CN104247180A - 多段线性电离棒和电离电池 - Google Patents

Abstract

披露一种具有至少四个元件的多段线性电离棒(10)。首先，所披露的棒可以包括具有至少一个定义轴线的线性离子发射器(20)的至少一个电离电池(16)，所述发射器用于沿其长度建立离子云(22)。第二，所披露的棒(10)可以包括至少一个参比电极(32a，32b)。第三，所披露的棒(10)可以包括用于接收来自源的气体或空气并且用于将其传递通过线性发射器(20)以使得基本上没有气体/空气流动到离子云(22)中的歧管(24)。第四，所披露的棒(10)可以包括用于接收电离电压并且用于将其传递到线性发射器(20)由此建立离子云(22)的装置(20a，20b)。以此方式，所披露的棒(10)可以将来自等离子体区域的离子朝向电荷中和目标运输，而不会引起线性发射器(20)的显著振动并且没有来自气体/空气流的大量污染物到达线性发射器(20)。

Description

多段线性电离棒和电离电池

相关申请的交叉引用

此申请要求以下共同待决的美国临时专利申请根据35 U.S.C.119(e)的权益：2012年1月6日提交的序列号为61/584,173的美国申请，其标题为“多段线性电离棒——线性电离器”；和2012年2月6日提交的序列号为61/595,667的美国申请，其标题为“多段线性电离棒和电离电池”，所述申请的全部内容通过引用结合在此。

技术领域

本发明是针对用于电荷中和的基于电离系统、过程和装置的多段线性电离棒和其他电晕放电。本发明特别可用于(但不限于)平板显示器(FPD)工业应用。因此，本发明的一般目标在于提供用于此特征的新颖的系统、方法和装置。

背景技术

用于FPD工业的常规的静电中和系统通常由以下构成：(1)具有一组突出的发射器和一个(或多个)非电离参比电极的棒型电离电池；(2)具有围绕每个离子发射器的一组喷射式喷嘴并且连接到气道上的清洁空气(气体)供应系统；以及(3)具有连接到电离电池的交流或脉冲交流高压电源的控制系统。

FPD工业中的电荷中和通常需要以相对靠近的距离并且以迅速的吞吐率来进行大带电体的中和。例如，长度和宽度超过3000mm的玻璃面板的前部和后部可能需要电荷中和，其中一个(或多个)电离棒与显示面板之间的距离范围在50-100mm到1000mm或以上，并且其中显示面板是使用机器人系统以高速运输。

使用以上所述类型的传统电荷中和电离棒在试图满足用于FPD工业的电荷中和的上述需求方面呈现出几个不足/缺点/限制。这些不足可以包括：

由于需要(1)在高压电源与一个(或多个)发射器之间的几个单独连接器和(2)相对复杂的空气/气体传递系统，因此包含大量发射器接点的传统电离电池具有高成本；

操作和维护传统电离电池的高成本，包括(1)清洁喷嘴和发射器接点以及(2)操作过程中高清洁干燥空气(CDA)或氮气消耗的成本；

电离的气流不够清洁，因为高质量的高分辨率的平板显示器需要来自一个(或多个)离子发射器的低粒子发射或没有粒子发射(至少没有大于0.1微米的粒子)；

用于静电电荷的不可接受的长放电时间，因为显示器面板吞吐率要求比以前可获得的效率更高的电荷中和效率；以及

不可接受的高电压摆动和平衡偏置，因为需要较低的电压摆动和平衡偏置电压来最小化在被处理的面板上感应电场的效应。

在以下专利中已经提出具有线性电离器(包括作为一个(或多个)发射器/一个(或多个)电极的一个(或多个)细长导线的电离电池)的电荷中和棒：(1)标题为“电晕放电中和装置”的美国专利号7,339,778；(2)标题为“用于静电电荷中和的清洁电晕气体电离”的美国专利号8,048,200；以及(3)美国专利申请公开US 2007/0138149。标题为电晕放电静电中和装置并且在2008年3月4日出版的美国专利号7,339,778的全部内容通过引用结合在此。标题为用于静电电荷中和的清洁电晕气体电离并且在2011年11月1日出版的美国专利号8,048,200的全部内容通过引用结合在此。具有导线发射器的其他电离棒当前由瑞典的AB Liros Electronic of Malmo和/或德国的Liros Electronic of Hamburg生产，使用以下产品名：标准系列电离器和/或SER系统电离管。

