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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Auf-,
Um- oder Entladung durch Ionen, bei welchem die Produktion der Ionen
außerhalb des
eigentlichen Neutralisationsbereiches in einem Ionenerzeugungsbereich
stattfindet. Als Neutralisationsbereich wird dabei allgemein der
Bereich bezeichnet, in welchem die Auf-, Um- oder Entladung der
aufzuladenden, umzuladenden oder zu entladenden Substanzen oder
Gegenstände
durch die Ionen erfolgt.
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Das
Verfahren und eine Vorrichtung dienen dabei insbesondere der Auf-,
Um- oder Entladung von gasgetragenen Partikeln, insbesondere in
einen diffusionsbasierten bipolaren Gleichgewichtszustand, und dabei
insbesondere zur Aerosolauf- oder Aerosolumladung in den definierten
Ladungszustand der bipolaren Diffusionsaufladung (Neutralisation nach
Fuchs /1/).
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Technische
Aerosole in der Industrie und Forschung weisen oft eine mittlere
bis hohe elektrische Ladung auf. Die elektrische Neutralisation
ermöglicht
neben dem Abbau der Nettoladung die Herstellung von Aerosolen definierten
Ladungszustandes. Vor allem in der Forschung und in der Messtechnik
(DMA) kann dies eine unumgängliche
Voraussetzung sein. Zusätzlich
kann mit Hilfe der Neutralisation die Wahrscheinlichkeit von elektrischen
Entladungen oder Staubexplosionen reduziert und z. B. einer verstärkten Abscheidung
in Rohren und Anlagenteilen entgegengewirkt werden.
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Bekannte
Aerosol-Neutralisatoren basieren auf radioaktiven Quellen oder auf
einer oder mehreren Corona-Entladungen.
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Radioaktive
Präparate
produzieren aufgrund des radioaktiven Zerfalls Strahlung, die im
Aerosolraum gleiche Anzahlen an Anionen und Kationen erzeugt. Die
Gasionen laden anschließend
das Aerosol in den theoretisch gut beschreibbaren Ladungszustand
der bipolaren Diffusionsaufladung auf.
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Die
Anwendung radioaktiver Quellen ist, abgesehen von der Beachtung
sicherheitstechnischer Aspekte, sehr einfach. Eine Einstellung oder
Nachregelung muss bei ordnungsgemäßer Auslegung nicht vorgenommen
werden. Allerdings ist der Anwendungsbereich radioaktiver Quellen
beschränkt,
einige Nachteile sind:
- • Die sicherheitstechnischen
Anforderungen an den Anwender der radioaktiven Quelle sind hoch.
- • Es
können
nur kleine Aerosol-Volumenströme
(< 150 l/min) neutralisiert
werden.
- • Die
Neutralisation in den Gleichgewichtszustand nach Fuchs kann nur
für recht
kleine Aerosolkonzentrationen und geringe Anfangsladungen erfolgen.
- • Die
Kosten sind sehr hoch.
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Die
Neutralisatoren auf Basis der Corona-Entladung sind grundsätzlich in
der Lage, größere Volumenströme, höhere Konzentrationen
und höhere Anfangsladungen
des Aerosols zu bewältigen.
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Romay
et al. sprechen von drei Problemen bei der Neutralisation mit Corona-Entladungen /2/:
- • ungleiche
Produktionsraten von positiven und negativen Ionen
- • Ozonproduktion
- • Partikelproduktion
durch Sputtern oder chemische Reaktionen
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In
den meisten Fällen
erfolgt die Ionenproduktion dabei außerhalb des Aerosolraumes,
da der Aerosolraum in diesem Fall feldfrei bleibt und eine Abscheidung
von Partikeln durch Wanderung im elektrischen Feld so verhindert
wird. In diesem Fall werden die benötigten Ionen in einem getrennten Prozessraum
produziert und dann mit Hilfe eines sauberen Trägergasstroms in den feldfreien
Aerosolraum eingetragen (z. B. Romay et al. /2/, Zamorani et al.
/3/, Adachi et al. /4/). Die Verdünnung des Aerosols ist dabei
ungewollt, zusätzlich
geht der Großteil der
Gasionen durch Abscheidung an den Wänden und Rekombination verloren.
