DE202007018327U1 - Apparatus for generating a plasma - Google Patents
Apparatus for generating a plasma Download PDFInfo
- Publication number
- DE202007018327U1 DE202007018327U1 DE202007018327U DE202007018327U DE202007018327U1 DE 202007018327 U1 DE202007018327 U1 DE 202007018327U1 DE 202007018327 U DE202007018327 U DE 202007018327U DE 202007018327 U DE202007018327 U DE 202007018327U DE 202007018327 U1 DE202007018327 U1 DE 202007018327U1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- plasma
- shield
- gas
- workpiece
- pressure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
- H05H1/24—Generating plasma
- H05H1/48—Generating plasma using an arc
Abstract
Vorrichtung
zum Erzeugen eines Plasmas, insbesondere zur Behandlung eines Werkstückes,
– mit
einer Plasmaquelle (10) zum Erzeugen eines Plasmastrahls (36),
– mit
einer Abschirmung (40) und
– mit einer in der Abschirmung
(40) angeordneten und den Auslass (14) der Plasmaquelle (10) aufnehmenden
Einlassöffnung (42).Device for producing a plasma, in particular for treating a workpiece,
With a plasma source (10) for generating a plasma jet (36),
- With a shield (40) and
- With an in the shield (40) arranged and the outlet (14) of the plasma source (10) receiving the inlet opening (42).
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Plasmas.The The invention relates to a device for generating a plasma.
Aus dem Stand der Technik sind Verfahren und Vorrichtungen zum Erzeugen eines Niederdruckplasmas für die Reinigung, Vorbehandlung und auch der Plasmabeschichtung bekannt. Diese beruhen im Wesentlichen darauf, dass in einer Niederdruckkammer ein Unterdruck erzeugt wird. In die Niederdruckkammer wird gezielt ein Arbeitsgas eingelassen, in dem zwischen zwei Elektroden eine Gasentladung gezündet wird. Das in der Niederdruckkammer enthaltene Arbeitsgas, das auch allgemein ein Gasgemisch sein kann, wird dann durch die Entladung zu einem Plasma angeregt. Das erzeugte Plasma verteilt sich aufgrund thermischer Effekte innerhalb der Niederdruckkammer. Alternativ zur Gasentladung kann die Plasmaanregung auch durch ein Mikrowellenfeld erfolgen.Out The prior art discloses methods and apparatus for generating a low-pressure plasma for cleaning, pretreatment and the plasma coating known. These are essentially based that a negative pressure is generated in a low-pressure chamber. Into the low-pressure chamber is deliberately introduced a working gas, in which a gas discharge is ignited between two electrodes becomes. The working gas contained in the low pressure chamber, too generally a gas mixture may be, then by the discharge excited to a plasma. The generated plasma is distributed due to thermal effects within the low pressure chamber. alternative For gas discharge, the plasma excitation can also by a microwave field respectively.
Derartige Niederdruckplasmen haben den Nachteil, dass deren Intensität aufgrund der geringen Dichte des Arbeitsgases begrenzt ist. Denn für das Erzeugen des Niederdruckplasmas wird ein Unterdruck benötigt, um überhaupt eine Plasmaentladung zünden und aufrecht halten zu können. Je höher aber der Druck in der Niederdruckkammer eingestellt ist, desto niedriger wird die Intensität des Plasmas.such Low-pressure plasmas have the disadvantage that their intensity is limited due to the low density of the working gas. Because for generating the low-pressure plasma, a negative pressure needed to ignite a plasma discharge at all and keep upright. But the higher the Pressure in the low-pressure chamber is set, the lower will the intensity of the plasma.
Aus diesen Gründen weisen die bekannten Verfahren zum Bearbeiten von Werkstücken mittels eines Niederdruckplasmas bspw. für die Behandlung eines Werkstückes große Bearbeitungsdauern auf, die einen begrenzenden Faktor für die Effektivität der gesamten Bearbeitung der Werkstücke darstellen.Out For these reasons, the known methods for editing of workpieces by means of a low-pressure plasma, for example. great for the treatment of a workpiece Processing periods, which are a limiting factor for the effectiveness of the entire machining of the workpieces represent.
Darüber hinaus sind Vorrichtungen und Verfahren bekannt, bei denen ein sogenannter atmosphärischer Plasmastrahl, also ein Plasmastrahl, der direkt in die Umgebungsatmosphäre bei Normaldruck geleitet wird, erzeugt und direkt auf ein zu behandelndes Werkstück gerichtet wird. Der atmosphärische Plasmastrahl ist daher immer nur auf einen begrenzten Teil der Oberfläche eines Werkstückes gerichtet, so dass bei größeren Oberflächen der Plasmastrahl relativ zum Werkstück verfahren werden muss.About that In addition, devices and methods are known in which a so-called atmospheric plasma jet, so a plasma jet, the direct is conducted into the ambient atmosphere at normal pressure, generated and directed directly to a workpiece to be treated becomes. The atmospheric plasma jet is therefore always only on a limited part of the surface of a workpiece directed so that with larger surfaces the plasma jet must be moved relative to the workpiece.
Beispielsweise
wird zum Erzeugen eines atmosphärischen Plasmastrahls eine
Plasmadüsenanordnung eingesetzt, die aus dem Stand der
Technik der
Beim
Stand der Technik der
Letztlich kommt es aber auf die Art der Anregung des Arbeitsgases zur Plasmaerzeugung nicht an.Ultimately But it depends on the type of excitation of the working gas for plasma generation not on.
