專利名稱：從電暈放電電離棒的氣體離子中分離污染物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用電暈放電產(chǎn)生氣體離子的靜電中和裝置。尤其涉及一種在干凈或超凈環(huán)境下產(chǎn)生用于電荷中和的清潔的電離氣體流，例如常見于制造半導(dǎo)體、電子設(shè)備、藥物以及相似的進(jìn)程和應(yīng)用。2.相關(guān)領(lǐng)域描述在干凈環(huán)境下的進(jìn)程和操作特別易于在所有電絕緣表面上生成或積聚靜電荷。所述電荷產(chǎn)生不必要的電場(chǎng)，吸引大氣氣溶膠至表面，在電介質(zhì)中產(chǎn)生電氣應(yīng)力，在半導(dǎo)體和導(dǎo)體材料中產(chǎn)生電流，在生產(chǎn)環(huán)境下弓丨起放電和電磁干擾。消除這些靜電危害最有效的方法是為帶電表面提供電離氣體流。這種類型的氣體電離可有效抵消或中和不必要的電荷，并因此減少由不必要電荷產(chǎn)生的污染物、電場(chǎng)和電場(chǎng)干擾。已知的一種產(chǎn)生氣體電離的傳統(tǒng)方法是電暈放電。電暈基礎(chǔ)離子發(fā)生器(例如，參見已公開的專利申請(qǐng)US20070006478，JP2007048682)的可取之處在于其可在狹小空間內(nèi)節(jié)能且具有電離效率。然而，這類電暈放電裝置的一個(gè)眾所周知的缺陷在于高壓電離電極/發(fā)射器(以尖角或細(xì)線的形式)在產(chǎn)生預(yù)期的氣體離子的同時(shí)會(huì)產(chǎn)生不必要的污染物。比如，在大氣環(huán)境下電暈放電也會(huì)促使形成水汽小液滴。固態(tài)污染物副產(chǎn)品的形成還可以是在環(huán)境空氣/氣體中伴隨電暈放電產(chǎn)生發(fā)射器表面腐蝕和/或化學(xué)反應(yīng)而導(dǎo)致的。表面腐蝕是在電暈放電過程中刻蝕或噴鍍發(fā)射器材料的結(jié)果。尤其，在電暈中存在比如空氣這種負(fù)電性氣體時(shí)，電暈放電還會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)。其結(jié)果是在發(fā)射器頂端附著以不必要的氣體(如，臭氧和氮氧化物)和固體為形式的副產(chǎn)品。因此為消除污染物顆粒排放的常用方法是采用由強(qiáng)抗腐蝕材料制成的發(fā)射器。然而這種方法有自身的缺點(diǎn)其經(jīng)常需要使用例如鎢的發(fā)射器材料，這種材料不適合于例如半導(dǎo)體制造等技術(shù)工藝。在制造半導(dǎo)體硅片過程中用于中和電荷的優(yōu)選離子發(fā)生器的硅材料發(fā)射器不具有預(yù)期的耐蝕刻性和耐腐蝕性。另一用于減少電暈離子發(fā)生器中的發(fā)射器腐蝕和氧化效應(yīng)的常用方法是持續(xù)地使清潔干燥空氣、氮?dú)獾葰饬?氣流層圍繞發(fā)射器，所述氣流/氣流層沿與主氣流相同的方向流動(dòng)。所述氣流層一般由在已公開的日本申請(qǐng)JP 2006236763和美國(guó)專利5，847，917中所示和所描述的氣源提供。美國(guó)專利5，447，763硅離子發(fā)射器電極和美國(guó)專利5，650，203硅離子發(fā)射器電極公開了相關(guān)的發(fā)射器，這些專利的全部?jī)?nèi)容以引用的方式并入本申請(qǐng)。為避免半導(dǎo)體片的氧化，制造商利用正電性氣體(如氬氣和氮?dú)?環(huán)境。在上述兩個(gè)申請(qǐng)案中電暈離子化都會(huì)伴隨著污染物顆粒的產(chǎn)生，并且在后一個(gè)申請(qǐng)案中，電離發(fā)射器腐蝕會(huì)因電子發(fā)射和電子轟擊而加重。這些顆粒與相同氣流層一起流動(dòng)并能污染中和電荷的物體。因此這種方法解決了一個(gè)問題又產(chǎn)生了另一個(gè)問題。 在周圍空氣或氣體中運(yùn)行的交流電串聯(lián)式離子發(fā)生器和交流或直流/脈沖直流離子發(fā)生器之間具有一些重大區(qū)別串聯(lián)式離子發(fā)生器的單個(gè)發(fā)射器是與環(huán)境大氣(或氣體)隔離的，并且沒有由帶電物體產(chǎn)生的電場(chǎng)來影響離子化顆粒。與之相反，環(huán)境離子發(fā)生器發(fā)射器可以“看到”由帶電物體產(chǎn)生的電場(chǎng)，并且所述電場(chǎng)參與離子云運(yùn)動(dòng)。而且，在離子發(fā)生器中的發(fā)射器并不與環(huán)境大氣或氣體相隔離。因此，僅有離子發(fā)生器內(nèi)部的真空流并不能解決發(fā)射器污染的問題。實(shí)際上，離子發(fā)生器內(nèi)部的真空流能夠?qū)σ徊糠汁h(huán)境空氣產(chǎn)生牽引效果(吸入效果)，相應(yīng)地，一部分環(huán)境空氣可使碎屑類物質(zhì)圍繞發(fā)射器頂點(diǎn)積聚，被稱作“絨球”。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明可滿足上述需要并克服上述和相關(guān)領(lǐng)域其他的缺陷，本發(fā)明提供一種極凈電離棒，其提供一個(gè)或多個(gè)下列優(yōu)點(diǎn)(I)提供一種靜態(tài)中性的電荷中和目標(biāo)/物體，其不暴露在必然由所述電離棒上的電暈放電電極所產(chǎn)生的大量顆粒污染物前；(2)提供一種靜態(tài)中性的電荷中和目標(biāo)/物體，其不暴露在由于化學(xué)反應(yīng)而必然由所述電離棒上的電暈放電所產(chǎn)生的大量副產(chǎn)品氣體前(如臭氧、氮氧化物等)；(3)防止或減少絨球和/或其他碎屑形成物/污染物形成在電離棒的電暈放電電極上，從而延長(zhǎng)不需維護(hù)這種電暈放電電極的時(shí)間；以及(4)通過結(jié)合空氣(氣體)輔助技術(shù)和/或多頻電暈電離技術(shù)，改善離子輸送至電荷中和目標(biāo)/物體。根據(jù)本發(fā)明的電離棒包括單殼體組件或具有與交流電高壓電源(HVPS)相適配的交流電電離電極的多殼體組件?？商鎿Q的是，根據(jù)本發(fā)明的電離棒可包括與正電性直流電高壓電源相適配的專用正電性電極和與負(fù)電性直流電高壓電源相適配的負(fù)電性電極。本發(fā)明涉及一種電離棒，所述電離棒可引導(dǎo)清潔電離氣體流趨向電荷中和目標(biāo)的具有吸引力的非電離電場(chǎng)。本發(fā)明的電離棒可接收非電離氣體流，排出污染物氣體流并使其遠(yuǎn)離電荷中和目標(biāo)，并且接收足夠促使多個(gè)電極電暈放電的電離電位。本發(fā)明的電離棒包括至少一個(gè)氣體通道，所述氣體通道接收所述非電離氣體流并引導(dǎo)清潔電離氣體流趨向所述電荷中和目標(biāo)，和至少一個(gè)排出通道，所述排出通道排出污染物氣體流并使所述污染物氣體流遠(yuǎn)離所述電離棒和所述電荷中和目標(biāo)。本發(fā)明的電離棒包括多個(gè)殼體組件，每個(gè)殼體組件包括殼體，至少一個(gè)電離電極和至少一個(gè)排出口。所述殼體具有孔口，所述孔口與所述殼體和所述氣體通道氣體連通，從而使得一部分所述非電離氣體流可進(jìn)入所述殼體。所述電離電極可具有可產(chǎn)生等離子體區(qū)域的尖端，所述等離子體區(qū)域含有離子和污染物副產(chǎn)品，為響應(yīng)所述電離電位的應(yīng)用。所述電離電極可置入所述殼體內(nèi)，因此所述尖端凹入所述殼體孔口一定距離，所述距離至少大體等于所述等離子體區(qū)域的尺寸，憑借此至少很大一部分產(chǎn)生的離子移入非離子氣體流從而來形成清潔電離氣體流，所述清潔電離氣體流由所述非電離電場(chǎng)所吸引趨向所述電荷中和目標(biāo)。