DE19643925A1 - Vorrichtung zur Erzeugung einer Gasentladung mit schnellen Spannungsanstiegen und hohen Leistungsflüssen - Google Patents

Description

Beschreibung der Erfindung

Barrierenentladungen entstehen durch Anlegen einer Wechselspannung an zwei Elektroden, von denen mindestens eine von einer isolierenden Schicht bedeckt ist. Befindet sich ein Gas bei einem Druck von etwa einem Bar zwischen den Elektro­ den, so findet oberhalb einer gewissen Zündfeldstärke ein elektrischer Durchschlag in Form vieler einzelner Mikroentladungen (auch Entladungsfilamente genannt) statt. Diese einzelnen Mikroentladungen erfolgen nach Stand der Technik wesent­ lich schneller (typisch Nanosekunden) als durch den Wechselspannungsgenerator Leistung nachgeliefert werden kann (typisch Milli- bis Mikrosekunden). Dadurch entstehen die Mikroentladungen zeitlich nacheinander und sind damit von einander unabhängig. Insbesondere sind dadurch die physikalischen Eigenschaften der Mi­ kroentladungen durch die elektrische Anregung praktisch nicht beeinflussbar. Ge­ genstand dieser Erfindung ist es, durch einen schnellen Spannungsanstieg an den Elektroden und der Gewährleistung eines schnellen Leistungsflusses in die Gasent­ ladung gleichzeitig die Entstehung vieler Mikroentladungen zu ermöglichen. Da­ durch entstehen im Vergleich zur Anregung nach Stand der Technik pro Elektro­ denfläche wesentlich mehr Mikroentladungen, die außerdem durch die gegenseiti­ ge Konkurrenz bereits schneller verlöschen und dadurch andere, für viele plasmachemische Anwendungen günstigere, physikalische Eigenschaften besitzen.

Technische Anwendungsgebiete

Aufgrund der physikalischen Eigenschaften der Barrierenentladung auf der einen Seite und den technologischen Vorteilen gegenüber anderen Plasmaverfahren auf der anderen Seite ist ein breites Anwendungsfeld möglich.

Seit langem wird sie zur plasmachemischen Synthese von Ozon aus Sauerstoff eingesetzt. Neuerdings sind auch schmalbandige UV-Lichtquellen deren Strah­ lungserzeugung auf der Barrierenentladung beruht, auf dem Markt erhältlich. Wei­ terhin kann die Barrierenentladung zur Behandlung von Oberflächen eingesetzt werden, in dem beispielsweise organische Beläge entfernt oder Packstoffe entkeimt werden. Desweiteren können damit auch Funktionsschichten auf Bauteilen abge­ schieden werden. Wegen ihrer starken plasmachemischen Wirksamkeit ist es auch möglich Schadstoffe in Gasen in ungefährliche Verbindungen umzuwandeln, so daß beispielsweise Giftstoffe die bei Produktionsprozessen oder aber auch bei der Verbrennung in Motoren entstehen, unschädlich gemacht werden können.