Die daraus entstehende Notwendigkeit einer Überproduktion an Gasionen erhöht auch
den Ozoneintrag.
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Apparaturen,
die mit elektrischen Entladungen direkt im Aerosolraum arbeiten,
wurden von Hinds /5/, Gutsch /6/ und Stommel /7/ entwickelt.
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Die
Apparaturen von Hinds und Gutsch erreichen jedoch nur das Ziel einer
Ladungsreduktion oder der Aufladung in einen undefinierten bipolaren Ladungszustand.
Für keine
der beiden genannten Vorrichtungen konnte eine Auf- oder Umladung
des Aerosols in das diffusionsbasierte Ladungsgleichgewicht beobachtet
werden. Zusätzlich
konnte eine merkbare Abscheidung nicht verhindert werden.
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Eine
Apparatur, die bei geringer Ozonproduktion und ohne Verdünnung des
Aerosols ein nicht oder nur gering netto geladenes Aerosol in den
Zustand der bipolaren Diffusionsaufladung überführen kann, wurde durch Stommel
/7/ entwickelt. Sie arbeitet mit einer Corona-Entladung wechselnder
Polarität direkt
im Aerosolraum. Probleme mit statischen Aufladungen der großteils aus
Kunststoff bestehenden Konstruktion führen hier, mit Blick auf die
messtechnische Verwertung des Verfahrens, teilweise zu nicht zufriedenstellenden
Neutralisationsergebnissen.
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Die
bisher entwickelten elektrischen Verfahren sind damit nur in der
Lage einen makroskopisch neutralen Ladungszustand zu erreichen und/oder
reagieren empfindlich auf bestimmte Stoffe in der Gasphase und Verschmutzungen,
sodass zumindest ein erheblicher Regelaufwand erforderlich ist,
um den gewünschten
Ladungszustand einzustellen. Dadurch entstehen einerseits erhebliche
Kosten und andererseits eine teils nicht ausreichende Zuverlässigkeit
der Systeme.
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Der
Eintrag positiver und negativer Ladungsträger findet in den elektrischen
Systemen räumlich oder
zeitlich getrennt statt. Daher haben Ionenmobilitäten und
Leitfä higkeiten
von Oberflächen,
die mit der Raumladung in Kontakt stehen, einen erheblichen Einfluß auf das
Neutralisationsergebnis.
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Des
weiteren besteht bei elektrischen Verfahren, bei denen das Aerosol
mit den Elektroden in Berührung
steht, Gefahr durch die verwendete Hochspannung.
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In
DE 199 09 333 A1 werden
ein Gerät
und ein Verfahren zum Neutralisieren geladener Teilchen beschrieben.
Ein Neutralisieren geladener Teilchen beinhaltet das Vorsehen eines
Neutralisiergehäuses mit
einer sich zwischen einem Einlaß und
einem Auslaß des
Neutralisiergehäuses
erstreckenden Längsachse.
Ein Strom von Ionen mit einer ersten Polarität wird in den Einlaß des Neutralisiergehäuses für eine vom
Einlaß zum
Auslaß parallel
zur Längsachse
verlaufende Strömung
eingeführt.
Ein Strom von Ionen mit einer der ersten Polarität entgegengesetzten zweiten
Polarität
wird so gelenkt, daß er
parallel zur Längsachse
des Neutralisiergehäuses
zum Einlaß hin
strömt,
wobei dieser zum Neutralisieren der geladenen Teilchen dient. Eine
Elektrodenkonfiguration ist in der Lage, innerhalb des Neutralisiergehäuses ein
elektrisches Feld zu erzeugen, das zum Lenken eines Stroms von Ionen
derart dient, daß sie
parallel zur Längsachse
des Neutralisiergehäuses
zum Einlaß hin
strömen.
Das Neutralisiergerät
liefert eine Strömung
von durch ein elektrisches Feld gelenkten Ionen. Die Strömung der
Ionen verläuft
der Strömung der
geladenen Teilchen/Tröpfchen
der Entladung entgegen.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren sowie eine Vorrichtung
zur Auf-, Um- oder Entladung durch Ionen zu schaffen, insbesondere
um die geschilderten Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden.