電離電極也可設(shè)置為拉長(zhǎng)的細(xì)線或鋸齒帶。所述排出口與所述排出通道氣體連通，在所述殼體內(nèi)鄰近所述殼體孔口處產(chǎn)生氣壓，所述氣壓低于所述殼體外部鄰近所述殼體的所述非電離氣體流的氣壓，憑借此一部分所述非電離氣體流流入所述殼體，并使至少很大一部分污染物副產(chǎn)品涌入由所述排出通道排出的所述污染物氣體流中。在相關(guān)的構(gòu)造中，本發(fā)明可涉及一種電離棒，所述電離棒引導(dǎo)清潔電離氣體流趨向電荷中和目標(biāo)的具有吸引力的非電離電場(chǎng)。本發(fā)明電離棒接收非電離氣體流，排出污染物氣體流使其遠(yuǎn)離所述電荷中和目標(biāo)，接收足夠促使在正電性電離電極上電暈放電的正電性電離電位，以及接收足夠促使在負(fù)電性電離電極上電暈放電的負(fù)電性電離電位。本發(fā)明 涉及的電離棒包括至少一個(gè)氣體通道，所述氣體通道用于接收所述非電離氣體流并引導(dǎo)所述清潔電離氣體流趨向所述電荷中和目標(biāo)，并且包括至少一個(gè)排出通道，所述排出通道排出來自所述電離棒的污染物氣體流并使其遠(yuǎn)離所述電荷中和目標(biāo)。在這個(gè)構(gòu)造中，本發(fā)明的電離棒可包括至少一個(gè)正極殼體組件，包括正極殼體，其具有與所述氣體通道氣體連通的孔口，這樣一部分所述非電離氣體流進(jìn)入所述正極殼體，和包括至少一個(gè)具有尖端的正電性電離電極，所述正電性電離電極可產(chǎn)生等離子體區(qū)域，所述等離子體區(qū)域含離子和污染物副產(chǎn)品，為響應(yīng)所述正電性電離電位的應(yīng)用，所述正電性電離電極被設(shè)置在所述正極殼體內(nèi)，這樣所述尖端自所述殼體孔口處凹入一定距離，所述距離大體上相當(dāng)于所述等離子體區(qū)域的尺寸，憑借此至少很大一部分產(chǎn)生的離子移入所述非電離氣體流，從而形成清潔電離氣體流，所述清潔電離氣體流通過所述非電離電場(chǎng)被引導(dǎo)趨向所述電荷中和目標(biāo)。所述正極殼體組件還可包括至少一個(gè)排出口，所述排出口與所述排出通道和所述殼體氣體連通，在所述正極殼體內(nèi)鄰近所述孔口處產(chǎn)生氣壓，所述氣壓低于在所述正極殼體外部鄰近所述孔口的非電離氣體流的氣壓，憑借此一部分所述非電離氣體流流入所述正極殼體內(nèi)，并使至少很大一部分所述污染物副產(chǎn)品涌入由所述排出通道排出的所述污染物氣體流中。在這個(gè)構(gòu)造中，本發(fā)明電離棒可進(jìn)一步包括至少一個(gè)負(fù)電性殼體組件，包括負(fù)電性殼體，所述負(fù)電性殼體具有與所述氣體通道氣體連通的孔口，這樣一部分所述非電離氣體流進(jìn)入所述負(fù)極殼體內(nèi)，并且包括至少一個(gè)負(fù)電性電離電極，所述負(fù)電性電離電極具有尖端，所述負(fù)電性電離電極可產(chǎn)生等離子體區(qū)域，所述等離子體區(qū)域含離子和污染物副產(chǎn)品，為響應(yīng)所述負(fù)電性電離電位的應(yīng)用。所述負(fù)電性電離電極被設(shè)置在所述負(fù)極殼體內(nèi)，這樣所述尖端自所述殼體孔口處凹入一定距離，所述距離大體上相當(dāng)于所述等離子體區(qū)域的尺寸，憑借此至少很大一部分產(chǎn)生的離子移入所述非電離氣體流，從而形成清潔電離氣體流，所述清潔電離氣體流通過所述非電離電場(chǎng)引導(dǎo)趨向所述電荷中目標(biāo)。所述負(fù)極殼體組件可進(jìn)一步包括至少一個(gè)排出口，所述排出口與所述排出通道和所述殼體氣體連通，所述負(fù)極殼體內(nèi)鄰近所述孔口處產(chǎn)生氣壓，所述氣壓低于所述負(fù)極殼體外鄰近所述孔口的所述非電離氣體流的氣壓，憑借此一部分所述非電離氣體流流入所述負(fù)極殼體內(nèi)并使至少很大一部分所述污染物副產(chǎn)品涌入由所述排出通道排出的所述污染物氣體流中。當(dāng)然，本發(fā)明的上述方法非常適合用于本發(fā)明的上述裝置。同樣，本發(fā)明的上述裝置非常適合實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述方法。通過 結(jié)合權(quán)利要求和附圖對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行描述，對(duì)于本領(lǐng)域一般技術(shù)人員來說，本發(fā)明許多其他優(yōu)點(diǎn)、特征將會(huì)更加明顯。


本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例將會(huì)結(jié)合附圖進(jìn)行說明，相同的附圖標(biāo)記代表相同的步驟和/或結(jié)構(gòu)，其中圖Ia是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的一部分電離棒,其不出與一部分電荷中和目標(biāo)/對(duì)象相連接；圖Ib為另一優(yōu)選電離棒的橫截面示意圖，所述電離棒延伸至圖紙平面的外部，且該橫截面從具有變型設(shè)計(jì)的殼體組件處剖開；圖Ic示出示范性射頻交流電電離電位，所述電離電位可適用于圖la、lb和Id的實(shí)施例所述的電離電極；圖Id仍為另一優(yōu)選電離棒的橫截面示意圖，所述電離棒延伸至圖紙平面之外，且該橫截面在具有另外變型設(shè)計(jì)的殼體組件處剖開；圖2a不出根據(jù)本發(fā)明另一優(yōu)選實(shí)施例的一部分電離棒,其與一部分電荷中和目標(biāo)/物體相連接；圖2b示出示范性脈沖直流離子電位，其適用于圖2a實(shí)施例所描述的電離電極。
具體實(shí)施例方式一種優(yōu)選極凈交流電電暈電離棒100的發(fā)明構(gòu)想如圖Ia橫截面示意圖所示；如圖Ia所示，一種優(yōu)選線型電離棒100包括多個(gè)直線安裝的殼體組件20 (每個(gè)殼體組件20具有發(fā)射器5和殼體4)，殼體組件20由多個(gè)噴嘴/噴口 29所分隔，噴嘴/噴口 29與非電離空氣/氣體通道2’氣體連通且被引導(dǎo)趨向電荷中和目標(biāo)/物體T ;空氣/氣體噴口 /噴嘴29可幫助遞送電荷載體10/11趨向電荷中和目標(biāo)T ;此外，電離棒100可包括低壓排出通道
14;排出通道14可與經(jīng)制作/制造(in-tool/production)的真空管路(圖中未示出)相連，或與一內(nèi)置的真空源(圖中未示出)相連，或與本技術(shù)領(lǐng)域公知的許多相似設(shè)備相連，所述設(shè)備可維持氣壓低于發(fā)射器殼體孔口 7附近的氣壓，且也低于發(fā)射器殼體4外部的氣壓；通道2’可與高壓氣源(圖中未示出)相連，高壓氣源可以為通道2’提供每個(gè)離子發(fā)生器和/或非電離噴嘴/孔口 /噴射口 29/29’每分鐘容積范圍在大約O. I至20. 00升的清潔氣體流3。然而，O. 1-10. O升/分鐘的速率最佳。該氣體可能為CDA (清潔干燥空氣)或氮?dú)?或另一種正電性氣體)，或在本領(lǐng)域公知的許多相似設(shè)置(例如一種高度清潔氣體(如，氮?dú)?源)。例如，在真空/排出通道14的底壁設(shè)有至少一條高電壓總線17，真空/排出通道14優(yōu)選為至少鄰近總線17的部分為非導(dǎo)電的?？偩€17與管狀物26電連通，管狀物26采用中空導(dǎo)電管，并具有兩個(gè)功能可提供與發(fā)射器5的電連通，并且還可自發(fā)射器殼體4中排出低壓副產(chǎn)品流(含電暈產(chǎn)生的污染物)；管狀物26具有開口端，其終于真空通道14，并且管狀物26具有另一端，其形成容納套用于接收電暈放電電極/發(fā)射器5。