Stand der Technik

Barrierenentladungen entstehen durch Anlegen einer Wechselspannung an zwei Elektroden, von denen mindestens eine von einer isolierenden Schicht bedeckt ist. Befindet sich ein Gas bei einem Druck von etwa einem Bar zwischen den Elektro­ den, so findet oberhalb einer gewissen Zündfeldstärke ein elektrischer Durchschlag in Form vieler einzelner, von einander unabhängiger Mikroentladungen statt. Der Entladungsaufbau dieser Mikroentladungen erfolgt je nach Bedingungen in weniger als einer Nanosekunde. Sie überbrücken den meistens kleiner 10 Millimeter großen Entladungsspalt in Form vieler zylindrischer, elektrisch leitfähiger Kanäle, die einen Durchmesser von typisch 100 Mikrometer aufweisen. Sie werden daher auch als Entladungsfilamente bezeichnet. Der Stromfluß durch die Filamente führt zur loka­ len Aufladung der isolierenden Schicht und damit zum Absinken der elektrischen Feldstärke im Entladungsspalt. Dadurch verlöschen die Filamente selbständig in wenigen Nanosekunden. Die lokale Aufladung der isolierenden Schicht durch ein einziges Filament ist auf eine Fläche von wenigen Millimetern Durchmessern be­ grenzt. Diese Fläche wird auch Fußpunkt des Filamentes genannt und gibt den na­ türlichen Abstand der einzelnen Filamente im Entladungsspalt vor. Je größer die Fläche des Fußpunktes ist, desto mehr elektrische Ladungen können als Strom durch das Filament fließen. Während des Stromflusses nimmt die Zahl der La­ dungsträger durch Ionisationsprozesse exponentiell zu, die mittlere Energie der La­ dungsträger, insbesondere der Elektronen, jedoch ab. Die Fußpunktgröße beeinflußt daher indirekt in starkem Maße die physikalischen Eigenschaften der Fila­ mente, was sich besonders für Anwendungen der Barrierenentladung zur Erzeugung kurzwelliger UV-Strahlung oder für die plasmachemische Stoffumwand­ lung auswirkt. Beide genannten Anwendungen erfordern nämlich Elektronen mit Energien von ca. 10-15 Elektronenvolt. Solche Energien kommen hauptsächlich am Anfang des Stromflusses durch das Filament vor. Eine in diesem Sinne ideale Bar­ rierenentladung würde also nicht in wenigen Filamenten mit großen Fußpunkten zünden, sondern in vielen dicht beieinanderliegenden, mit kleinen Fußpunkten.

Nach Stand der Technik ist dieser Idealfall nur mit großen Einschränkungen zu er­ reichen. Da an die Elektroden der Barrierenentladung seitens der Generatoren eine im Vergleich zu den Zeitkonstanten bei der Zündung der Filamente nur langsam veränderliche Spannung angelegt wird, entstehen die Filamente daher zeitlich nacheinander, so lange die Spannung zwischen den Elektroden oberhalb der Zünd­ spannung im Gas liegt und noch eine freie Fläche zwischen den Fußpunkten der bereits gezündeten und wieder erloschenen Filamente vorhanden ist. Aufgrund der Unabhängigkeit der Filamente untereinander können sich die Fußpunkte eines je­ den einzelnen ungestört ausdehnen. Der maximale Durchmesser ist lediglich durch einige Randbedingungen bestimmt, die durch den Aufbau der Barrierenentladung vorgegeben werden. In der Literatur /1/ sind einige Varianten beschrieben, mit de­ nen unter starker Einschränkung der technischen Anwendbarkeit ein quasi filament­ freier Betrieb der Barrierenentladung erreicht werden kann, wie z. B. in speziellen Entladungsgasen oder Gasgemischen oder durch spezielle Ausgestaltung des Ent­ ladungsraumes durch Verwendung von feinmaschigen Drahtnetzen anstelle von massiven Metallelektroden. In diesem Betriebsmode werden z. B. bei der Ozonpro­ duktion höhere Effizienzen als im vergleichbaren filamentaren Mode erzielt.

Ein weiterer Weg zu einer quasi homogenen Barrierenentladung besteht darin, die Spannungsanstiegszeit an den Elektroden extrem kurz zu gestalten. Da die Zün­ dung der Gasentladung als statistischer Prozeß selbst eine gewisse Zeit benötigt, wird dadurch eine im Vergleich zum langsamen Spannungsanstieg eine Überspan­ nung am Elektrodensystem erreicht. Dadurch steht den sich ausbildenden Mikro­ entladungen mehr Energie gleichzeitig zur Verfügung, so daß sie sich in gegensei­ tiger Konkurrenz in sehr großer Zahl ausbilden.