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Die
erfindungsgemäße Aufgabe
wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch
1 und eine Vorrichtung gemäß Anspruch
35 gelöst
und ergibt sich durch die Erzeugung der Ionen außerhalb des Aerosolraums, in
Kombination mit einer oszillierenden Strömung. Vorteilhafterweise erfolgt
die Erzeugung der Ionen dabei mittels einer elektrischen Entladung.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die
vorliegende Erfindung ermöglicht
es dabei, ein Verfahren zu schaffen, bei dem Gasionen beider Polaritäten – vorteilhafterweise
mit Hilfe hoch- bzw. höchstfrequenter
elektrischer Entladungen – gleichzeitig
hergestellt und ohne Verwendung eines Trägergases sehr schnell in den
Aerosolraum transportiert werden.
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In
der vorliegenden Erfindung wird vorteilhafterweise ein Plasma verwendet,
um zunächst
gleiche Mengen positiver und negativer Ladungsträger zu erzeugen, welche dann
mittels einer oszillierenden Strömung
in den Neutralisationsraum eingebracht werden. Insbesondere wird
dabei ein hochfrequentes Plasma in Kombination mit einer oszillierenden
Strömung
verwendet.
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Mit
der Vorrichtung kann so die Aufladesituation in radioaktiven Aufladern
bestmöglich
nachgestellt werden. Es kann damit auch auf nicht-radioaktivem Weg
eine Umladung des Aerosols in den diffusionsbasierten Gleichgewichtszustand
erfolgen.
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Erfindungsgemäß werden
die genannten Aufgaben weiterhin durch eine günstige Entladungsführung, Strömungserzeugung
und -führung,
Elektrodengestaltung und Geometrie des Neutralisators gelöst.
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Die
vorliegende Erfindung wird nun anhand von Zeichnungen und Ausführungsbeispielen
näher beschrieben.
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Dabei
zeigen:
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Die 1 und 2:
eine Prinzipdarstellung der Erzeugung einer erfindungsgemäßen oszillierenden
Strömung,
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3:
ein erstes Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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4:
ein zweites Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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5:
ein drittes Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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6:
ein viertes Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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7:
ein fünftes
Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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8:
ein sechstes Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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9:
ein siebtes Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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10:
ein achtes Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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11:
ein neuntes Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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12:
ein zehntes Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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13:
ein elftes Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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14:
ein Diagramm, welches die Aufladung von Aerosolen gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren
zeigt, und
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15:
eine Prinzipdarstellung eines SMPS-Systems.
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In
einem abgeschlossenen, zum Aerosol hin einseitig offenen Ionenerzeugungsraum
wird eine Gasentladung in Form eines Hoch- oder Höchstfrequenzplasmas
erzeugt. Die so erzeugten Ionen werden mit Hilfe einer oszillierenden
Strömung
in den Neutralisationsraum getragen, wo eine intensive Vermischung
der Ionenwolke mit dem zu behandelnden Aerosol erfolgt. In den 1 und 2 ist
dieser Vorgang dargestellt. Bei der Zündung des Plasmas (1)
wird durch das untere Plasma 71 eine Gasexpansion verursacht,
in Folge derer die Ionen, die im oberen Plasma 61 erzeugt
wurden, aus dem Ionenerzeugungsvolumen ausgetragen werden. Wird das
Plasma abgeschaltet, strömt
Gas aus dem Neutralisationsvolumen zurück in das Ionenerzeugungsvolumen
(2).
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Da
die Ionenproduktion und Partikelumladung räumlich getrennt stattfinden
und die Partikelumladung daher in einem quasi feldfreien und mit geerdeten
Wänden
umgebenen Raum erfolgt, wird die Umladungssituation in Neutralisatoren,
die mit radioaktiven Quellen arbeiten, gut nachgestellt. Die Ionenbewegung
wird durch Raumladung, Diffusion und Konvektion dominiert.
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Wegen
des Ionentransports mittels einer oszillierenden Strömung erfolgt
keine Verdünnung
des Aerosols. Die oszillierende Strömung sorgt gleichzeitig für eine schnelle
Vermischung des Aerosols mit dem ionenangereicherten Gas aus dem
Ionenerzeugungsraum.
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Die
Aufenthaltszeit des Aerosols im Neutralisator ist mit Werten zwischen
1 und 5 Sekunden sehr klein und erlaubt damit nur vernachlässigbar
kleine Diffusionsverluste und Agglomerationseinflüsse. Die Partikelgrößenverteilung
des Aerosols bleibt somit erhalten.