管狀物26可部分或全部由導(dǎo)電材料或半導(dǎo)電材料構(gòu)成，并也與電離電極5電連通，從而適用于總線17的電離電壓也將被發(fā)射器5接收。當(dāng)來自高電壓電源(HVPS-未示出)的交流電電壓輸出超過發(fā)射器5的電暈閾值時(shí)氣體電離開始。如本領(lǐng)域公知，這可導(dǎo)致在發(fā)射器5頂部附近并基本從發(fā)射器5頂部發(fā)射出的球形等離子體區(qū)域12內(nèi)，由交流電(或在下述可選實(shí)施例中的直流電或脈沖直流電)電暈放電產(chǎn)生正、負(fù)離子10、11。此電暈放電也可導(dǎo)致產(chǎn)生不必要的污染物副產(chǎn)品15。這將意識(shí)到，如果不是防護(hù)性發(fā)射器殼體4，由于自發(fā)射器5頂部散出的離子風(fēng)、擴(kuò)散物和電斥力，污染物副產(chǎn)品15會(huì)不斷地趨向電荷中和目標(biāo)/物體T移動(dòng)。因此，污染物副產(chǎn)品15會(huì)涌入非電離氣體流3中(和新產(chǎn)生的離子一起)，并且被引導(dǎo)趨向電荷中和物體T，于是電荷中和物體T會(huì)被污染(包括清潔電荷中和的目的)。然而，由于具有發(fā)射器殼體4和由排出通道14所體現(xiàn)的低氣壓，在等離子體區(qū)域12內(nèi)部和/或附近形成氣體流，等離子體區(qū)域12由發(fā)射器5產(chǎn)生以阻止污染物15進(jìn)入氣體
流3中。尤其，如圖Ia所示的結(jié)構(gòu)會(huì)在孔口 7附近的非電離氣體流和等離子體區(qū)域12(在殼體4內(nèi))產(chǎn)生壓力差。因?yàn)樵搲毫Σ睿徊糠指咚贇怏w流3從通道2’中滲出，通過孔口7，進(jìn)入殼體4內(nèi)。此高速氣體流3會(huì)產(chǎn)生牽引力引導(dǎo)大體上所有電暈產(chǎn)生的副產(chǎn)品15從等離子體區(qū)域12，進(jìn)入排出口 14。那些一般技術(shù)人員會(huì)意識(shí)到副產(chǎn)品15受到如上文所述的促使離子10、11進(jìn)入主氣體流的相同離子風(fēng)、擴(kuò)散物和電斥力的支配。然而，本發(fā)明意在創(chuàng)造一種條件，在這種條件下，氣體流部分足以克服此反作用力。因而，離子10、11和副產(chǎn)品15氣動(dòng)地和電動(dòng)地分離并沿不同方向移動(dòng)正、負(fù)離子10、11進(jìn)入非電離氣體流以由此形成電離氣體流，電離氣體流順流而下趨向電荷中和物體T ;與此相反，副產(chǎn)品15被排出和/或涌向排出口 14，優(yōu)選，流向副產(chǎn)品收集器、過濾器或采集器(未示出)。進(jìn)一步參考圖la，管狀物26在其鄰近發(fā)射器套端部處具有至少一個(gè)開口 /孔口，且所述開口 /孔口接近發(fā)射器5。如所示，發(fā)射器5和管狀物26的發(fā)射器套端部?jī)?yōu)選設(shè)置在空心殼體4內(nèi)部，并且發(fā)射器5的發(fā)射端由孔口 7向內(nèi)隔開(或者凹入)距離R(參見如圖Ib所示)。凹入距離R越大，來自等離子體區(qū)域12的污染物副產(chǎn)品越容易經(jīng)由低壓排出流涌向排出通道14。已經(jīng)確定，用于此目的，低壓氣體流通過通道在范圍大約O. I至大約20升/分鐘就足夠了。最優(yōu)選，氣體流可為每個(gè)離子發(fā)生器或離子組件大約1-10升/分鐘，以確實(shí)地釋放各種粒徑(例如，10-100納米)。然而，凹入距離R越小，來自等離子體區(qū)域12的離子可能就越容易通過孔洞7并如期望地進(jìn)入主氣體流2的離子漂移區(qū)。為了最佳平衡這些相對(duì)抗的考慮因素，已經(jīng)確定，如果距離R被選擇為至少大致上和優(yōu)選為實(shí)質(zhì)上與在發(fā)射器5頂部的電暈放電所產(chǎn)生的等離子體區(qū)域12的尺寸相同，則可實(shí)現(xiàn)最佳離子/副產(chǎn)品分離法(等離子區(qū)域通常橫跨大約I毫米)。此外，優(yōu)選的距離R大體相當(dāng)于孔口7的直徑D (范圍為大約2-3毫米)。最優(yōu)選，D與R的比率在范圍從大約O. 5至大約2. O。繼續(xù)參見圖Ia所示，本領(lǐng)域一般技術(shù)人員將很容易意識(shí)到圖中電離棒100包含表示兩種流經(jīng)電離棒100的主要?dú)怏w流的方向性箭頭圍繞殼體4流動(dòng)并因此促使電荷載體IOUl趨向電荷中和目標(biāo)/物體T的氣體流3 ;和低壓抽吸/真空流15，低壓抽吸/真空流15因排出通道14和周圍環(huán)境的壓力差吸引污染物氣體和污染物顆粒通過排出通道14。通過這種方式，低壓抽吸/真空流15至少大體上使發(fā)射器5頂部與周圍環(huán)境隔絕。此外，如上所述，抽吸/真空流15吸入固態(tài)污染物顆粒和其他電暈副產(chǎn)品/氣體并輸送它們通過管狀物26并進(jìn)入真空通道14內(nèi)(更重要地，使固態(tài)污染物顆粒和其他電暈品/氣體遠(yuǎn)離電荷中和目標(biāo)/物體T)。尤其，氣體流3的量與氣體/顆粒流15的量之間的關(guān)系(例如，氣體流比率3/15)對(duì)于界定離子發(fā)生器的清潔度和離子輸送效率非常重要。且上述氣體流比率可隨不同環(huán)境/應(yīng)用而變化以達(dá)到最優(yōu)性能。例如，如果電荷中和目標(biāo)/物體T設(shè)于距離電離棒100非常近的位置(如在半導(dǎo)體制造應(yīng)用中經(jīng)常是這樣的)，氣體流3的速度應(yīng)受限制，例如，自大約75英尺/分鐘至大約100英尺/分鐘。處于特定氣體流比率3/15時(shí)，離子發(fā)射器5的等離子體區(qū)域12可與周圍空氣隔絕，因此抑制發(fā)射器5頂部上逐漸沉積的碎屑，且大體上全部由電暈產(chǎn)生的污染物副產(chǎn)品被清除。因此，在一些最優(yōu)選實(shí)施例中，氣體流3和15兩者(并且，尤其是，氣體流比率3/15)可根據(jù)不同的因素(例如電離組件20和電荷中和目標(biāo)/物體T之間的距離)來調(diào)節(jié)，從而控制污染物副產(chǎn)品的移動(dòng)。 反之，如果電荷中和目標(biāo)/物體T設(shè)在距離電離棒100較遠(yuǎn)處，應(yīng)該增加氣體流3，因?yàn)樵谶@種情況下，由電荷中和目標(biāo)/物體T所具有的電場(chǎng)將會(huì)減弱(如，較低的電場(chǎng)強(qiáng)度會(huì)出現(xiàn)在電離棒處)，并且主要會(huì)由空氣/氣體流3提供離子輸送。然而，氣體流3的流量不足以使得污染物顆粒15從等離子體區(qū)域12滲出并趨向電荷中和目標(biāo)/物體T流動(dòng)。再參見圖Ia所示，如上所述，當(dāng)與交流電電源一起使用時(shí)，電離棒100可包括可選參比電極6用于(I)利于在發(fā)射器頂部產(chǎn)生離子，以及(2)提供電場(chǎng)使電荷載體10/11移動(dòng)遠(yuǎn)離發(fā)射器頂部5。電絕緣參比電極6優(yōu)選設(shè)置成基本為平面以形成電離棒100的一個(gè)外表面，從而在形成等離子體區(qū)域12的電離電場(chǎng)之外產(chǎn)生相對(duì)低強(qiáng)度的(非電離)電場(chǎng)。發(fā)射器5所接收的電位可在約3千伏至約15千伏的范圍內(nèi)，且通常為9千伏。參比電極6所接收的電位可在約O伏至約1000伏的范圍內(nèi)，且30伏為最優(yōu)選。