Eine solche Vorgehensweise ist in /2/ beschrieben, wo eine Barrierenentladung zur Anregung eines Stickstofflasers eingesetzt wird. Der hohe Leistungsfluß wird mit­ tels eines sogenannten pulsformenden Netzwerkes erreicht, in dem Funkenstrec­ ken als besonders schnelle Schaltelemente verwendet werden. Diese Arbeiten zei­ gen, daß tatsächlich durch die schnelle Anstiegszeit eine gleichzeitige Zündung des Plasmas erreicht werden kann. Für technische Anwendungen ist eine solche Apparatur aufgrund des hohen technischen Aufwandes, der geringen, durch die Funkenstrecken auf ca. 100 Hz begrenzten Wiederholfrequenzen und des niedri­ gen elektrischen Wirkungsgrads von ca. 30% jedoch nicht geeignet. Aufgrund der geringen Pulsfolgefrequenz ist in /2/ jedoch zur Zündung einer homogenen Entla­ dung eine zusätzliche Vorrichtung zur Vorionisation erforderlich.

Vorteilhafter Weise werden in der Technik heute hocheffiziente Schaltgeneratoren für die Barrierenentladungen eingesetzt. Halbleiter-Schaltgeneratoren zur Erzeu­ gung hoher Spannungen sind z. B. in /3/ beschrieben. In diesen Generatoren wird eine Gleichspannung mittels Schaltungen, wie sie aus der Schaltnetzteiltechnik be­ kannt sind, hochfrequent zerhackt und über einen nachgeschalteten Transformator auf für die Zündung von Gasentladungen ausreichend hohe Werte von mehreren tausend Volt transformiert. Da die Wicklung des Transformators zusammen mit der Kapazität des Elektrodensystems einen Schwingkreis bilden, entsteht bei phasen­ richtiger Ansteuerung der Schaltstufe ein nahezu sinusförmiger Spannungsverlauf an dem Elektrodensystem. Die maximal mögliche Frequenz der Sinusschwingung hängt von verschiedenen Parametern ab:

• - der Leistungsfähigkeit der in den Schaltgeneratoren verwendeten Halbleiterbautei­ len
• - da in jeder Halbwelle der Sinusschwingung Energie in die Barrierenentladung ein­ gespeist wird, ist die Maximalfrequenz durch die thermische Belastbarkeit der Elek­ troden als Obergrenze oder bei plasmachemischen Anwendungen durch die maxi­ mal für den Prozeß verträgliche Gastemperatur begrenzt
• - je nach Gaszusammensetzung in der Barrierenentladung klingt die Elektronen­ dichte durch Rekombinations- oder Attachmentprozesse mit bestimmten Zeitkon­ stanten ab. Bleibt von einer Energieeinspeisung bis zur nächsten beispielsweise eine Elektronendichte von mehr als 10⁹ cm^-3 erhalten, so ist das Gas im Entla­ dungsspalt der Barrierenentladung vorionisiert und die physikalischen Eigenschaf­ ten beim Ablauf der Entladung ändern sich. Je höher die Vorionisierung ist, desto mehr erniedrigt sich die Zündspannung und damit auch die für die meisten Anwen­ dungen erforderliche mittlere Energie der erzeugten Elektronen
• - der Ablauf der plasmachemischen Reaktionen zwischen den kurzzeitig in den Ent­ ladungsfilamenten gebildeten Radikalen und den im Gas befindlichen Molekülen ist erheblich langsamer als die Entladung selbst, so daß negative Beeinflussungen durch zu hohe Wiederholfrequenzen auftreten können.

Durch die genannten Prozesse ist die Frequenz der Anregungsspannung meistens auf wenige Kilohertz maximal auf einige hundert Kilohertz beschränkt. Die An­ stiegszeit der Spannung liegt daher üblicherweise im Bereich von Milli- bis Mikrose­ kunden und ist damit weit langsamer als erforderlich.

Eine Weiterentwicklung der o. g. Schaltgeneratoren zu Pulsbetrieb mit kürzerer An­ stiegszeit ist in /4/ beschrieben. Die Leistungspulse werden durch phasenrichtige Überlagerung sinusförmiger Spannungen mit definiert unterschiedlicher Frequenz erzeugt. Amplitude und Polarität jedes einzelnen Pulses sind selbst bei höchsten Frequenzen frei wählbar. Spannungsamplituden von mehreren 10 kV sind bei Ver­ sorgungsspannungen von nur einigen 10 V realisierbar. Diese Generatoren können vorteilhaft dort eingesetzt werden, wo sehr hohe Spannungen benötigt werden, wie bei der Plasma-Immersions-Ionenimplantation /5/.