Ein Nachteil bei dem zuvor erläuterten atmosphärischen Plasmastrahl ist die Wechselswirkung mit dem umgebenden Gas, in der Regel Luft. Denn die nicht angeregten Gasteilchen führen zu einem effektiven Abregen des angeregten Plasmagases, auch Quenching genannt. Dadurch ist die Reichweite und Ausdehnung des Plasmastrahls beeinträchtigt. Somit ist die Intensität des atmosphärischen Plasmastrahls bereits nach einer relativ kurzen Reichweite vermindert.One Disadvantage in the previously described atmospheric Plasma jet is the alternating action with the surrounding gas, in usually air. Because the unexcited gas particles lead to an effective excitation of the excited plasma gas, also quenching called. This is the range and extent of the plasma jet impaired. Thus, the intensity of the atmospheric Plasma beam already reduced after a relatively short range.
Schließlich
ist aus der
Der vorliegenden Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, die Effektivität der bekannten Vorrichtungen zum Erzeugen eines Plasmas in einem vorgegebenen Volumen und zur Anwendung eines solchen Plasmas zu verbessern.Of the The present invention is therefore based on the technical problem the effectiveness of the known devices for generating a plasma in a given volume and for the application of a to improve such plasma.
Das oben aufgezeigte technische Problem wird durch eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Plasmas mit einer Plasmaquelle zum Erzeugen eines Plasmastrahls, mit einer Abschirmung und mit einer in der Abschirmung angeordneten und den Auslass der Plasmaquelle aufnehmenden Einlassöffnung gelöst.The above-mentioned technical problem is solved by a device for generating a plasma with a plasma source for generating a Plasma jet, with a shield and with a arranged in the shield and the outlet of the plasma source receiving inlet opening dissolved.
Das Verfahren, welches mit der Vorrichtung ausführbar ist, besteht aus den beiden Verfahrensschritten, dass ein Plasmastrahl in einen zumindest teilweise von einer Abschirmung umgebenen Behandlungsraum eingeleitet wird und dass das Plasma im Behandlungsraum zumindest teilweise verteilt wird, wobei der Druck im Behandlungsraum zumindest dem Umgebungsdruck entspricht.The Method, which is executable with the device, consists of the two process steps that a plasma jet in a at least partially surrounded by a shield treatment room is initiated and that the plasma in the treatment room at least is partially distributed, the pressure in the treatment room at least corresponds to the ambient pressure.
Durch das erfindungsgemäße Vorsehen einer Abschirmung wird erreicht, dass das angeregte Plasma, also die Teilchen des Plasmagases wenig oder gar nicht mit der Umgebungsatmosphäre, insbesondere der Umgebungsluft wechselwirken können. Daher wird das oben beschriebene Quenching reduziert und die Anregung innerhalb des Plasmas bleibt länger erhalten. Daraus ergibt sich dann eine größere Intensität des Plasmas innerhalb der Abschirmung im Vergleich zu einem Plasmastrahl, der in die freie Umgebungsatmosphäre eingeleitet wird.By the inventive provision of a shield is achieved that the excited plasma, so the particles of Plasma gas little or no with the ambient atmosphere, especially the ambient air can interact. Therefore the quenching described above is reduced and the excitation inside the plasma stays longer. It results then a greater intensity of the Plasma within the shield compared to a plasma jet, which is introduced into the free ambient atmosphere.
Der Behandlungsraum wird bevorzugt vollständig mit dem Plasmagas ausgefüllt, jedoch ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung ausreichend, dass der Behandlungsraum auch nur teilweise ausgefüllt ist.Of the Treatment room is preferred completely with the plasma gas but it is within the scope of the present invention sufficient that the treatment room also only partially filled is.
Die Plasmaquelle kann in unterschiedlicher Weise den Plasmastrahl erzeugen, wie oben anhand des Standes der Technik beschrieben worden ist. Besonders bevorzugt ist das Erzeugen des Plasmastrahls mittels einer hochfrequenten Hochspannung, wie sie oben bereits beschrieben worden ist. Dabei wird der Plasmastrahl durch Anregung eines Arbeitsgases mittels einer hochfrequenten Hochspannung erzeugt, wobei bevorzugt durch die hochfrequente Hochspannung eine Bogenentladung erzeugt wird.The Plasma source can produce the plasma jet in different ways, as described above with reference to the prior art. Particularly preferred is the generation of the plasma jet by means of a High-frequency high voltage, as described above is. In this case, the plasma jet by excitation of a working gas generated by means of a high-frequency high voltage, preferred generated by the high-frequency high voltage an arc discharge becomes.
Darüber hinaus ist erkannt worden, dass es vorteilhaft ist, wenn als Arbeitsgas ein Gas oder Gasgemisch verwendet wird, wobei mindestens ein Bestandteil des Arbeitsgases eine lange Halbwertszeit des angeregten Zustands aufweist. Unter "angeregtem Zustand" werden alle ionisierten und angeregten Elektronenzustände der Atome und Moleküle verstanden. Unter "Halbwertszeit" wird der zeitraum verstanden, innerhalb dem die Hälfte der Atome und Moleküle entweder rekombiniert oder sich wieder in einem niedrigeren Elektronenzustand befinden. Unter "langer Halbwertszeit" im Rahmen dieser Beschreibung wird eine Halbwertszeit verstanden, die es unter gegebenen Strömungsbedingungen in der Plasmaquelle und in der Abschirmung ermöglicht, dass die angeregten Gasbestandteile über eine Entfernung strömen können, die größer als der einfache Wert der größten Abmessung der Abschirmung ist, bevor diese abgeregt werden. Der Hintergrund dieser Definitionen ist, dass der vorzugsweise der gesamte Innenraum der Abschirmung gleichmäßig mit dem angeregten Plasmagas ausgefüllt ist. Wäre die Halbwertszeit zu gering, dann könnte sich das angeregte Plasmagas nicht gleichmäßig innerhalb der Abschirmung ausbreiten, da es vorher zu einem großen Anteil abgeregt würde.About that In addition, it has been recognized that it is advantageous if as a working gas a gas or gas mixture is used, wherein at least one component of the working gas has a long half-life of the excited state having. Under "excited state" are all ionized and excited electron states of the atoms and molecules Understood. "Half-life" means the period within that half of the atoms and molecules either recombined or returned to a lower electron state are located. "Long half-life" in the context of this description is understood to mean a half-life that under given flow conditions in the plasma source and in the shielding allows that the excited gas constituents over a distance can flow larger than the simple value of the largest dimension of the shield is before they get chilled off. The background of these definitions is that of preferably the entire interior of the shield evenly filled with the excited plasma gas is. If the half-life were too low, then it could the excited plasma gas is not uniform spread within the shield, as it was previously a large Share would be dissipated.