使用拉伸导线发射器电离器(线性电离器)所遇到的常见问题可以归因于导线下垂和振动效应。因此，细长导线发射器需要相对高的张力和中间导线支撑。此外，直接将离子从线性导线发射器吹掉的高速气流使得导线发射器的导线振动和加速污染的固有问题恶化(由于从夹带的周围空气吸引到导线上的颗粒)。两个因素都使得导线发射器易于损坏并且使得线性电离器棒维护复杂化。

发明内容

现在披露的发明提出用于线性电离棒设计的新方法，其能够解决上述问题并且因此必然有益于FPD工业(和其他)应用。

在一种形式中，本发明通过提供多段线性电离棒以满足上述需要并且克服相关技术的上述和其他不足，所述多段线性电离棒具有至少一个电离电池，所述电池具有至少一个定义轴线的线性离子发射器，所述线性离子发射器用于沿其长度建立离子云以响应于对其施加的电离电压，离子云具有外周边边界。所述棒还具有用于接收电离电压并用于将电离电压传递到线性离子发射器以由此建立离子云的装置。参比电极可以在离子云内呈现电场以响应于施加到该参比电极的非电离电压的接收，该电场导致离子离开离子云。最后，所述棒可以具有用于接收气体流并且用于将气体传递通过线性离子发射器并朝向目标物体以使得至少一些气体流与离子云的外周边边界相切但是基本上没有气体流动到离子云中的歧管。

根据本发明的方法可以预期通过使用电离棒引导气体的双极电离流朝向目标物体，该电离棒的类型具有定义轴线的线性电离发射器和参比电极以及用于将气体流朝向目标物体传递的多个孔口。本发明的方法可以包括以下步骤：将电离电压施加到线性离子发射器以由此沿其长度建立双极离子云，所述离子云具有外周边边界；将非电离电压施加到参比电极以由此在离子云中呈现非电离电场，非电离电场使得离子离开双极离子云；以及将气体传递穿过孔口并通过线性离子发射器并且朝向目标物体，以使得至少一些气体流与离子云的外周边边界相切，但是基本上没有气体流动到离子云的等离子体区域中以由此引导气体的双极电离流朝向目标物体。

在一个相关形式中，本发明针对一种用于多段线性电离棒中的选择性可移除的电离电池，其中该电池可以具有伸长板，该板具有多个气体可以流过的开口，开口沿伸长板的长度以彼此间隔的方式设置。电池还可以具有用于沿其长度建立离子云的至少一个定义轴线的线性离子发射器，以响应于对施加的电离电压，离子云具有外周边边界并且发射器以相对于板间隔的方式悬挂，这样使得发射器轴线至少基本上平行于板的伸长方向。本发明的电池还可以具有用于拉伸线性离子发射器、用于接收电离电压以及用于将电离电压传递到线性离子发射器的至少一个弹簧拉紧触点，以由此建立离子云。

自然地，本发明的上述方法特别适于与本发明的上述装置一起使用。类似地，本发明的装置非常适于执行本发明的上述方法。

本领域普通技术人员将通过优选实施例的以下详细描述、权利要求和附图中了解本发明的许多其他优点和特征。

附图说明

以下将参照附图描述本发明的优选实施例，附图中相同的数字代表相同步骤和/或结构，并且其中：

图1A和1AA是本发明的多段线性电离棒(使用线圈或平板弹簧选择)的示意性表示，该电离棒具有相关的高压电源和相关的控制系统；

图2A示意性地示出(以横截面图)根据本发明使用空气/气体流孔口布置的线性电离棒内空气/气体流与离子云位置之间的一个优选关系；

图2B示意性地示出(以横截面图)根据本发明使用线性发射器附近喷嘴的线性电离棒内空气/气体流与离子云的位置之间的另一个优选关系；

图2C示意性地示出(以横截面图)根据本发明的图3A至4C中所示的物理实施例使用多个有利定位的空气/气体流孔口的线性电离棒内空气/气体流与离子云的位置之间的又一个优选关系；