Erreichte Verbesserungen

Eine Verbesserung des Wirkungsgrads der Barrierenentladung kann, wie oben be­ reits beschrieben, dann erreicht werden, wenn möglichst viele Filamente gleichzei­ tig dicht nebeneinander zünden. Aufgrund der entstehenden Konkurrenzsituation wird dadurch der Ladungstransport in jedem einzelnen Filament niedriger, d. h. der Stromfluß wird auf noch kürzere Zeiten begrenzt (z. B. auf weniger als 1 Nanose­ kunde). Über die gesamte Elektrodenfläche gemittelt findet jedoch etwa der gleiche Ladungstransport statt, jedoch mit dem Unterschied, daß die mittlere Energie der Ladungsträger wunschgemäß höher ist.

Entladungen bei Atmosphärendruck sind normalerweise inhomogen. Aufgrund der niedrigen freien Weglängen der Elektronen findet oberhalb der Zündfeldstärke eine lawinenartige Vermehrung der Ladungsträger statt, die im Nanosekundenbereich zu einem leitfähigen Plasmakanal zwischen den Elektroden führt. Diese Situation ist schematisch in der Abb. 1 links dargestellt. Das elektrische Feld zwischen den Elektroden wird rasch abgebaut und weitere Zündungen können nicht mehr stattfinden. Erst wenn vor mindestens eine der Elektroden eine dielektrische Barrie­ re eingefügt wird (Barrierenentladungsaufbau), wird nur in einem bestimmten Be­ reich um den Plasmakanal das Feld abgebaut, so daß auch noch zu einem späte­ ren Zeitpunkt daneben noch Plasmakanäle (Filamente) entstehen können. Der Ab­ stand benachbarter Kanäle ist durch den Durchmesser des sogenannten Fußpunktes bestimmt, der durch die Ausbreitung von Ladungsträgern aus dem Fi­ lament auf dem Dielektrikum entsteht (Abb. 2). Dieser Abstand ist in der Regel erheblich größer als der Kanaldurchmesser. Die normale Barrierenentladung ist also wesentlich inhomogener als das in der Abb. 1 rechts dargestellte Plasma.

Homogene Entladungen im Bereich des Atmosphärendrucks können dann erzielt werden, wenn im Gasvolumen vor dem Anlegen der Spannung in ausreichender Menge Startelektronen vorhanden sind, die nach Anlegen der Spannung in großer Zahl zu Mikroentladungen führen (Abb. 1 rechts). Üblicherweise wird das durch Zusatzeinrichtungen zur Vorionisation erzielt, wo z. B. UV-Licht oder Röntgen­ strahlung eingestrahlt wird. Allerdings führt die Vorionisation dazu, daß die Zeitdau­ er, in der die Entladung zündet, beeinflußt wird. Dieser Zusammenhang /6/ ist in der Abb. 3 dargestellt. Die Messergebnisse wurden in einer Atmosphären­ druckentladung in Stickstoff erzielt. Bei elektrischen Feldstärken von weniger als 10⁵ V/cm (Arbeitsbereich der Barrierenentladung) nimmt die Durchbruchzeit in Ab­ hängigkeit von der Vorionisationsstärke von einigen 10^-4 s auf etwa 10^-8 s ab. Voraussetzung ist allerdings, daß der zur elektrischen Anregung verwendete Genera­ tor eine Anstiegszeit der Spannung an den Elektroden aufweist, die kürzer als die Durchbruchszeit ist. Die Anforderungen an den Generator nehmen also mit steigen­ der Vorionisation und der damit verbunden besseren Homogenität zu. Insbesonde­ re kann am Elektrodensystem eine Überspannung erreicht werden, die umso grö­ ßer ist, je kürzer die Anstiegszeit im Vergleich zur Durchbruchszeit ist. Dadurch steht der Gasentladung pro Puls noch mehr Energie zur Verfügung, was sich posi­ tiv auf die Erzeugung schneller Elektronen auswirkt.