Aus der vorhergehenden Beschreibung ergibt sich, dass der Begriff "lange Halbwertszeit" ein relativer Begriff ist und jeweils insbesondere von der Größe der Abschirmung abhängt. Dieser Begriff ist vor allem der Anschaulichkeit halber gewählt worden.Out The previous description shows that the term "long Half-life "is a relative term and in each case in particular depends on the size of the shield. This term is chosen primarily for the sake of clarity Service.
In bevorzugter Weise weist das Arbeitsgas Luft, Stickstoff, Formiergas (Mischung aus Stickstoff und Wasserstoff) oder ein Edelgas, insbesondere Argon oder Helium, auf. Insbesondere hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, einen hohen Anteil an Stickstoff im Arbeitsgas zu wählen, da Stickstoff eine lange Halbwertszeit besitzt. Da Luft einen Anteil von ca. 80 Stickstoff aufweist, ist dieses Arbeitsgas daher bevorzugt. Aber auch reiner Stickstoff ist preiswert zu beschaffen, so dass die Betriebskosten des Verfahrens niedrig gehalten werden können.In Preferably, the working gas comprises air, nitrogen, forming gas (Mixture of nitrogen and hydrogen) or a noble gas, in particular Argon or helium, up. In particular, it has proved to be advantageous exposed to a high level of nitrogen in the working gas too because nitrogen has a long half-life. Since air has a share of about 80 nitrogen, this is Working gas therefore preferred. But even pure nitrogen is cheap to procure, so that the operating costs of the procedure low can be kept.
Eine bevorzugte Anwendung des Überdruckplasmas besteht in der Behandlung von Werkstückoberflächen. Daher wird bei einer bevorzugten Anwendung des Überdruckplasmas ein Werkstück in der Abschirmung angeordnet. Damit ist eine vollflächige Reinigung, Vorbehandlung und/oder Plasmabeschichtung möglich.A preferred application of the Überdruckplasmas consists in the Treatment of workpiece surfaces. Therefore, will in a preferred application of the overpressure plasma Workpiece arranged in the shield. This is one full-surface cleaning, pretreatment and / or plasma coating possible.
Unter einer Vorbehandlung wird dabei verstanden, dass die Oberfläche von Verschmutzungen gereinigt wird und/oder dass Oberflächenschichten abgetragen werden und/oder dass die Oberfläche aktiviert wird.Under A pretreatment is understood to mean that the surface is cleaned of contaminants and / or that surface layers are removed and / or that the surface is activated.
Die Reinigung der Oberfläche von Verschmutzungen beruht beispielsweise darauf, dass mit Hilfe eines aggressiven Arbeitsgases, beispielsweise Sauerstoff, Argon, Stickstoff, Pentan oder Gemische daraus aufweisend, ein Plasma mit hoher Energie erzeugt wird, das zu einem Verbrennen oder Umwandeln der Verschmutzungen führt. Damit können insbesondere organische Verschmutzungen wie Fette und Öle von der Oberfläche des Werkstückes abgelöst und entfernt werden. Anwendung findet dieses Verfahren bevorzugt bei metallischen Werkstücken oder Werkstücken aus keramischen Werkstoffen. Das Verfahren kann auch bei Kunststoffen angewendet werden.The For example, cleaning the surface of contaminants is based to be sure that with the help of an aggressive working gas, for example Oxygen, argon, nitrogen, pentane or mixtures thereof, a plasma with high energy is generated, which causes a burning or converting the contaminants. With that you can especially organic soils such as fats and oils detached from the surface of the workpiece and removed. Application, this method is preferred with metallic workpieces or workpieces made of ceramic materials. The procedure can also be applied to plastics be applied.
Das Entschichten der Oberfläche beruht darauf, dass die Energie des Plasmas in die Oberflächenschicht eingekoppelt wird und somit zu einem Schmelzen und Verdampfen des Schichtmaterials führt. Das so losgelöste und zumindest teilweise in die Gasphase übergegangene Schichtmaterial kann dann über die Gasströmung durch die Auslassöffnungen entfernt werden.The de-coating of the surface is based on the fact that the energy of the plasma is coupled into the surface layer and thus to a Melting and evaporation of the coating material leads. The thus separated and at least partially transferred into the gas phase layer material can then be removed via the gas flow through the outlet openings.
Die Aktivierung der Oberfläche dient dazu, dass die Oberfläche nach der Vorbehandlung eine bessere Benetzbarkeit für Flüssigkeiten aufzuweist. Die Oberfläche des Werkstückes an sich bleibt dabei im Wesentlichen unverändert. Jedenfalls ist angestrebt, physikalische oder chemische Oberflächenveränderungen zu vermeiden.The Activation of the surface serves to make the surface after the pre-treatment a better wettability for liquids aufzuweist. The surface of the workpiece it remains essentially unchanged. In any case is aimed at physical or chemical surface changes to avoid.
Zum Plasmabeschichten wird das Werkstück mit einem Plasmagas beaufschlagt, bei dem ein Precursormaterial bereits beim Erzeugen des Plasmastrahls oder später hinzugefügt worden ist. Das Precursormaterial reagiert im sich in der Abschirmung ausbreitenden Plasma und das Werkstück wird mit den im Plasma aus dem Precursormaterial entstehenden Reaktionsprodukten zumindest teilweise beschichtet.To the Plasma coating the workpiece with a plasma gas applied, in which a precursor already during the production of the plasma jet or later added is. The precursor material reacts in propagating in the shield Plasma and the workpiece is made with those in the plasma Precursor material resulting reaction products at least partially coated.