非電離氣體為空氣的情況下，非電離電壓在O伏以下波動(dòng)。應(yīng)注意的是，射頻電離電位通過電容器優(yōu)選來適用于電離電極5。同樣，參比電極可通過電容器和感應(yīng)器(可為正極電感電容電路)接地，并且反饋信號(hào)源于電容器和感應(yīng)器。因此，這種設(shè)置可在電離電極5和非電離電極6之間形成電場(chǎng)。當(dāng)電極之間的電位差足以產(chǎn)生電暈放電時(shí)，電流會(huì)從發(fā)射器5流向參比電極6。因?yàn)榘l(fā)射器5和參考電極6都由電容器所隔離，相對(duì)低的直流偏移電壓會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生，并且可能出現(xiàn)的短時(shí)電離平衡偏移會(huì)減小至約為O伏的靜止?fàn)顟B(tài)。同樣，自鄰近電離殼體組件20和/或位于電離殼體組件20之間的專用噴嘴29(又可參見如圖2a中所示，具有速度上限的噴嘴29’ )流出的另一氣體流，可提供一種可替代的、離子云趨向電荷中和物體的移動(dòng)。噴嘴29可能與高壓/清潔氣體通道2’氣體連通，且每個(gè)噴嘴29的橫截面優(yōu)選為遠(yuǎn)小于每個(gè)殼體孔口 7的橫截面。因此，每個(gè)噴嘴29能產(chǎn)生高速氣體流(與殼體組件相比)，并高效吸入周圍空氣，收到(收集)離子，并使它們移動(dòng)至遠(yuǎn)處(如，1000毫米或更遠(yuǎn))的電荷中和目標(biāo)/物體T。據(jù)此，自噴嘴29流出的氣體流有助于將離子輸送至電荷中和目標(biāo)/物體T，從而大大增強(qiáng)離子發(fā)生器的效率。此概念披露于2006年10月6日遞交，并于2010年4月13日授權(quán)公告的，美國(guó)專利7，697，258，其專利名稱為“用于交流電離子發(fā)生器的空氣輔助”，其發(fā)明的全部?jī)?nèi)容通過引用并入本文。本發(fā)明與上述美國(guó)專利7，697，258所公開的內(nèi)容相協(xié)調(diào)。
多頻高壓波形可作為電離電位被應(yīng)用于此處所公開的有創(chuàng)造性的電離棒，且圖Ic示出這樣波形的示范性實(shí)例。這種特性的波形詳細(xì)披露于美國(guó)專利(專利號(hào)為7，813，102，申請(qǐng)日為2008年3月14日，授權(quán)公告日為2010年10月12日，專利名稱為“運(yùn)用電子波形防止發(fā)射器污染物”)中，其全部?jī)?nèi)容通過引用并入本發(fā)明。根據(jù)這些啟示，高頻交流電電壓分量(12-15千赫茲)在信號(hào)振幅大約等于電離電極的電暈閾值電壓(最低可能的電壓)時(shí)可提供高效離子化。這也會(huì)減少發(fā)射器的腐蝕和降低電暈副產(chǎn)品產(chǎn)生的速度。此夕卜，高頻電離可中和固態(tài)顆粒的潛在電荷和發(fā)射器殼體內(nèi)壁的潛在電荷。再根據(jù)前述美國(guó)專利7，813，102的啟示，電離電位可能具有將離子“極化”或“推向”目標(biāo)的低頻分量。該分量的電壓振幅大致上是在電離電極和對(duì)象之間距離的函數(shù)。據(jù)此，電動(dòng)力(和內(nèi)在的擴(kuò)散力)促使至少很大一部分離子10、11從殼體4外的等離子體區(qū)域12移出(通過排出孔口7并趨向電荷中和目標(biāo)/物體T，同時(shí)又沿參比電極6的方向橫向移動(dòng))。由于電場(chǎng)的強(qiáng)度低至接近電離電極5的強(qiáng)度，離子10、11涌入主(非電離)氣體流3 (由此形成清潔電離氣體流)，并被引導(dǎo)趨向電荷中和目標(biāo)表面或物體T。因此，本發(fā)明的一些實(shí)施例可采用氣體 流和交流電電位的低頻分量促使離子從離子發(fā)生器移向電荷中和目標(biāo)。用于提供與此處所描述的本發(fā)明相協(xié)調(diào)的電位的另外選擇可在美國(guó)專利申請(qǐng)12/925，360 (申請(qǐng)日為2010年10月20日，專利名稱為“自平衡電離氣體流”)中找到，此美國(guó)專利的全部?jī)?nèi)容通過引用并入本發(fā)明。雖然電離電極5優(yōu)選設(shè)置為具有尖角的錐形銷，但是應(yīng)了解的是，根據(jù)本發(fā)明，在本領(lǐng)域已知的不同發(fā)射器結(jié)構(gòu)可適于在根據(jù)本發(fā)明的電離殼體組件內(nèi)使用。包括但不限于尖頭、小直徑金屬絲、金屬圈等。進(jìn)一步，發(fā)射器5可由多種本領(lǐng)域已知材料制成，包括金屬、導(dǎo)體和半導(dǎo)體非金屬材料比如硅、單晶硅、多晶硅、碳化硅、陶瓷和玻璃(將使用哪種材料很大程度上依具體應(yīng)用/環(huán)境而定)。通道2’和14可由多種已知金屬和非金屬材料(將使用哪種材料依具體應(yīng)用/環(huán)境而定)制成，前述材料包括等離子體電阻式絕緣材料(比如聚碳酸酯、特氟綸 、非導(dǎo)電陶瓷、石英或玻璃)?；蛘?，通道的有限部分也可由前述的材料制成。作為另外的可選項(xiàng)，一些或全部通道2’和/或14也可涂上一層等離子體電阻式絕緣材料。發(fā)射器殼體4可由多種已知金屬和非金屬材料(將使用哪種材料依具體應(yīng)用/環(huán)境而定)制成，前述材料包括等離子體電阻式絕緣材料(比如聚碳酸酯、特氟綸 、非導(dǎo)電陶瓷、石英或玻璃)?；蛘撸瑑H鄰近殼體孔口的殼體部分由前述的材料制成。作為另外的可選項(xiàng)，一些或全部的發(fā)射器殼體4可涂上一層等離子體電阻式絕緣材料?，F(xiàn)參看圖lb，其示出根據(jù)本發(fā)明相關(guān)優(yōu)選實(shí)施例中的極凈電離棒的一部分，其有助于顯示許多相當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)變化。如圖Ib所示，電離棒100’可具有一些類似圖Ia中的電離棒100 (如圖用相同的附圖標(biāo)記標(biāo)示)的物理特性，且這一實(shí)施例的操作原則與上述闡述的相同。相應(yīng)地，除了下面馬上要探討的區(qū)別之外，上述電離棒100的討論也適用于電離棒100’。如圖Ib中顯示的第一個(gè)區(qū)別在于通道2’的壁和殼體4的壁與圖Ia中所示的略有不同。進(jìn)一步，為了本發(fā)明設(shè)計(jì)的目的，通道2’的壁與參比電極6’的壁之間增加了間距。此夕卜，電離導(dǎo)線5’ (其不與管狀物26’電連接而與電離高壓電源電連接)代替錐形銷5。進(jìn)一步，因?yàn)殡婋x導(dǎo)線5’不從管狀物26’處接收電位，因此管狀物26’可由絕緣材料制成。導(dǎo)線5’與管狀物26’軸向?qū)R(或同軸)，且管狀物26’可大體為吸管狀從而可在等離子體區(qū)域12附近設(shè)置大體上圓形的孔。當(dāng)然，副產(chǎn)品15可流入所述孔內(nèi)，從而通過管狀物26’的相對(duì)端被輸送至排出通道。如圖Id所示的另一可選實(shí)施例中，狹長(zhǎng)電離棒IOOa僅包括一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的殼體組件20”，殼體組件20”包括電離電極，所述電離電極包括細(xì)長(zhǎng)的(大體為線型)電暈線5”，電暈線5”設(shè)置于具有排出口 26”的細(xì)長(zhǎng)殼體4”內(nèi)，并且當(dāng)出現(xiàn)電離電位時(shí)，電暈線5’產(chǎn)生大體為圓柱形的等離子體區(qū)域12a，等離子體區(qū)域12a包括電荷載體10/11和污染物副產(chǎn)品。