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Durch
günstige
Entladungsführung
und Geometrie des Neutralisators, insbesondere im Hinblick auf einen
sehr schnellen Ionentransport in das Neutralisationsvolu men, können Transportverluste
an Ionen und Nachladungseffekte aufgrund der entstehenden UV-Strahlung
minimiert beziehungsweise verhindert werden.
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Eine
Nutzung der UV-Strahlung zum Abbau starker Nettoladungen mittels
Photoeffekt ist bei geeigneter Aorosolführung möglich.
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Die
Ozon- und Stickoxidproduktion sollen durch eine effiziente Nutzung
der produzierten Ionen möglichst
gering gehalten werden. Eine günstige Auslegung
des Neutralisators in Bezug auf schnelle Vermischung der ausgestoßenen Ionenwolke
mit dem Aerosol hat durch Verlangsamung der Ionenrekombination eine
gute Ausnutzung der produzierten Ionen zufolge.
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Eine
Regelung der Konzentrationen von positiven und negativen Ionen,
wie sie bei anderen nicht-radioaktiven Verfahren erfolgt, ist nicht
erforderlich, weil der isolierend begrenzte Ionenerzeugungsraum
praktisch nur von gasgetragenen Ladungsträgern verlassen werden kann.
Die Ladungsträger
liegen im Gleichgewichtszustand des Systems in Form einer bipolaren
Raumladung vor.
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Die
Ionenproduktion kann über
die (mittlere) Leistung der Entladung gesteuert werden, der Ionentransport über die
Amplitude und die Frequenz der oszillierenden Strömung. Damit
ist eine Anpassung der Ionenkonzentration im Neutralisationsvolumen an
den Aerosolvolumenstrom und die Partikelkonzentration prinzipiell
möglich.
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Eine
Maßstabsvergrößerung ist
für eine
gewählte
Geometrie nur in geringem Maße
möglich. Aufgrund
der sehr einfachen und kostengünstigen Möglichkeiten,
dieses Verfahren umzusetzen, bietet sich hier eine Parallel- oder
Reihenschaltung einzelner Neutralisationsvolumina an.
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Erste
Versuche mit Partikeln zwischen 30 und 300 nm zeigten, dass die
entwickelte Apparatur nach 3 auch für Aerosole
mit starker Nettoladung gut in der Lage ist, die Aufladung in den
diffusionsbasierten Gleichgewichtszustand nachzubilden (14).
Der Abbau stark positiver oder negativer Nettoladungen ist also
möglich.
Für die
Messung wurde die neuartige Vorrichtung an Stelle der zur Neutralisation
vorgesehenen radioaktiven Kr85 Quelle in dem SMPS-System der Firma
TSI eingebaut (15).
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Die
Abscheidung im Neutralisator ist sehr gering und behindert eine
korrekte Funktionsweise auch dann nicht, wenn eine Partikelablagerung
im Ionenerzeugungsraum stattfindet.
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Erfindungsgemäß werden
die aufgeführten Effekte
durch die Kombination der folgenden Schritte besonders effektiv
genutzt:
- 1. Positive und negative Ladungsträger werden gleichzeitig,
bevorzugt durch ein VHF-Plasma (z. B. ein Mikrowellenplasma), in
einem mit dem Neutralisationsvolumen in Verbindung stehenden, aber
praktisch nicht vom Aerosol durchströmten Ionenerzeugungsvolumen
(z. B. in einem einseitig verschlossenen Glasröhrchen) hergestellt.
- 2. Die Ladungsträger
werden mittels einer oszillierenden Strömung in den feldfreien Neutralisationsraum
befördert.
- 3. Die Entladung wird so moduliert, dass eine Ionenproduktion
vornehmlich oder ausschließlich dann
erfolgt, wenn die oszillierende Strömung so gerichtet ist, dass
ein Ladungseintrag in das Neutralisationsvolumen erfolgt.
- 4. Der Neutralisationsraum ist so gestaltet, dass der Impulseintrag
durch die oszillierende Strömung
zu einer schnellen Vermischung des Aerosols mit der ionenangereicherten
Strömung
führt.