Somit kann der intensive Plasmastrahl auch für das Plasmabeschichten vorteilhaft eingesetzt werden.Consequently The intense plasma jet can also be used for plasma coating be used advantageously.
Das Precursormaterial, das gasförmig, flüssig oder in festem Zustand vorliegen kann, kann dazu entweder direkt in der Abschirmung oder innerhalb der Plasmaquelle zugeführt werden. Innerhalb der Plasmaquelle kann das Precursormaterial entweder dem Arbeitsgas oder im Bereich der Düsenöffnung dem Plasmastrahl zugeführt werden.The Precursor material, the gaseous, liquid or may be present in a solid state, either directly in the Shielding or be supplied within the plasma source. Within the plasma source, the precursor material can be either the Working gas or in the area of the nozzle opening the Plasma jet are supplied.
Zum
Erzeugen des Plasmastrahls unter Verwendung eines Precursors wird
in bevorzugter Weise das Verfahren und die Vorrichtung eingesetzt,
die aus der
In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens weist die Abschirmung mindestens eine Öffnung auf und das Plasma und das abgeregte Arbeitsgas werden über mindestens eine in der Abschirmung angeordneten Auslassöffnung ausgelassen.In A preferred embodiment of the method has the shield at least one opening up and the plasma and the depressed one Working gas is at least one in the shield arranged outlet opening omitted.
Je nach Größe der Auslassöffnung der Abschirmung im Vergleich zur Querschnittsfläche der Auslassöffnung der Plasmaquelle und der Strömungsrate des Arbeitsgases durch die Plasmaquelle hindurch vergrößert sich der Druck innerhalb des Behandlungsraumes im Bereich der Abschirmung. So kann es zu keiner oder nur minimalen Druckerhöhung kommen, wenn die Abschirmung eine große Auslassöffnung aufweist. In diesem Fall kann beispielsweise die Abschirmung in Form eines offenen Trichters gewählt werden, aus dem der an der Trichterverengung eingelassene Plasmastrahl durch die größere Auslassöffnung ausströmen kann. Das Werkstück, das durch das Plasma behandelt werden soll, kann dann beispielsweise in Strömungsrichtung gesehen vor, in oder hinter der Auslassöffnung angeordnet werden.ever according to size of the outlet opening of the shield compared to the cross-sectional area of the outlet opening the plasma source and the flow rate of the working gas through the plasma source increases through the pressure within the treatment room in the area of the shield. Thus, there may be no or minimal increase in pressure, if the shield has a large outlet opening having. In this case, for example, the shield in Form of an open funnel to be chosen, from which the at the funnel constriction sunk plasma jet through the larger Outlet opening can flow out. The workpiece, which is to be treated by the plasma, then, for example seen in the flow direction before, in or behind the outlet opening to be ordered.
Ist dagegen die Auslassöffnung der Abschirmung kleiner als die Auslassöffnung der Plasmaquelle, dann wird die Druckerhöhung innerhalb der Abschirmung zunehmen. Denn während des Einleitens des Plasmastrahls, der stets einen höheren Gasdruck als innerhalb der Abschirmung aufweist, baut sich ein Überdruck in der Abschirmung auf, der von der Arbeitsgasfluss in die Abschirmung und von dem Gasdurchfluss durch die mindestens eine Auslassöffnung abhängt. Somit ergibt sich ein Gleichgewicht zwischen dem eingelassenen Plasmagas zusammen mit dem verbleibenden Teil des nicht angeregten Arbeitsgases und dem abgelassenen Gas ergibt. Dadurch breitet sich ein Plasma mit hoher Intensität innerhalb der Abschirmung aus. Mit anderen Worten, das Plasma wird zumindest teilweise innerhalb der Abschirmung eingefangen.is on the other hand, the outlet opening of the shield is smaller than the outlet opening of the plasma source, then the pressure increase increase within the shield. Because during the initiation of the Plasma jet, which always has a higher gas pressure than inside has the shield, builds up an overpressure in the Shielding on, from the working gas flow into the shield and from the gas flow through the at least one outlet opening depends. Thus, a balance between the taken in plasma gas together with the remaining part of not excited working gas and the gas discharged. Thereby a plasma with high intensity spreads inside the shield off. In other words, the plasma will be at least partially trapped within the shield.
Der Vorteil der Erfindung liegt darin, dass ein Arbeitsgas unter Drücken gleich oder größer als Umgebungsdruck zu einem Plasma angeregt wird und sich somit ein intensiver Plasmastrahl ausbildet. Die Strömungsverhältnisse durch die Plasmaquelle und durch die Auslassöffnungen hindurch bestimmen dann den Überdruck innerhalb der Abschirmung.Of the Advantage of the invention is that a working gas under pressures equal to or greater than ambient pressure to one Plasma is excited and thus an intense plasma jet formed. The flow conditions through the Plasma source and through the outlet openings then determine the overpressure within the shield.