細(xì)長(zhǎng)殼體4”可具有殼體孔口 V (如狹槽)，孔口 V沿至少大致平行于電暈線5”的方向延伸(在圖紙的范圍之外)。正如本發(fā)明所述的其他實(shí)施例所示，本實(shí)施例還包括環(huán)繞于細(xì)長(zhǎng)殼體4”的氣流通道2” (比如更大、細(xì)長(zhǎng)的高壓通道)，如此一小部分從那里通過的清潔氣體3可進(jìn)入細(xì)長(zhǎng)殼體使污染物15通過排出口 26”涌入排出通道14’。當(dāng)然，很大一部分電暈產(chǎn)生的離子10/11仍會(huì)進(jìn)入非電離氣體流3以形成被引導(dǎo)趨向電荷中和物體的清潔電離氣體流，如其他實(shí)施例所述。使用一個(gè)或多個(gè)參比電極6’是可選的，并且本領(lǐng)域一般技術(shù)人員可根據(jù)提供的整體描述可領(lǐng)會(huì)到這個(gè)。在這個(gè)實(shí)施例的變型中，總體呈線型的細(xì)長(zhǎng)電 暈鋸片(未示出)可替代電暈線5”作為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員可領(lǐng)會(huì)的等同設(shè)計(jì)選擇?，F(xiàn)參看圖Ic所示，如圖示出示范性射頻交流電電離電位40，其可適用于圖Ia和Ib所述實(shí)施例的電離電極。交流電電離信號(hào)40優(yōu)選具有振幅在大約3千伏至大約15千伏之間的射頻分量，優(yōu)選為12千赫茲的頻率。交流電電離信號(hào)40還可優(yōu)選具有振幅在大約100伏至大約2000千伏的低頻交流電(推動(dòng))分量，優(yōu)選頻率介于O. I赫茲至大約100赫茲之間。如本領(lǐng)域所公知，這種普遍特性的電離信號(hào)不僅可導(dǎo)致電離產(chǎn)生，而且還有助于將產(chǎn)生的離子推出等離子體區(qū)域并推入預(yù)定的方向。本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例中，極凈電離棒可配置為在直流電或脈沖交流電的運(yùn)行模式中操作。如圖2a所示，極凈電離棒100”可具有與圖Ia中的電離棒100和圖Ib中的電離棒100’(如圖用相同的附圖標(biāo)記標(biāo)示)相似的結(jié)構(gòu)。相應(yīng)地，除以下要闡述的區(qū)別之夕卜，前述電離棒100和100’的描述也適用于電離棒100”。如圖2a所示，電離棒100”包括至少兩個(gè)殼體組件20’和20”(分別包括專用的正、負(fù)極發(fā)射器)，殼體組件20’和20”分別與正、負(fù)電性高壓總線17b、17a電連通?？偩€17a、17b可設(shè)置于高壓/清潔氣流通道2’和/或排出通道14的非導(dǎo)電部分。本領(lǐng)域一般技術(shù)人員可輕易地意識(shí)到(按照本發(fā)明公開的內(nèi)容)，電離棒100”不需任何非電離參比電極。原因在于正、負(fù)極殼體組件20”和20’被成對(duì)設(shè)于相反電極上，其促使電暈產(chǎn)生的離子云在這些正、負(fù)極殼體組件之間橫向移動(dòng)。因此，我們知道如圖2a中所示的參比電極6純粹是可選的，其原因我們將在下文進(jìn)一步闡述。在最優(yōu)選實(shí)施例中，多對(duì)正、負(fù)極殼體組件20”和20’沿電離棒100”設(shè)置，這樣每隔一個(gè)殼體組件為負(fù)極殼體組件，且所有的殼體孔口至少大體面對(duì)電荷中和物體。在這種結(jié)構(gòu)中，適用于正電性電離電極的電離電位將非電離電場(chǎng)強(qiáng)加于負(fù)極殼體組件20’的等離子體區(qū)域12’，所述電場(chǎng)足以促使至少很大一部分負(fù)離子10移入非電離氣體流。鑒于此，應(yīng)注意的是，如本領(lǐng)域的技術(shù)公知，99%的離子重組率是常見的，因此，甚至少于I %的離子可被認(rèn)為是在給定環(huán)境下產(chǎn)生的很大一部分離子。同樣，適用于負(fù)電性電離電極的電離電位可將非電離電場(chǎng)強(qiáng)加于正極殼體組件20”的等離子體區(qū)域12”，所述電場(chǎng)足以促使大部分正離子移入非電離氣體流中。
如本領(lǐng)域公知，由于正極發(fā)射器腐蝕比負(fù)極發(fā)射器嚴(yán)重，正極發(fā)射器易于產(chǎn)生更多的污染物顆粒和碎屑。根據(jù)本發(fā)明某些直流電或脈沖直流電實(shí)施例，為正極殼體組件20”提供的真空流15 (或氣體流比率3/15)應(yīng)優(yōu)選高于為負(fù)極殼體組件20’提供的真空流，因此，污染物清除可發(fā)生在不相等流速下，并且在不同類型的殼體組件20’和20”中與污染物產(chǎn)生的速度成比例。適用于電離棒100”的脈沖直流電(正、負(fù))電離波形(分別為50p、50n)的示范性實(shí)例如圖2b所示。如示范性波形50p和50η所述，電壓振幅、脈沖頻率和/或脈沖持續(xù)時(shí)間可變化以適合在任何給定應(yīng)用中輸送已平衡的正、負(fù)離子云至電荷中和目標(biāo)/物體。此外，高壓脈沖可與真空和/或可變逆行氣流同步，從而提高電離效率和使污染物顆粒產(chǎn)生和碎屑形成最小化。如適用于圖2a所示的優(yōu)選實(shí)施例，陽性脈沖直流電信號(hào)50p通過總線17a在殼體組件20’內(nèi)出現(xiàn)，而陰性脈沖直流電信號(hào)50η通過總線17b在殼體組件20”內(nèi)出現(xiàn)。常規(guī)脈沖直流電振幅幅度和頻率范圍可適用于每一個(gè)信號(hào)50p和50η。僅舉例說明，信號(hào)50ρ和50η的振幅可為大約3千伏至大約15千伏，且信號(hào)50ρ和50η的頻率可為大約O. I 赫茲至200赫茲。如本領(lǐng)域公知，這種普遍特性的電離信號(hào)不僅可導(dǎo)致電離產(chǎn)生，而且還有助于將產(chǎn)生的離子推出等離子體區(qū)域并推入預(yù)定的方向。盡管本發(fā)明已經(jīng)描述了目前認(rèn)為的最具實(shí)踐意義和優(yōu)選的實(shí)施例，但應(yīng)該明白本發(fā)明不僅限于所公開的實(shí)施例，也意在涵蓋落入所附權(quán)利要求精神和范圍內(nèi)的各種變型和同等設(shè)置。例如，關(guān)于上述描述，應(yīng)意識(shí)到本發(fā)明部件之間的最優(yōu)空間關(guān)系，包括尺寸、材料、形狀、構(gòu)成、功能和操作方式、組裝和使用方式的變化，對(duì)一個(gè)本領(lǐng)域一般技術(shù)人員而言可以輕易獲知，且所有與附圖所示和說明書中所描述的等同關(guān)系，都意在包含在所附權(quán)利要求內(nèi)。因此，前述事項(xiàng)僅為示范而非全面描述本發(fā)明原則。除了另外指出的，在說明書和權(quán)利要求書中使用的所有關(guān)于成分含量、反應(yīng)條件等的數(shù)值或表達(dá)都應(yīng)理解在所有實(shí)例中由術(shù)語“約”修正。據(jù)此，除非相反的表示，在說明書和所附權(quán)利要求中說明的數(shù)值參數(shù)是近似值，其可依據(jù)本發(fā)明所要獲取的期望性能而變化。至少且不試圖限制與權(quán)利要求的范圍等同的應(yīng)用原則，每一數(shù)值參數(shù)可根據(jù)已公開的有效數(shù)字和應(yīng)用一般規(guī)約理論進(jìn)行解釋。盡管說明本發(fā)明寬范圍的數(shù)值范圍和參數(shù)為近似值，但是在具體實(shí)例中所說明的數(shù)值已盡可能準(zhǔn)確。