Zur Erzielung einer homogenen Barrierenentladung ohne besondere Vorrichtung zur Vorionisation wird erfindungsgemäß die verbleibende Restionisierung im Gas­ volumen aus dem vorherigen Puls verwendet (Abb. 4). Diese Restionisierung hängt natürlich von der Gasart, der Gaszusammensetzung und insbesondere von der Pulswiederholfrequenz ab. Bei dem Betrieb muß also darauf geachtet werden, daß die Wiederholfrequenz z. B. nicht zu hoch gewählt wird, da sonst die Durch­ bruchszeit schneller als der Spannungsanstieg erfolgt, mit dem Ergebnis, daß die Entladung wieder inhomogen wird.

Ein solcher Betrieb der Barrierenentladung erfordert allerdings, daß der Leistungsfluß vom Generator zum Elektrodensystem im Vergleich zum Stand der Technik erheblich vergrößert wird, da die gesamte umgesetzte Energie in weniger als einer Mikrosekunde zur Verfügung gestellt werden muß. Aus den o.g. Gründen kann dies nicht mehr mit sinusförmiger Anregung erfolgen sondern durch gepulsten Be­ trieb, bei dem Anstiegszeit und Wiederholfrequenz nicht voneinander abhängig sind.

Im Sinne der technischen Anwendbarkeit von Barrierenentladungen, wird durch die Erzeugung der elektrischen Leistungspulse vorteilhafterweise mittels spezieller Halbleiter-Schaltgeneratoren oder deren Kombination mit einem geeignet aufge­ bauten Elektrodensystem eine erhebliche Verbesserung erreicht. Solche Anwen­ dungen sind z. B. die Erzeugung von UV-Licht in Excimer-UV-Strahlern und die Sti­ mulation von plasmachemischen Vorgängen bei der Ozonsynthese oder der Reini­ gung von motorischen Abgasen.

Eine beispielhafte Vorrichtung zur Erzeugung der erforderlichen steilen Spannungs­ pulse ist die im folgenden erläuterte Generatorstufe, die derart optimiert ist, daß die maximale Schaltleistung kommerziell erhältlicher Halbleiterbauelemente voll ausgeschöpft wird. Vorteilhafterweise kann dabei ausgenutzt werden, daß diese maximale Schaltleistung umso höher ist, je niedriger die Pulswiederholfrequenz ist. Im Vergleich zu sinusförmiger Anregung ist also im Pulsbetrieb bei gleicher Fre­ quenz und damit ähnlicher mittlerer Leistung ein wesentlich steilerer Spannungsan­ stieg mit den gleichen Bauteilen zu erzielen.

Das Schaltungsprinzip ist schematisch in der Abb. 5 dargestellt. Ein Pufferkondensator 4 wird mittels eines Thyristorstellers 2 und eines Gleichrichters 3 auf eine vorgewählte Gleichspannung aufgeladen. Eine Induktivität 5 verbindet den Pufferkondensator mit einem wesentlich kleineren kapazitiven Zwischenspeicher 6, der niederinduktiv mit der Schaltstufe 7 verbunden ist. In der Schaltstufe 7 können je nach gewünschtem Maximalstrom mehrere Transistoren parallel ein- und aus­ geschaltet werden und so einen Strom in die niederinduktive Primärwicklung 8 eines Transformators einspeisen. Die gewünschte Hochspannung wird über eine entsprechende Anzahl von Sekundärwicklungen 9 erzielt. Der Hochspannungspuls wird niederinduktiv zu der Barrierenentladung 10 geführt. Während des Strom­ flusses in der Schaltstufe 7 wird der Zwischenspeicher 6 entladen, da die Induktivität 5 so dimensioniert ist, daß sie nur einen erheblich geringeren Leistungsfluß als die Schaltstufe 7 zuläßt. Dadurch ist es möglich, daß nicht verbrauchte Ener­ gie zu einem großen Teil von der Sekundärseite 9 des Transformators wieder über die Schaltstufe 7 zurückgespeist werden kann. Dadurch wird ein hoher Wirkungs­ grad von mehr als 70% erzielt. In der Abb. 6 ist das elektrische Ersatzschalt­ bild des obigen Schaltungsprinzips dargestellt. Die daraus berechneten zeitlichen Verläufe des Stromes durch die Schaltstufe und der Spannung an der Barrierenent­ ladung sind in Abb. 7 links und ein Meßsignal der Spannung rechts gezeigt.

