圆 柱体，则缺点是在空腔圆柱体的边缘上电场将抵达其内部，从而在某 些情况下在气体软管中一个不希望的位置处出现足以使等离子体点火 的电场。因此，按照本发明气体软管的金属支架如此实现，使得它以 某个特定角度呈锥形或以其它方式大致呈阶梯形地延伸，使得在支架 边缘处的轴向电场明显小于常用的具有恒定直径的空腔圆柱体的情 况。在本发明的具有优点的改进中，支架的所有边棱被倒圆，以避免 高的电场。

按照本发明的一个特别具有优点的改进，外部的接地的第二个电 极不再像现有技术已知的那样直接安装在放电管上，而是具有一定的 径向间距。

按照本发明的特别具有优点的另一改进，在放电管的末端安装一 个由电介质构成的端接帽。这样特别在采用惰性气体时产生较强的等 离子流。

按照本发明的一个具有优点的再次经过修改的改进，在气体软管 与放电管之间设置了一个过滤器。从而除本发明的上述优点外还抑制 了由涡旋产生的噪声。在现有技术已知的装置中的噪声是这样产生的： 处理气体直接由气体供给源通过一根软管或类似物流到放电室内，并 且通过内部电极支架的环流导致涡旋并随之出现噪声。

下面借助附图举例进一步详细说明本发明。附图中：

图1示出根据本发明的具有一个放电管的装置的第一个实施方 式；

图2示出这种装置的第二个实施方式；

图3示出这种装置的第三个实施方式，它具有一个附加的端接帽；

图4示出这种装置的第四个实施方式，它具有一个变型的端接帽；