但是，任何數(shù)值因其各自測(cè)試量度的標(biāo)準(zhǔn)差必然會(huì)導(dǎo)致固有包含某些誤差。同樣，應(yīng)當(dāng)理解任何在此處引用的數(shù)值范圍意圖包含所有歸入其中的子區(qū)間。例如，范圍“1-10”意在包括所有介于所引用的最小值I和所引用的最大值10之間并且包括最小值I和最大值10的所有子區(qū)間，也就是說，具有最小數(shù)值大于等于I且最大數(shù)值小于等于10。因?yàn)樗_的數(shù)值范圍為連續(xù)的，所以該數(shù)值范圍包括最小值和最大值之間每個(gè)數(shù)值。除非有明確的相反說明，本應(yīng)用中詳述的各種數(shù)值范圍為近似值。為下文所述的目的，文中的術(shù)語“上部”、“下部”、“右”、“左”、“垂直”、“水平”、“頂部”、“底部”及其派生詞須與本發(fā)明相關(guān)并在附圖中確定位置。然而，除明確的相反表示，本發(fā)明可假設(shè)各種可替代變型和步進(jìn)順序。應(yīng)當(dāng)同樣理解，附圖中所示和說明書所描述的具體設(shè)備和步驟，僅為本發(fā)明的示范性實(shí)施例。因此，此處公開的實(shí)施例相關(guān)的具體尺寸和其他物理特性不應(yīng)視為限制。
權(quán)利要求
1.ー種電離棒，所述電離棒可引導(dǎo)清潔電離氣體流趨向電荷中和目標(biāo)的具有吸引力的非電離電場(chǎng)，所述電離棒接收非電離氣體流，排出污染物氣體流并使其遠(yuǎn)離電荷中和目標(biāo)，并且接收足夠促使多個(gè)電極電暈放電的電離電位，所述電離棒包括 至少ー個(gè)氣體通道，所述氣體通道接收所述非電離氣體流并引導(dǎo)清潔電離氣體流趨向所述電荷中和目標(biāo)； 至少ー個(gè)排出通道，所述排出通道排出來自所述電離棒的污染物氣體流并使所述污染物氣體流遠(yuǎn)離所述電荷中和目標(biāo)；以及 多個(gè)殼體組件，姆個(gè)殼體組件包括 殼體，所述殼體具有孔ロ，所述孔ロ與所述氣體通道氣體連通，從而使得一部分所述非電離氣體流可進(jìn)入所述殼體； 至少ー個(gè)可產(chǎn)生等離子體區(qū)域的電離電極，所述等離子體區(qū)域含有離子和污染物副產(chǎn)品，為響應(yīng)所述電離電位的應(yīng)用，所述電離電極可置入所述殼體內(nèi)，因此所述電離電極凹入所述孔ロー定距離，所述距離至少大體等于所述等離子體區(qū)域的尺寸，憑借此至少很大ー部分產(chǎn)生的離子移入非離子氣體流從而來形成清潔電離氣體流，所述清潔電離氣體流由所述非電離電場(chǎng)所吸引趨向所述電荷中和目標(biāo)。
至少ー個(gè)排出ロ，所述排出ロ與所述排出通道和所述殼體氣體連通，在所述殼體內(nèi)鄰近所述殼體孔ロ處產(chǎn)生氣壓，所述氣壓低于所述殼體外部鄰近所述殼體的所述非電離氣體流的氣壓，憑借此一部分所述非電離氣體流流入所述殼體，并使至少很大一部分污染物副產(chǎn)品涌入由所述排出通道排出的所述污染物氣體流中。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電離棒，其特征在于，所述電離電極包括錐形銷，所述錐形銷具有面向所述孔ロ的尖角；并且所述排出ロ包括導(dǎo)電空心套，所述錐形銷安置在所述導(dǎo)電空心套內(nèi)，這樣所述電離電位可通過所述排出口適用于所述錐形銷。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電離棒，其特征在于，所述電離電位為射頻電位，其周期性超過所述電離電極的正、負(fù)電暈閾值，憑借此所述等離子體區(qū)域總體處于電平衡，且所述污染物副產(chǎn)品總體呈中性。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電離棒，其特征在于，至少很大一部分所述污染物副產(chǎn)品為氣體且通過所述排出ロ排出，并所述污染物副產(chǎn)品從由臭氧和氮氧化物組成的混合物中被挑選出。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電離棒，其特征在于，所述電離電位為射頻電位，其周期性超過所述電離電極的正、負(fù)電暈閾值，憑借此所述電離電極可產(chǎn)生正、負(fù)離子。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電離棒，其特征在于，所述孔ロ大體呈圓形且具有一定直徑；并且所述孔ロ直徑與所述凹入距離比率介于大約O. 5至大約2. O之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電離棒，其特征在干， 制成所述電離電極的材料選自由金屬導(dǎo)體、非金屬導(dǎo)體、半導(dǎo)體、單晶硅和多晶硅組成的混合物；以及 所述排出ロ與低壓源相連通，所述排出ロ在所述殼體內(nèi)每分鐘提供范圍在大約1-20升的氣體流，從而排出至少很大一部分污染物副產(chǎn)品。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電離棒，其特征在干， 所述非電離氣體為正電性氣體；所述電離電位為射頻電離電位；以及 所述電離電極產(chǎn)生等離子體區(qū)域，所述等離子體區(qū)域含電子、正、負(fù)離子和污染物副產(chǎn)品O
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電離棒，其特征在于，所述氣體通道還包括多個(gè)噴嘴，所述噴嘴設(shè)置在相鄰殼體組件之間，并且所述非電離氣體通過所述噴嘴可被引導(dǎo)趨向所述電荷中和目標(biāo)，從而促使所述電離氣體流趨向所述電荷中和目標(biāo)。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電離棒，所述電離棒還包括至少ー個(gè)非電離電極，所述非電離電極疊加非電離電場(chǎng)在所述等離子體區(qū)域中，來促使至少很大一部分離子移動(dòng)通過殼體孔ロ并移入非電離氣體流，所述非電離氣體流被引導(dǎo)趨向電荷中和目標(biāo)。
11.一種電離棒，所述電離棒引導(dǎo)清潔電離氣體流趨向所述電荷中和目標(biāo)的具有吸引力的非電離電場(chǎng)，所述電離棒接收非電離氣體流，排出污染物氣體流，使污染物氣體流遠(yuǎn)離所述電荷中和目標(biāo)，并且接收足夠促使電暈放電的電離電位，所述電離棒包括 接收裝置，其用于接收所述非電離氣體流并用于引導(dǎo)所述清潔電離氣體流趨向所述電荷中和目標(biāo)； 排出裝置，其用于排出來自電離棒的污染物氣體流，并使所述污染物氣體流遠(yuǎn)離所述電荷中和目標(biāo)；以及 多個(gè)殼體組件，姆個(gè)殼體組件包括 殼體，所述殼體具有孔ロ，所述孔ロ與用于接收裝置氣體連通，因此一部分所述非電離氣體流可進(jìn)入所述殼體； 制造裝置，其用于制造離子和污染物副產(chǎn)品以響應(yīng)電離電位的應(yīng)用，這樣至少很大一部分產(chǎn)生的離子移入非電離氣體流，從而形成由非電離電場(chǎng)牽引趨向電荷中和目標(biāo)的清潔電離氣體流； 產(chǎn)生裝置，其用于在殼體內(nèi)臨近孔ロ處產(chǎn)生氣壓，所述氣壓低于在所述殼體外部臨近所述孔ロ的所述非電離氣體流的氣壓，所述產(chǎn)生裝置與所述排出裝置和所述殼體氣體連通，憑借此使一部分所述非電離氣體流流入所述殼體內(nèi)并使至少很大一部分所述污染物副產(chǎn)品涌入由排出裝置排出的污染物氣體流中。