Mit einem Generator, der eine mittlere Leistung von etwa 500 W bei Wiederholfre­ quenzen von 20 kHz abgibt werden beispielsweise 100 kW Pulsleistung erzielt, wo­ mit an einer Barrierenentladung Anstiegszeiten der Spannung von weniger als 500 ns möglich sind. Ein solcher Spannungspuls ist in der Abb. 6 gezeigt. Bei derartig kurzen Anstiegszeiten wurde beobachtet, daß die Barrierenentladung im ganzen Elektrodensystem innerhalb einer Zeit von etwa 20 ns gleichzeitig zündet, wobei ein großer Teil der im Elektrodensystem gespeicherten elektrischen Energie verbraucht wird. Während dieser kurzen Zeit ist es selbst mit einem Generator mit 100 kW Pulsleistung nicht möglich in erheblichem Umfang weitere Leistung in die sich ausbildende Gasentladung nachzuliefern um so den Wirkungsgrad noch zu er­ höhen.

Dieser gewünschte Effekt der sehr schnellen Leistungsnachlieferung kann aber er­ findungsgemäß dadurch realisiert werden, daß parallel zum Elektrodensystem, der Barrierenentladung sehr niederinduktiv ein kleiner kapazitiver Energiespeicher an­ geschlossen wird, der durch den Puls auf die Überspannung mit aufgeladen wird (Abb. 4). Die Größe dieses Speichers ist so zu bemessen, daß dadurch die Anstiegszeit der Spannung nur unwesentlich verringert wird. Bei erfolgter Zündung der Barrierenentladung übernimmt der Zusatzspeicher jetzt die Energienachliefe­ rung, wodurch Leistungsflüsse von weit mehr als 1 MW erreicht werden können.

Aufgrund der kurzzeitig stattfindenden Gasentladung im Elektrodensystem findet eine Aufladung der Oberfläche des Dielektrikums statt, die sich zwischen zwei auf­ einanderfolgenden Spannungspulsen nicht wieder vollständig ab baut. Diese Ober­ flächenladungen beeinflussen die Zündung der Mikroentladungen, da sie lokal im Elektrodensystem das elektrische Feld verändern. Insbesondere kann dadurch die Homogenität der Gasentladung (Zahl der Mikroentladungen pro Elektrodenfläche) stark gestört werden, in dem der Einfluß der elektrischen Feldstörung durch die Oberflächenladungen größer wird als die statistischen Fluktuationen des Gasentla­ dungsprozesses selbst. Der Entladungsmode kippt in den, von den konventionellen Barrierenentladungen bekannten, Filamentmode um, wo nur noch wenige, strom­ starke Entladungsfilamente in großem Abstand auftreten. Wird als Dielektrikum ein Material mit geringer elektrischer Leitfähigkeit verwendet, so kann diesbezüglich eine Verbesserung erreicht werden. Die Leitfähigkeit ist so zu bemessen, daß der dadurch verursachte Stromfluß während der wenige Nanosekunden dauernden Phase des Stromflusses in den Filamenten vernachlässigbar ist, zwischen zwei auf­ einanderfolgenden Spannungspulsen jedoch die Oberflächenladung abgebaut wird.