Die jeweiligen Druckverhältnisse und Geometrien innerhalb der Abschirmung und der Druck des in der Plasmaquelle eingesetzten Arbeitsgases beeinflussen also im Wesentlichen die Verteilung des Plasmas innerhalb der Abschirmung.The respective pressure ratios and geometries within the Shielding and the pressure of the working gas used in the plasma source influence that is, essentially the distribution of the plasma within the shield.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass aufgrund des Überdruckes in der Abschirmung das Plasma eine längere Verweildauer hat, als es bei einer Plasmaerzeugung unter Atmosphärendruck in eine freie Umgebung der Fall ist. Das Plasma kann also für eine längere Zeitdauer genutzt werden, als es bei der bisher bekannten Anwendung der Plasmaquellen der Fall gewesen ist. Gegenüber der oben erwähnten Niederdruckplasmaanwendung ist nicht nur die Verweildauer länger, weil das Abpumpen fehlt, sonder auch die Dichte und somit die Intensität des Plasmas sind wesentlich höher.One Another advantage of the invention is that due to the overpressure in the shield the plasma has a longer residence time has, as it does in a plasma generation under atmospheric pressure in a free environment is the case. The plasma can be used for be used for a longer period of time than in the past known application of plasma sources has been the case. Across from the above-mentioned low-pressure plasma application is not only the residence time longer, because the pumping is missing, but also the density and thus the intensity of the plasma are significantly higher.
In bevorzugter Weise wird die Abschirmung zweiteilig ausgebildet, wobei ein erstes Teil der Abschirmung zur Aufnahme mindestens eines Werkstückes ausgebildet ist und wobei das erste Teil relativ zum zweiten Teil bewegt wird. Somit kann das Werkstück innerhalb des Plasmas bewegt werden, um die Gleichmäßigkeit der Plasmabehandlung zu verbessern. Dabei ist eine Rotationsbewegung bevorzugt. Ebenso ist es möglich die Aufnahmehalterungen zur Befestigung des Werkstückes selbst relativ zum ersten Teil der Abschirmung zu bewegen. Darüber hinaus können mehrere kleinere Werkstücke in einer Trommel enthalten sein, die im Plasma gedreht wird, so dass die Werkstücke von allen Seiten mit dem Plasma beaufschlagt werden.Preferably, the shield is formed in two parts, wherein a first part of the Ab screen is formed for receiving at least one workpiece and wherein the first part is moved relative to the second part. Thus, the workpiece can be moved within the plasma to improve the uniformity of the plasma treatment. In this case, a rotational movement is preferred. It is also possible to move the receiving holders for fixing the workpiece itself relative to the first part of the shield. In addition, several smaller workpieces can be contained in a drum, which is rotated in the plasma, so that the workpieces are supplied from all sides with the plasma.
Darüber hinaus ist bei Plasmanwendungen innerhalb eines im Wesentlichen geschlossenen Volumens einer Abschirmung eine Plasmabehandlung von einzelnen oder mehreren Werkstücken nur im Taktbetrieb möglich. Somit kann die relative Bewegung dazu genutzt werden, das erste Teil zum Anbringen und zum Entfernen des mindestens einen Werkstücks zu verfahren, um anschließend die beiden Teile der Abschirmung miteinander in Kontakt zu bringen. Somit können einzelne Zyklen der Behandlung mit Überdruckplasma durchgeführt werden.About that In addition, in plasma applications, there is essentially one closed volume of a shield a plasma treatment of single or multiple workpieces only in cyclic operation possible. Thus, the relative movement can be used Be the first part to attach and remove the at least to move a workpiece to subsequently bring the two parts of the shield together with each other. Thus, individual cycles of treatment with positive pressure plasma be performed.
Auch eine kontinuierliche Folienbehandlung ist möglich, wenn Druckschleusen an einem Einlauf und einem Auslauf vorgesehen werden. Im Gegensatz zu Niederdruckplasmaanwendungen sind die Druckschleusen keiner hohen Druckdifferenz ausgesetzt. Die Behandlung von Folien ist also ebenfalls technisch einfach und somit kostengünstig zu realisieren.Also a continuous film treatment is possible if Pressure locks are provided at an inlet and an outlet. Unlike low-pressure plasma applications, the pressure locks are no high pressure difference exposed. The treatment of slides is therefore also technically simple and therefore inexpensive to realize.
Zuvor ist die Anwendung des Plasmas bei der Behandlung von Werkstücken beschrieben worden. Das Plasma kann jedoch auch bei der Behandlung der inneren Oberfläche eines Behälters, Gefäßes oder einer Flasche eingesetzt werden. Dabei ist also das zu behandelnde Werkstück die Abschirmung selbst. Sämtliche zuvor beschriebenen Behandlungen von Werkstücken können somit auch bei der Behandlung der inneren Oberfläche eingesetzt werden. Insbesondere bei der Flaschenreinigung im Lebensmittelbereich kann das Verfahren in vorteilhafter Weise eingesetzt werden.before is the application of plasma in the treatment of workpieces been described. However, the plasma may also be in the treatment the inner surface of a container, vessel or a bottle. So it's the one to treat Workpiece the shield itself. All before described treatments of workpieces can thus also be used in the treatment of the inner surface. Especially in bottle cleaning in the food industry can the method can be used advantageously.
Eine weitere Alternative besteht darin, dass die Abschirmung geschlossen ist und das eingelassene Plasma die Innenfläche der Abschirmung behandelt. Da die Abschirmung geschlossen ist, wächst der Überdruck schnell an, bis er dem Innendruck der Plasmaquelle entspricht und die Strömung aus der Plasmaquelle versiegt. In diesem Fall wird also impulsartig die Abschirmung mit Plasma gefüllt, so dass kurze Taktzeiten erreicht werden.A Another alternative is that the shield is closed and the sunk plasma is the inner surface of the shield treated. Since the shield is closed, the overpressure increases quickly, until it corresponds to the internal pressure of the plasma source and the flow from the plasma source dries up. In this case Thus, the shield is pulsed with plasma, so that short cycle times are achieved.
Die geschlossene Abschirmung kann dabei einerseits zweiteilig sein, wobei die beiden Abschirmungsteile im geschlossenen Zustand aneinander anliegen. Andererseits kann die Abschirmung als Behälters, Gefäß oder Flasche ausgebildet sein, an der die Plasmaquelle dicht anliegend angebracht ist.The closed shielding can be on the one hand in two parts, wherein the two shielding parts abut each other in the closed state. On the other hand, the shield as a container, vessel or Be formed bottle on which the plasma source close fitting is appropriate.