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電離棒，其特征在干， 所述制造裝置，包括至少ー個(gè)電離電極，所述電離電極具有尖端，所述電離電極可制造等離子體區(qū)域，所述等離子區(qū)域含離子和污染物副產(chǎn)品，為響應(yīng)電離電位的應(yīng)用，所述電離電極被設(shè)置在殼體內(nèi)，這樣所述尖端凹入殼體孔ロー定距離，所述距離大體上相當(dāng)于等離子體區(qū)域的尺寸； 所述產(chǎn)生裝置，包括導(dǎo)電空心套，所述電離電極被安置在所述導(dǎo)電空心套內(nèi)，這樣所述電離電位通過所述產(chǎn)生裝置可應(yīng)用于所述電離電扱。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電離棒，其特征在于，所述電離電位為射頻電位，所述電離電位周期性超過所述電離電極的正、負(fù)電暈閾值，憑借此所述等離子體區(qū)域總體處于電平衡且所述污染物副產(chǎn)品總體呈中性。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電離棒，其特征在于，至少很大一部分所述污染物副產(chǎn)品為通過所述產(chǎn)生裝置排出的氣體，并且所述污染物副產(chǎn)品是從由臭氧和氮氧化物組成的混合物中被挑選出的。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電離棒，其特征在于，所述電離電位為射頻電位，所述電離電位周期性超過所述制造裝置的正、負(fù)電暈閾值，憑借此所述制造裝置制造正、負(fù)離子。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電離棒，其特征在干， 所述制造裝置包括具有尖角的錐形發(fā)射器銷，所述錐形發(fā)射器銷在離子電暈放電時(shí)產(chǎn)生等離子體區(qū)域，所述尖角面向所述殼體孔ロ且從所述殼體孔ロ凹入一定距離，所述距離大體相當(dāng)于所述等離子體區(qū)域的尺寸； 所述殼體孔ロ大體呈圓形且具有一定直徑；并且 所述殼體孔ロ直徑與所述凹入距離之比介于大約O. 5和大約2. O之間。
17.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電離棒，其特征在干， 制成所述制造裝置的材料選自由金屬導(dǎo)體、非金屬導(dǎo)體、半導(dǎo)體、單晶硅和多晶硅組成的混合物；并且 所述產(chǎn)生裝置與低壓源相連通，所述產(chǎn)生裝置在所述殼體內(nèi)每分鐘提供范圍在O. 1-20升的氣體流，從而將至少很大一部分所述污染物副產(chǎn)品排出。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電離棒，其特征在干， 所述非電離氣體為正電性氣體； 所述電離電位為射頻電離電位；以及 所述制造裝置制造含電子、正、負(fù)離子和污染物副產(chǎn)品的等離子體區(qū)域。
19.根據(jù)權(quán)利要求11所述電離棒，其還包括至少ー個(gè)非電離電極用于將非電離電場(chǎng)疊加在所述等離子體區(qū)域內(nèi)，所述非電離電場(chǎng)促使至少很大一部分離子移動(dòng)通過所述殼體孔ロ并移入被引導(dǎo)趨向所述電荷中和目標(biāo)的所述非電離氣體流。
20.一種電離棒，所述電離棒引導(dǎo)清潔電離氣體流趨向電荷中和目標(biāo)的具有吸引力的非電離電場(chǎng)，所述電離棒接收非電離氣體流，排出污染物氣體流使其遠(yuǎn)離所述電荷中和目標(biāo)，接收足夠促使至少ー個(gè)電極電暈放電的電離電位，所述電離棒包括 至少ー個(gè)氣體通道，其用于接收非電離氣體流且引導(dǎo)清潔電離氣體流趨向所述電荷中和目標(biāo)； 至少ー個(gè)排出通道，其用于排出來自所述電離棒污染物氣體流，且使其遠(yuǎn)離所述電荷中和目標(biāo)；以及 至少ー個(gè)殼體組件，姆個(gè)殼體組件包括 殼體，所述殼體具有孔ロ，并與所述氣體通道氣體連通，這樣一部分所述非電離氣體流可進(jìn)入所述殼體； 至少ー個(gè)電離電極，所述電離電極制造等離子體區(qū)域，所述等離子體區(qū)域含電荷載體和污染物副產(chǎn)品，為響應(yīng)所述電離電位的應(yīng)用，所述電離電極被設(shè)置在所述殼體內(nèi)，這樣所述等離子體區(qū)域從所述殼體孔ロ處凹入，這樣至少很大一部分產(chǎn)生的電荷載體移入所述非電離氣體流，從而形成清潔電離氣體流，所述清潔電離氣體流通過所述非電離電場(chǎng)被引導(dǎo)趨向所述電荷中和目標(biāo)；以及 至少ー個(gè)排出ロ，其與所述排出通道和所述殼體氣體連通，在所述殼體內(nèi)鄰近所述殼體孔ロ處產(chǎn)生氣壓，所述氣壓低于在所述殼體外部鄰近所述殼體孔ロ的所述非電離氣體流的氣壓，憑借此一部分所述非電離氣體流流入所述殼體內(nèi)并使至少很大一部分所述污染物副產(chǎn)品涌入由排出通道排出的污染物氣體流中。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的電離棒，其特征在干， 具有多個(gè)殼體組件； 每個(gè)所述殼體組件具有ー個(gè)電離電極，所述電離電極具有錐形銷，所述錐形銷具有面對(duì)所述殼體孔ロ的尖角；以及 每個(gè)所述殼體組件具有排出ロ，所述排出ロ包括導(dǎo)電空心套，所述錐形銷安置在所述導(dǎo)電空心套內(nèi)，這樣所述電離電位通過所述排出ロ可應(yīng)用于所述錐形銷。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的電離棒，其特征在干， 具有ー個(gè)殼體組件，所述殼體組件具有包括大體線型的電暈線的電離電極，所述電暈線產(chǎn)生大體圓柱形的等離子體區(qū)域，當(dāng)產(chǎn)生電離電位時(shí)，所述等離子體區(qū)域含有電荷載體和污染物副產(chǎn)品； 所述殼體孔ロ為狹槽，所述孔ロ沿至少大體上平行于所述電暈線的方向延伸。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的電離棒，其特征在干， 具有ー個(gè)殼體組件，所述殼體組件具有電離電極，所述電離電極包括線型電暈鋸片，所述線型電暈鋸片可產(chǎn)生大體上呈平面的等離子體區(qū)域，當(dāng)產(chǎn)生電離電位時(shí)，所述等離子體區(qū)域含有電荷載體和污染物副產(chǎn)品； 所述殼體孔ロ為狹槽，所述殼體孔ロ沿至少大體上平行于所述電暈鋸片的方向延伸。
24.根據(jù)權(quán)利要求20所述的電離棒，進(jìn)ー步包括至少ー個(gè)非電離電極，其用于疊加非電離電場(chǎng)在所述等離子體區(qū)域內(nèi)，所述非電離電場(chǎng)促使至少很大一部分離子移動(dòng)通過所述殼體孔ロ并移入被引導(dǎo)趨向所述電荷中和目標(biāo)的非電離氣體流。