Eine weitere Möglichkeit, die Oberflächenladungen auf der Dielektrikumsoberfläche gezielt abzubauen, ist die Anwendung von Spannungspulsen mit unterschiedlicher Polarität.

Literaturverzeichnis

• 1. M. Kogoma, S. Okazaki, "Raising of ozone formation effiziency in a homoge­ neous glow discharge plasma at atmospheric pressure", J. Phys. D: Appl. Phys. 27, 1985-1987 (1994)
• 2. J. Köhler, "Dielectric barrier discharge pumped N₂ laser", Appl. Optics 33, 3812-3815 (1994)
• 3. J. Klein: "Hochspannungsgenerator für elektrische, kapazitive Anteile enthal­ tende Lasten, insbesondere für Laser", Patentanmeldung DE 41 12 161 (1991)
• 4. J. Klein, "Pulsspannungsquelle", Patentanmeldung DE 43 11 455(1993)
• 5. J. R. Conrads, J. Appl. Phys. 62, 777 (1987)
• 6. L. Bakowski, "Aufbauphase eines Funkenplasmas in Stickstoff", Dissertation TH-Darmstadt (1982)

Claims (21)

1. Vorrichtung zur Erzeugung einer Gasentladung, dadurch gekennzeichnet, daß ein Spannungsanstieg vor der Zündung an das Elektrodensystem ange­ legt wird, der schneller ist als die Durchbruchszeit der Gasentladung.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wiederhol­ frequenz der Spannungspulse so hoch gewählt wird, daß bis zum nächsten Puls eine ausreichende Restionisation verbleibt.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-2 dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Gasentladung um eine Barrierenentladung handelt, bei der mindestens eine der Elektroden gegenüber dem Entladungsraum durch ein Dielektrikum abgeschirmt ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß durch den schnellen Spannungsanstieg eine Überspannung vor der Zündung erreicht wird.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladung als Streamerentladung in vielen Mikroentladungen zündet.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladung in sehr vielen, eng benachbarten Mikroentladungen zündet.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladung quasi homogen zündet.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikroentladungen gleichzeitig zünden.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromfluß in den Mikroentladungen durch deren gegenseitige Beeinflus­ sung zeitlich stark verkürzt wird.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß während der Zündung der Mikroentladungen der erhöhte Leistungsbedarf aus einem niederinduktiven Hilfsspeicher nachgeliefert wird.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulsfolgefrequenz nur so hoch gewählt wird, daß die Restionisation im Entladungsspalt zwischen zwei aufeinanderfolgenden Pulsen weitgehend ab­ geklungen ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikroentladungen in aufeinanderfolgenden Pulsen statistisch in verschie­ denen Raumbereichen auftreten.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, daß das, vor mindestens einer der beiden Elektroden die dielektrische Barriere bil­ dende Material so schwach elektrisch leitfähig ist, daß zwischen zwei aufein­ ander folgenden Spannungspulsen ein Abtransport von elektrischen Oberflä­ chenladungen erfolgt.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß die auf dem Dielektrikum an gesammelten Oberflächenladungen durch An­ wendung bipolarer Pulse abgebaut werden.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-14, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplituden der bipolaren Pulse je nach Polarität unterschiedlich gewählt werden.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-15, dadurch gekennzeichnet, daß die bipolaren Pulse nicht alternierend aufeinander folgen, sondern daß sich Pulszüge verschiedener Polarität und Länge abwechseln.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-16, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulsabstände nach einem vorgegebenen Muster variiert werden.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-17, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugung der Spannungspulse kurzer Anstiegszeit mit hoher Frequenz mit verlustarmen Halbleiterschaltelementen erfolgt.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere parallelgeschaltete Schaltelemente die in einem Kondensator ge­ speicherte Energie niederinduktiv in die Primärwicklung eines Hochspan­ nungstransformators einspeist.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18-19, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der auf der Hochspannungsseite des Transformators nicht ver­ brauchten Energie wieder in den Speicherkondensator zurückfließt.

21. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-20 zur Erzeugung von Laserstrahlung.