Gemäß einer weiteren Anwendung des Überdruckplasmas wird der Abschirmung ein zu behandelndes Gas zugeführt. Dabei wird allgemein unter dem Begriff "Gas" jedes Gas oder Gasgemisch verstanden. Durch dieses Verfahren können in nahezu beliebiger Weise chemische Prozesse in der Gasphase innerhalb der Abschirmung durchgeführt werden, die eine Zufuhr von Energie benötigen und deren Ablauf insbesondere durch die Parameter Größe und Form der Überdruckkamer, Größe des Druckes in der Abschirmung und Größe des Gasdruckes des Arbeitsgases in der Plasmaquelle gesteuert werden können. Unter dem Einfluss des Plasmas werden die Gase beispielsweise chemisch modifiziert oder fragmentiert.According to one further application of the overpressure plasma becomes the shield supplied to a gas to be treated. This is general the term "gas" is understood to mean any gas or gas mixture. By This process can be almost any chemical Processes carried out in the gas phase within the shielding who need a supply of energy and whose Sequence in particular by the parameter size and Shape of the overprint camera, size of the pressure in the shielding and size of the gas pressure of the working gas can be controlled in the plasma source. Under the Influence of the plasma, the gases are chemically modified, for example or fragmented.
Das zu behandelnde Gas kann als Arbeitsgas zum Erzeugen des Plasmastrahls innerhalb des Anregungsbereiches der Plasmaquelle eingebracht werden. Das Gas kann auch dem Plasmastrahl im Bereich der Austrittsöffnung der Plasmaquelle zugeführt werden. Des Weiteren kann das Gas auch gesondert von der Plasmaquelle der Abschirmung eingeleitet werden, das sich dann innerhalb der Abschirmung mit dem Plasma vermischt.The Gas to be treated can be used as working gas for generating the plasma jet be introduced within the excitation range of the plasma source. The gas can also be the plasma jet in the region of the outlet opening be supplied to the plasma source. Furthermore, that can Gas also introduced separately from the plasma source of the shield which then mixes with the plasma within the shield.
In jedem der zuvor beschriebenen Fälle wird die Anregungsenergie des Plasmas dazu genutzt, um eine Reaktion des Gases hervorzurufen. Die Reaktionsprodukte und ggf. verbleibenden Reste des Ausgangsgases werden dann aus der Abschirmung abgesaugt und ggf. weiter verarbeitet.In In each of the cases described above, the excitation energy becomes of the plasma used to cause a reaction of the gas. The reaction products and any remaining radicals of the starting gas are then sucked out of the shield and possibly further processed.
Der Vorteil dieses Verfahrens besteht in der Möglichkeit durch die Betriebsparameter die Aufenthaltsdauer und somit die Dauer der Behandlung des Gases innerhalb der Abschirmung regeln zu können.Of the Advantage of this method is the possibility through the operating parameters the duration of stay and thus the duration of the Treatment of the gas within the shield to be able to regulate.
Das zuvor beschriebene Verfahren kann insbesondere für eine Abgasreinigung eingesetzt werden. Dazu ist es bevorzugt, das Abgas als Arbeitsgas zu verwenden. Somit können auch größere Abgasmengen kontinuierlich den chemischen Reaktionen in der Abschirmung ausgesetzt werden.The The method described above can be used in particular for a Exhaust gas purification can be used. For this purpose, it is preferred, the exhaust gas to be used as working gas. Thus, even larger Exhaust gas levels continuously the chemical reactions in the shield get abandoned.
Darüber hinaus können mit zwei unabhängigen Plasmadüsen unterschiedliche Plasmen erzeugt werden, die beide in die Abschirmung eingeleitet werden. Auch hierbei können unterschiedliche Arbeitsgase eingesetzt werden, um unterschiedliche Effekte erzielen zu können.About that In addition, with two independent plasma jets different plasmas are generated, both in the shield be initiated. Again, different Working gases are used to achieve different effects to be able to.
Das zuvor beschriebene Verfahren kann in vorteilhafter Weise dadurch weitergebildet werden, dass in zumindest einen Teil des vom Plasma durchströmten Behandlungsraums Mikrowellenstrahlung eingebracht wird. Diese Mikrowellenstrahlung bewirkt durch ihre Anregungsenergie eine zumindest teilweise Aufrechterhaltung des angeregten Zustandes des Plasmagases innerhalb des Behandlungsraumes. Durch die verlängerte Anregungszeit und durch die Gasströmung des Plasmagases wird eine gleichmäßigere, homogenere Verteilung des angeregten Plasmagases innerhalb des Behandlungsraumes erreicht. Die Behandlung eines Werkstückes innerhalb des Behandlungsraumes wird dadurch weiter verbessert.The method described above can be developed in an advantageous manner that in at least a portion of the plasma by spawned treatment room microwave radiation is introduced. Due to its excitation energy, this microwave radiation effects at least partial maintenance of the excited state of the plasma gas within the treatment space. Due to the extended excitation time and the gas flow of the plasma gas, a more uniform, more homogeneous distribution of the excited plasma gas within the treatment space is achieved. The treatment of a workpiece within the treatment room is thereby further improved.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigenFurther Features and advantages of the present invention will become apparent in the description an embodiment explained in more detail, with reference to the accompanying drawings. In the drawing show
Eine
in
In
der
Eine
Zwischenwand
An
der Unterseite der Zwischenwand
Die