- 5. Das Aerosol wird während
der Durchströmung des
Neutralisators mehreren Ioneneintragsvorgängen ausgesetzt.
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Es
ist weiterhin denkbar, dass die vom Plasma emittierte UV-Strahlung
Ionen im Neutralisationsraum erzeugt, die an der Neutralisation
beteiligt sind.
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Der
Neutralisationsraum kann elektrisch leitfähige Wände haben, sodass überschüssige Ladungsträger durch
das Raumladungsfeld zur Wand transportiert werden und abfließen können.
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Die
Entladung kann dabei selbst als Quelle der oszillierenden Strömung dienen.
Es ist aber auch denkbar, eine oszillierende Strömung über einen Lautsprecher oder ähnliches
zu erzeugen.
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Die
Erfindung ermöglicht
neben der Aerosolneutralisation auch die Neutralisation statischer
Ladungen auf Objekten aller Art, die der ionisierten Strömung ausgesetzt
werden. Daneben kann die Erfindung auch einfach als „Synthetic
Jet" oder Schallgenerator
mit sehr kleinen Abmessungen verwendet werden.
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3 zeigt
einen typischen Aufbau der Vorrichtung. In einen Mikrowellenhohlleiter 1 ist
durch eine Öffnung
ein einseitig geschlossenes Röhrchen aus
einem dielektrischen Material 31 eingelassen, welches das
Ionenerzeugungsvolumen darstellt. Die verschlossene Seite des Röhrchens
befindet sich dabei im Hohlleiter, die offene Seite im Neutralisationsvolumen 21.
Im Röhrchen
befindet sich ein feldverstärkendes
Element 41 aus einem Material hoher Dielektrizitätskonstante.
Bei eingeschalteter Energiezufuhr bildet sich im Röhrchen am
oberen und unteren Ende des feldverstärkenden Elements 6, 61 (1)
und 7, 71 (1) ein Plasma
aus. Das untere Plasma 71 (1) erzeugt
dabei eine Druckwelle, mittels der die Ionen des oberen Plasmas 61 (1) gemäß 62 (1)
in den Neutralisationsraum 21 transportiert werden. Wird
die Energieversorgung abgeschaltet kühlt sich das Gas im Inneren
des Röhrchens
schnell ab. Es strömt
Gas gemäß 62 (2) aus
dem Neutralisationsraum 21 in das Röhrchen 31. Ein ständiges Ein-
und Ausschalten z. B. durch eine getaktete Entladung führt wegen
des kleinen Durchmessers des dielektrischen Röhrchens 31 aufgrund einer
nichtlinearen Schallausbreitung zu einer oszillierenden Strömung („Synthetic
Jet"), mittels der
die Ionen aus dem Röhrchen 31 in
den Neutralisationsraum 21 befördert und mit dem Aerosol vermischt werden
(1; 2).
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Der
Taktfrequenz und dem Taktverhältnis sind
lediglich schaltungstechnische Grenzen gesetzt. Taktfrequenzen vom
Einzelpuls bis zu mehreren 10 kHz lassen sich problemlos einstellen.
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4 stellt
eine Vorrichtung dar, in der das Neutralisationsvolumen 22 so
gestaltet ist, dass der Aerosolstrom koaxial mit der oszillierenden
Strömung
verläuft.
Au ßerdem
ist ein feldmodulierendes Element 5 dargestellt, mit welchem
die räumliche Verteilung
des unteren Plasmas 7 beeinflusst wird.
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In 5 ist
eine Vorrichtung mit tangentialem Aerosoleintritt und axialem Aerosolaustritt
in das Neutralisationsvolumen, ähnlich
einem Zyklon, 23 zu sehen. Die Begrenzung des Ionenerzeugungsvolumens 32 ist
hier durch eine kugelförmige
Auswölbung im
unteren Teil so gestaltet, dass die von dem intermittierend gezündeten Plasma
erzeugte Schallwelle resonant im Ionenerzeugungsvolumen schwingt.
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In 6 ist
am unteren Ende des feldverstärkenden
Elements 42 eine Kugel angebracht, die, wie das feldmodulierende
Element 5, ebenfalls der Modulation des elektrischen Feldes
dient.