25.—種電離棒，所述電離棒引導(dǎo)清潔電離氣體流趨向電荷中和目標(biāo)的具有吸引力的非電離電場(chǎng)，所述電離棒接收非電離氣體流，排出污染物氣體流使其遠(yuǎn)離所述電荷中和目標(biāo)，接收足夠促使在正電性電離電極上電暈放電的正電性電離電位，以及接收足夠促使在負(fù)電性電離電極上電暈放電的負(fù)電性電離電位，所述電離棒包括 至少ー個(gè)氣體通道，所述氣體通道用于接收所述非電離氣體流并引導(dǎo)所述清潔電離氣體流趨向所述電荷中和目標(biāo)； 至少ー個(gè)排出通道，所述排出通道排出來自所述電離棒的污染物氣體流并使其遠(yuǎn)離所述電荷中和目標(biāo)； 至少ー個(gè)正極殼體組件，包括 正極殼體，其具有與所述氣體通道氣體連通的孔ロ，這樣一部分所述非電離氣體流進(jìn)入所述正極殼體； 至少ー個(gè)具有尖端的正電性電離電極，所述正電性電離電極可產(chǎn)生等離子體區(qū)域，所述等離子體區(qū)域含離子和污染物副產(chǎn)品，為響應(yīng)所述正電性電離電位的應(yīng)用，所述正電性電離電極被設(shè)置在所述正極殼體內(nèi)，這樣所述尖端自所述殼體孔ロ處凹入一定距離，所述距離大體上相當(dāng)于所述等離子體區(qū)域的尺寸，憑借此至少很大一部分產(chǎn)生的離子移入所述非電離氣體流，從而形成清潔電離氣體流，所述清潔電離氣體流通過所述非電離電場(chǎng)被引導(dǎo)趨向所述電荷中和目標(biāo)；以及 至少ー個(gè)排出ロ，所述排出ロ與所述排出通道和所述殼體氣體連通，在所述正極殼體內(nèi)鄰近所述孔ロ處產(chǎn)生氣壓，所述氣壓低于在所述正極殼體外部鄰近所述孔ロ的非電離氣體流的氣壓，憑借此一部分所述非電離氣體流流入所述正極殼體內(nèi)，并使至少很大一部分所述污染物副產(chǎn)品涌入由所述排出通道排出的所述污染物氣體流中； 至少ー個(gè)負(fù)電性殼體組件,包括 負(fù)電性殼體，所述負(fù)電性殼體具有與所述氣體通道氣體連通的孔ロ，這樣一部分所述非電離氣體流進(jìn)入所述負(fù)極殼體內(nèi)； 至少ー個(gè)負(fù)電性電離電極，所述負(fù)電性電離電極具有尖端，所述負(fù)電性電離電極可產(chǎn)生等離子體區(qū)域，所述等離子體區(qū)域含離子和污染物副產(chǎn)品，為響應(yīng)所述負(fù)電性電離電位的應(yīng)用，所述負(fù)電性電離電極被設(shè)置在所述負(fù)極殼體內(nèi)，這樣所述尖端自所述殼體孔ロ處凹入一定距離，所述距離大體上相當(dāng)于所述等離子體區(qū)域的尺寸，憑借此至少很大一部分產(chǎn)生的離子移入所述非電離氣體流，從而形成清潔電離氣體流，所述清潔電離氣體流通過所述非電離電場(chǎng)引導(dǎo)趨向所述電荷中目標(biāo)； 至少ー個(gè)排出ロ，所述排出ロ與所述排出通道和所述殼體氣體連通，所述負(fù)極殼體內(nèi)鄰近所述孔ロ處產(chǎn)生氣壓，所述氣壓低于所述負(fù)極殼體外鄰近所述孔ロ的所述非電離氣體流的氣壓，憑借此一部分所述非電離氣體流流入所述負(fù)極殼體內(nèi)并使至少很大一部分所述污染物副產(chǎn)品涌入由所述排出通道排出的所述污染物氣體流中。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的電離棒，進(jìn)ー步包括多對(duì)正、負(fù)極殼體組件，其中所述正、負(fù)極殼體組件設(shè)置為每隔ー個(gè)殼體組件為負(fù)極殼體組件，并且全部所述殼體孔ロ至少大體上面向所述電荷中和目標(biāo)。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的電離棒，其特征在于，所述氣體通道還包括多個(gè)噴嘴，所述噴嘴設(shè)置于相鄰殼體組件之間，所述非電離氣體通過所述噴嘴可被引導(dǎo)趨向所述電荷中和目標(biāo)，從而促使所述清潔電離氣體流直接趨向所述電荷中和目標(biāo)。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的電離棒，還包括 正電性導(dǎo)電總線，其電連接至所述多個(gè)正電性電離電極，所述正電性導(dǎo)電總線用于接收所述正電性電離電位，并提供所述正電性電離電位至所述多個(gè)正電性電離電極；以及負(fù)電性導(dǎo)電總線，其電連接至所述多個(gè)負(fù)電性電離電極，所述負(fù)電性導(dǎo)電總線用于接收所述負(fù)電性電離電位，并提供所述負(fù)電性電離電位至所述多個(gè)負(fù)電性電離電極。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的電離棒，其特征在干， 所述排出通道還包括電絕緣表面；和 所述正、負(fù)電性總線的至少ー個(gè)設(shè)置在所述排出通道的所述電絕緣表面上。
30.根據(jù)權(quán)利要求25所述的電離棒，其特征在干， 所述電離棒還包括正電性導(dǎo)電總線，其用于接收所述正電性電離電位； 所述正電性電離電極包括錐形銷，且在所述錐形銷的自由端處的頂端包含尖角；以及所述排出ロ包括導(dǎo)電空心套，所述錐形銷安置在所述導(dǎo)電空心套內(nèi)，且所述導(dǎo)電空心套與所述正電性導(dǎo)電總線電連接，這樣所述正電性電離電位通過所述排出口和所述正電性總線可應(yīng)用于所述錐形銷。
31.根據(jù)權(quán)利要求25所述的電離棒，其特征在于，至少很大一部分污染物副產(chǎn)品為氣體且通過所述排出ロ排出，所述污染物副產(chǎn)品是從由臭氧和氮氧化物組成的混合物中被挑選出的。
32.根據(jù)權(quán)利要求25所述的電離棒，其特征在干， 所述負(fù)電性電離電極包括錐形銷，所述錐形銷的自由端處的頂端包含尖角；所述負(fù)電性殼體孔口大體呈圓形并具有一定直徑；以及 所述負(fù)電性殼體孔口的直徑與所述凹入距離之比介于大約O. 5和大約2. O之間。
33.根據(jù)權(quán)利要求25所述的電離棒，其特征在于， 制成所述負(fù)電性電離電極的材料選自由金屬導(dǎo)體、非金屬導(dǎo)體、半導(dǎo)體、單晶硅和多晶硅組成的混合物；以及 所述負(fù)電性排出口與低壓源相連通，并在所述負(fù)極殼體內(nèi)每分鐘提供范圍在1-20升的氣體流，從而排出至少很大一部分污染物副產(chǎn)品。
34.根據(jù)權(quán)利要求25所述的電離棒，其特征在于，所述正、負(fù)極殼體組件沿所述電離棒設(shè)置，這樣 適用于所述正電性電離電極的所述電離電位將非電離電場(chǎng)強(qiáng)加在所述負(fù)極殼體組件的等離子體區(qū)域上，所述電場(chǎng)足以促使至少很大一部分負(fù)離子移入所述非電離氣體流；以及 適用于所述負(fù)電性電離電極的所述電離電位將非電離電場(chǎng)強(qiáng)加在所述正極殼體組件的等離子體區(qū)域上，所述電場(chǎng)足以促使至少很大一部分正離子移入所述非電離氣體流。
35.根據(jù)權(quán)利要求25所述的電離棒，所述電離棒包括至少一個(gè)非電離電極，其用于在所述等離子體區(qū)域內(nèi)疊加所述非電離電場(chǎng)，促使至少很大一部分離子移動(dòng)通過所述殼體孔口并移入被引導(dǎo)趨向所述電荷中和目標(biāo)的所述非電離氣體流。
全文摘要
清潔電暈電離棒將污染物副產(chǎn)品從電暈產(chǎn)生的離子中分離，可通過形成具有氣壓的非電離氣體流，且其被引導(dǎo)趨向電荷中和目標(biāo)的具有吸引力的非電離電場(chǎng)，也可通過形成具有離子和污染物副產(chǎn)品的等離子體區(qū)域，其中所述氣壓足夠低于非離子氣體流阻止污染物副產(chǎn)品移入非電離氣體流的氣壓。電離棒可位于離電荷中和目標(biāo)足夠近的位置，這樣電荷中和目標(biāo)的非電離電場(chǎng)促使至少很大一部分的離子移入非電離氣體流并作為清潔電離氣體流趨向電荷中和目標(biāo)。
文檔編號(hào)B01J19/08GK102844108SQ201180019006
公開日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2011年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月11日
發(fā)明者彼得·格夫特 申請(qǐng)人:伊利諾斯工具制品有限公司