Primärspannung ist variabel regelbar und beträgt
beispielsweise 300 bis 500 V. Die Sekundärspannung kann
1 bis 5 kV oder mehr betragen, gemessen Peak-to-Peak. Die Frequenz
liegt beispielsweise in der Größenordnung von
1 bis 100 kHz und ist vorzugsweise ebenfalls regelbar. Die Frequenz
kann auch außerhalb der angegebenen Werte eingestellt werden,
solange sich eine Bogenentladung einstellt. Die Dralleinrichtung
Durch
die angelegte Spannung wird eine Hochfrequenzentladung in der Form
eines Lichtbogens
Der
Plasmastrahl
Da
die Abschirmung nach unten hin offen ist, entspricht der Druck innerhalb
des von der Abschirmung
Die
Abschirmung
Über
die in der Abschirmung
Allgemein
gilt, dass die Abschirmung
Die
zweiteilige Ausgestaltung der Abschirmung
Zum
einen kann das erste Abschirmungsteil
Darüber
hinaus können auch Mittel zum Drehen des ersten Abschirmungsteils
vorgesehen sein, so dass das Werkstück
Im
Unterschied zum zweiten Ausführungsbeispiel ist hier keine
separate Öffnung, sondern ein Spalt
Beim
vierten Ausführungsbeispiel stellt eine Flasche die Abschirmung
Mit
dieser Ausgestaltung stellt die Innenwand der Flasche
Die
Vorrichtung weist eine Antenne
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list The documents listed by the applicant have been automated generated and is solely for better information recorded by the reader. The list is not part of the German Patent or utility model application. The DPMA takes over no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- - EP 0761415 A1 [0006] EP 0761415 A1 [0006]
- - EP 1335641 A1 [0006] - EP 1335641 A1 [0006]
- - DE 3733492 [0007] - DE 3733492 [0007]
- - WO 2005/099320 A [0010] WO 2005/099320 A [0010]
- - EP 1230414 [0028] - EP 1230414 [0028]
- - EP 1067829 A2 [0056] - EP 1067829 A2 [0056]
Claims (8)
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102006055668.2 | 2006-11-23 | ||
| DE102006055668 | 2006-11-23 | ||
| DE102006060941.7 | 2006-12-20 | ||
| DE102006060941 | 2006-12-20 | ||
| PCT/EP2007/009268 WO2008061602A1 (en) | 2006-11-23 | 2007-10-25 | Method and device for producing a plasma, and applications of the plasma |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE202007018327U1 true DE202007018327U1 (en) | 2008-08-07 |
Family
ID=39048822
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE202007018327U Expired - Lifetime DE202007018327U1 (en) | 2006-11-23 | 2007-10-25 | Apparatus for generating a plasma |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE202007018327U1 (en) |
| WO (1) | WO2008061602A1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102009004968A1 (en) * | 2009-01-14 | 2010-07-29 | Reinhausen Plasma Gmbh | Beam generator for generating bundled plasma beam for treating and cleaning work piece surfaces, has hollow cylindrical casing immediately surrounding pin electrode, and voltage source applying voltage between pin- and annular electrodes |
| DE102009016360A1 (en) | 2009-04-07 | 2010-10-14 | Steinemann Technology Ag | High-power surface processing device for use in printing machine, has transport device formed by rotating metal strap i.e. stainless steel strap, and designed, such that it is inert against thermal effect of plasma processing of sheet |
| US8920610B2 (en) | 2009-01-23 | 2014-12-30 | Plasmatreat Gmbh | Method and apparatus for detecting ionisable gases in particular organic molecules, preferably hydrocarbons |
| DE102015121252A1 (en) * | 2015-12-07 | 2017-06-08 | Plasmatreat Gmbh | Apparatus for generating an atmospheric plasma jet and method for treating the surface of a workpiece |
| DE102015121253A1 (en) * | 2015-12-07 | 2017-06-08 | Plasmatreat Gmbh | Apparatus for generating an atmospheric plasma jet for treating the surface of a workpiece |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102010053214A1 (en) * | 2010-12-03 | 2012-06-06 | Evonik Degussa Gmbh | Process for the hydrogen passivation of semiconductor layers |
| CN111228649B (en) * | 2020-01-15 | 2023-07-11 | 合肥中科离子医学技术装备有限公司 | Low-temperature plasma generating device with adjustable strength |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3733492A1 (en) | 1987-10-03 | 1989-04-13 | Ahlbrandt System Gmbh | Device for treating surfaces by means of an ionised gas stream |
| EP0761415A2 (en) | 1995-09-01 | 1997-03-12 | Agrodyn Hochspannungstechnik GmbH | Method and apparatus for surface pretreatment of articles |
| EP1067829A2 (en) | 1999-07-09 | 2001-01-10 | Agrodyn Hochspannungstechnik GmbH | Plasma nozzle |
| EP1230414A1 (en) | 1999-10-30 | 2002-08-14 | Agrodyn Hochspannungstechnik GmbH | Method and device for plasma coating surfaces |
| EP1335641A1 (en) | 2002-02-09 | 2003-08-13 | Plasma Treat GmbH | Plasma nozzle |
| WO2005099320A2 (en) | 2004-04-09 | 2005-10-20 | Plasmatreat Gmbh | Method and device for producing low-pressure plasma and the use thereof |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB943793A (en) * | 1959-06-03 | 1963-12-04 | British Oxygen Co Ltd | Electric arc apparatus and processes |
| NL7600738A (en) * | 1976-01-23 | 1977-07-26 | Plasmainvent Ag | DEVICE FOR PLASMA SYRINGES. |
| SE444902B (en) * | 1983-09-29 | 1986-05-20 | Adolf Gunnar Gustafson | SKERBRENNARE |
| US5906757A (en) * | 1995-09-26 | 1999-05-25 | Lockheed Martin Idaho Technologies Company | Liquid injection plasma deposition method and apparatus |
| FR2807912B1 (en) * | 2000-04-17 | 2003-06-27 | Lasers Et Tech Avancees Bureau | PLASMA PROCESS AND TORCH FOR TREATING A SURFACE IN A CAVITY, AND PLUG FILLING PLANT |
| AT413253B (en) * | 2000-05-30 | 2005-12-15 | Sbi Produktion Techn Anlagen G | DEVICE, IN PARTICULAR BURNERS FOR THE PRODUCTION OF PLASMA |