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Eine
Vorrichtung, bei der das feldverstärkende Element 43 mittels
einer Spule auf die Resonanzfrequenz der elektromagnetischen Welle
eingestellt wird, ist in 7 abgebildet. Dies bietet sich
insbesondere bei der Verwendung niedriger Frequenzen an, um die
Baugröße klein
zu halten. Desweiteren ist das Neutralisationsvolumen 21 mit
einer elektrisch leitfähigen
Beschichtung aus einem Material mit hoher Austrittsarbeit 9 versehen,
um störende
Ladungsträgererzeugung
durch den Photoeffekt zu verhindern.
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8 stellt
eine Vorrichtung dar, in der das feldverstärkende Element als Beschichtung
auf das dieelektrische Röhrchen 44 aufgebracht
ist. In Kombination mit dem feldmodulierenden Element 5 und der
Wand des Neutralisationsvolumens bilden sich hier Hohlkathodenanordnungen
für die
Erzeugung der beiden Plasmen in den Bereichen 6 und 7.
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9 zeigt
eine Vorrichtung, bei der der für den
Ionentransport erforderliche Schall nicht durch ein Plasma 7 erzeugt
wird, sondern mittels eines Lautsprechers 11. Die Intensitäten der
Wechselströmung
und des Plasmas können
so hier unabhängig voneinander
eingestellt werden.
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Eine
Vorrichtung, bei der ein unerwünschter Photoeffekt
im Neutralisationsvolumen 22 verhindert werden kann, ist
in 10 dargestellt. Durch den Knick im dieelektrischen
Röhrchen 35 trifft
im Plasma erzeugtes Licht auf die Wand des dieelektrischen Röhrchens
und gelangt somit nicht in das Neutralisationsvolumen 22.
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Eine
Vorrichtung in Sondenform ist in 11 zu
sehen. Die elektromagnetische Welle wird über ein Koaxialkabel 9 zum
Ionenerzeugungsvolumen geführt.
Die Ein kopplung der elektromagnetischen Welle erfolgt über die
Abschirmung des Koaxialkabels und das feldmodulierende Element 52 welches mit
dem inneren Leiter des Koaxialkabels verbunden ist.
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Eine
Vorrichtung in Helikaltopfkreisbauweise ist in 12 abgebildet.
Die elektromagnetische Welle wird hier durch ein Koaxialkabel zugeführt und induktiv
gekoppelt. In das elektrisch leitfähige Gehäuse des Topfkreises ist ein
Röhrchen
aus einem dieelektrischen Material 31 eingelassen. Zwischen dem
feldmodulierenden Element 5 und dem freien Ende des elektrisch
leitfähigen
Innenleiters 45 entsteht ein kapazitiv gekoppeltes Plasma
bei 7, welches die Wechselströmung erzeugt. Im Spulenteil, am
offenen Ende des dielektrischen Röhrchens 6, werden
in einem induktiv gekoppelten Plasma die für Neutralisation zur Verfügung stehenden
Ionen erzeugt. Der Innenraum des Topfkreises 10 kann mit
einem Dielektrikum gefüllt
werden.
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Die
in 13 dargestellte Vorrichtung stellt eine topfkreisähnliche
Anordnung dar. In einem elektrisch leitfähigen Gehäuse 8 befindet sich
ein beidseitig offenes, dielektrisches Röhrchen 33, in dem
sich ein feldverstärkendes
Element 46 befindet. Im Betrieb bilden sich an den beiden
Enden des feldverstärkenden
Elements bei 6 Plasmen aus, die die Ionen für die Neutralisation
zur Verfügung
stellen. Das dielektrische Röhrchen
ist seiner Mitte von einem feldmodulierenden Element 53 umgeben,
das mit dem Innenleiter eines Koaxialkabels 9 verbunden
ist. Diese Konstruktion zur Einspeisung der elektromagnetischen
Welle dient gleichzeitig als Halterung für das dielektrische Röhrchen.
Zwischen dem feldmodulierenden Element 53 und dem feldverstärkenden Element 46 bildet
sich bei 7 das Plasma aus, das zur Erzeugung der Wechselströmung erforderlich
ist. Der Innenraum des Topfkreises 10 stellt hier gleichzeitig das
Neutralisationsvolumen dar. Das Aerosol kann über geeignete Öffnungen
in den Topfkreis ein- und ausströmen.
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Als
zu verwendende Frequenzen für
das plasmaerzeugende Feld kommen aus praktischen Gründen insbesondere
die ISM-Frequenzen 6765 kHz bis 6795 kHz, 13553 kHz bis 13567 kHz,
26957 kHz bis 27283 kHz, 40,66 MHz bis 40,70 MHz, 433,05 MHz bis
434,79 MHz, 902 MHz bis 928 MHz, 2400 MHz bis 2500 MHz, 5725 MHz
bis 5875 MHz, 24 GHz bis 24,25 GHz, 61 GHz bis 61,5 GHz, 122 GHz bis
123 GHz, 244 GHz bis 246 GHz in Betracht. Prinzipiell kann aber
auch mit anderen, auch niedrigeren Frequenzen gearbeitet werden.
- /1/ Fuchs, N., On the stationary charge distribution
an aerosol particles in a bipolar ionic atmosphere, Geofis. Pura
Appl., Vol. 56, 1963, pp. 185–192
- /2/ Romay, F., Liu, B., Pui, D., A sonic jet corona ionizer
for electrostatic discharge and aerosol neutralization, Aerosol
Sci. Tech., Vol. 20, 1994, pp. 31–41
- /3/ Zamorani, E., Ottobrini, G., Aerosol particle neutralization
to Boltzmann's equilibrium
by AC corona discharge, J. Aerosol Sci., Vol. 9, 1978, pp. 31–39
- /4/ Adachi, M., Pui, D., Liu, B., Aerosol charge neutralisation
by a corona ionizer, Aerosol Sci. Tech., Vol. 18, 1993, pp. 48–58
- /5/ Hinds, W., Kennedy, N., An ion generator for neutralizing
concentrated aerosols, Aerosol Sci. Tech., Vol. 22, 2000, pp. 214–220
- /6/ Gutsch, A., Agglomeration feinster gasgetragener Partikel
unter dem Einfluss elektrischer Kräfte, Dissertation, Universität Fridericiana
Karlsruhe, 1995
- /7/ Stommel, Y. G., Neutralisation submikroner Aerosole durch
hochfrequente Corona-Entladung. Dissertation, Brandenburgische Technische
Universität Cottbus,
2006
-
- 1
- Mikrowellenhohlleiter
- 21
- Neutralisationsraum – Aerosolströmung senkrecht
zur Wechselströmung
- 22
- Neutralisationsraum – Aerosolströmung parallel
zur Wechselströmung
- 23
- Neutralisationsraum – Aerosolströmung tangential
zur Wechselströmung
- 31
- Dielektrisches
Röhrchen
- 32
- Dielektrisches
Röhrchen
mit akustischem Resonator
- 33
- Dielektrisches
Röhrchen
beidseitig offen
- 34
- Dielektrisches
Röhrchen
mit Ankopplung an einen Lautsprecher
- 35
- Dielektrisches
Röhrchen
mit Knick
- 41
- Stabförmiges,
feldverstärkendes
Element
- 42
- Stabförmiges,
feldverstärkendes
Element mit Endkugel
- 43
- Stabförmiges,
feldverstärkendes
Element mit Spule
- 44
- Feldverstärkendes
Element in Form einer Beschichtung im dielektrischen Röhrchen
- 45
- Feldverstärkendes
Element mit Spule bei Topfkreiskonfiguration
- 46
- Stabförmiges,
feldverstärkendes
Element bei Topfkreiskonfiguration
- 5
- Feldmodulierendes
Element
- 52
- Feldmodulierendes
Element, welches gleichzeitig zur Energieeinkopplung verwendet wird
- 53
- Feldmodulierendes
Element, welches gleichzeitig zur Energieeinkopplung verwendet wird
- 6
- Ort
des oberen Plasmas
- 60
- Oberes
Plasma (aus)
- 61
- Oberes
Plasma (ein)
- 62
- Strömung am
offenen Rohrende
- 7
- Ort
des unteren Plasmas
- 70
- Unteres
Plasma (aus)
- 71
- Unteres
Plasma (ein)
- 8
- elektrisch
leitfähige
Wand
- 9
- koaxiale
Leitung
- 10
- Innenraum
des Topfkreises
- 11
- Lautsprecher