| US6635307B2 (en) * | 2001-12-12 | 2003-10-21 | Nanotek Instruments, Inc. | Manufacturing method for thin-film solar cells |
-
2007
- 2007-10-25 DE DE202007018327U patent/DE202007018327U1/en not_active Expired - Lifetime
- 2007-10-25 WO PCT/EP2007/009268 patent/WO2008061602A1/en active Application Filing
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3733492A1 (en) | 1987-10-03 | 1989-04-13 | Ahlbrandt System Gmbh | Device for treating surfaces by means of an ionised gas stream |
| EP0761415A2 (en) | 1995-09-01 | 1997-03-12 | Agrodyn Hochspannungstechnik GmbH | Method and apparatus for surface pretreatment of articles |
| EP1067829A2 (en) | 1999-07-09 | 2001-01-10 | Agrodyn Hochspannungstechnik GmbH | Plasma nozzle |
| EP1230414A1 (en) | 1999-10-30 | 2002-08-14 | Agrodyn Hochspannungstechnik GmbH | Method and device for plasma coating surfaces |
| EP1335641A1 (en) | 2002-02-09 | 2003-08-13 | Plasma Treat GmbH | Plasma nozzle |
| WO2005099320A2 (en) | 2004-04-09 | 2005-10-20 | Plasmatreat Gmbh | Method and device for producing low-pressure plasma and the use thereof |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102009004968A1 (en) * | 2009-01-14 | 2010-07-29 | Reinhausen Plasma Gmbh | Beam generator for generating bundled plasma beam for treating and cleaning work piece surfaces, has hollow cylindrical casing immediately surrounding pin electrode, and voltage source applying voltage between pin- and annular electrodes |
| DE102009004968B4 (en) * | 2009-01-14 | 2012-09-06 | Reinhausen Plasma Gmbh | Beam generator for generating a collimated plasma jet |
| US8920610B2 (en) | 2009-01-23 | 2014-12-30 | Plasmatreat Gmbh | Method and apparatus for detecting ionisable gases in particular organic molecules, preferably hydrocarbons |
| DE102009016360A1 (en) | 2009-04-07 | 2010-10-14 | Steinemann Technology Ag | High-power surface processing device for use in printing machine, has transport device formed by rotating metal strap i.e. stainless steel strap, and designed, such that it is inert against thermal effect of plasma processing of sheet |
| DE102015121252A1 (en) * | 2015-12-07 | 2017-06-08 | Plasmatreat Gmbh | Apparatus for generating an atmospheric plasma jet and method for treating the surface of a workpiece |
| DE102015121253A1 (en) * | 2015-12-07 | 2017-06-08 | Plasmatreat Gmbh | Apparatus for generating an atmospheric plasma jet for treating the surface of a workpiece |
| US10555411B2 (en) | 2015-12-07 | 2020-02-04 | Plasmatreat Gmbh | Device for generating an atmospheric plasma beam, and method for treating the surface of a workpiece |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2008061602A1 (en) | 2008-05-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1965833B1 (en) | Method for the disinfection of objects | |
| DE202007018327U1 (en) | Apparatus for generating a plasma | |
| EP2206417B1 (en) | Method and device for treatment or coating of surfaces | |
| EP1337281B1 (en) | Method and device for treating the surfaces of items | |
| DE102007011235A1 (en) | Method and device for treating a surface of a workpiece | |
| EP2130414B1 (en) | Device and method for generating a plasma beam | |
| DE10202311A1 (en) | Apparatus for the plasma treatment of dielectric objects, e.g. internal coating of bottles, comprises a transporter which feeds workpieces continuously through a zone irradiated with electromagnetic energy from a plasma generator | |
| EP1767068A2 (en) | Device for the treatment of a substrate by means of at least one plasma jet | |
| DE102015121252A1 (en) | Apparatus for generating an atmospheric plasma jet and method for treating the surface of a workpiece | |
| DE602004007126T2 (en) | DEVICE AND METHOD FOR FORMING A PLASMA | |
| DE102005018926A1 (en) | Workpiece surface characterization method, for aircraft construction, involves determining light intensity in one spectral range as measure for concentration of material replaced from workpiece surface by impact of plasma beam | |
| WO2005099320A2 (en) | Method and device for producing low-pressure plasma and the use thereof | |
| EP3373787B1 (en) | Method and device for the drying and plasma-assisted disinfection of hands | |
| AT514555A4 (en) | Method and device for generating a plasma jet | |
| EP3430864B1 (en) | Plasma nozzle and method of using the plasma nozzle | |
| WO2006108395A1 (en) | Plasma coating device and method | |
| DE10223865B4 (en) | Process for the plasma coating of workpieces | |
| DE19615735A1 (en) | Device for sterilizing the inner surfaces of pressure-sensitive containers | |
| DE102006001891B3 (en) | Method and device for the treatment of a surface, in particular in order to rid it of impurities | |
| EP2532214B1 (en) | Hollow funnel-shaped plasma generator | |
| DE102008062619B4 (en) | A microwave plasma source and method of forming a linearly elongated plasma at atmospheric pressure conditions | |
| DE19648999A1 (en) | High-pressure plasma surface treatment device e.g. for activating plastics surfaces | |
| WO2011141184A1 (en) | Plasma generator and method for generating and using an ionised gas | |
| WO2008110151A2 (en) | Method and device for the plasma-assisted surface treatment of large-volume components | |
| DE4417114A1 (en) | Appts. for particle-selective deposition of thin films |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification |
Effective date: 20080911 |
|
| R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 20101105 |
|
| R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years | ||
| R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
Effective date: 20131022 |
|
| R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years | ||
| R071 | Expiry of right |