图3A至3C示出本发明的平板弹簧多段电离棒的一个优选物理实施例的透视图；

图3D示出图3A至3C的平板弹簧多段电离棒的横截面图，其中截面沿图3E的线3D-3D截取；

图3E示出图3A至3D的平板弹簧电离棒的底视图；

图3F是在图3A至3D的优选平板弹簧电离棒中使用的可拆卸发射器模块/电离电池中的一个的透视图；

图3G是图3F的可拆卸发射器模块/电离电池的分解透视图；

图3H更详细地示出图3A至3G的平板弹簧多段电离棒的两个可拆卸发射器模块之间的接口；

图4A是本发明的线圈弹簧多段电离棒的一个优选物理实施例的底视图；

图4B是用于图4A的优选电离棒中的可拆卸发射器模块/电离电池的分解透视图；以及

图4C更详细地示出图4A和4B的线圈弹簧多段电离棒的两个可拆卸发射器模块之间的接口。

具体实施方式

参照所有图，本发明的多段线性电离棒10优选地包括至少三个主要元件：具有至少一个定义轴线的线性离子发射器20的至少一个电离电池16，所述发射器20用于沿其长度建立离子等离子体区域(或离子云)22；用于接收来自源的气体并且用于将其传递通过一个(或多个)线性离子发射器20以使得基本上没有气体流动到等离子体区域中的歧管24；用于从适合的电源12(可选地，具有适合的控制系统14)接收(20a和/或20b)电离电压并且将其传递到一个(或多个)线性离子发射器20由此建立具有外周边边界的等离子体区域22的装置。

首先参照图1A和1AA，可以看出具有相关的高压电源(HVPS)12和相关控制系统14的本发明多段线性电离棒10(使用线圈20b或平板20a弹簧选择)的优选示意性表示。在所示实例中，电离器10包括四个可拆卸且任意安装(disposable)的电离器模块16。所有发射器电极20可以由弹簧拉紧触点20a、20b电气地串联。以此方式，发射器导线20和弹簧拉紧触点20a、20b用作一个高压总线。第一发射器模块16(其位置靠近HVPS的输出端)的一个端子20a、20b优选地连接到高压电源12并且第二端子20a、20b(在电离棒10的相对侧)可以连接到控制系统14。

控制系统14可以监控所有线性发射器导线20和电离电池触点20a、20b的电气性能完整性。为了建立所需(至少通常圆柱形或椭圆形)离子云(等离子体区域)22，HVPS12和控制系统14可以如标题为离子产生方法和装置并且在2006年6月6日发布的美国专利号7,057,130中所述配置和操作，该专利的全部内容通过引用结合在此。此功率和通信连接性优选地由设置于封装壳体21的侧面上的多导体连接器42提供(例如，参见图3B)。这允许控制系统14控制棒10以响应于各种其他机械装置的状态。例如，如果鉴于一些原因已经停止生产，则可以关闭棒10。还可以提供状态灯44来向操作者指示各种状态(诸如警报)。

图1AA示出用于线圈弹簧20b或平板弹簧20a的优选可选配置。线圈弹簧20b的一个终端可以电气连接到导线发射器20并且第二终端电气连接到电气触点35，电气触点35延伸至模块16外部以与HVPS12、控制系统14或另一个模块16中的一个电气接触，如以上描述且如附图所示。平板弹簧20a可以通常是W形并且可以在一个整片中提供拉紧和接触功能，由此潜在地减少电气连接，从而减少维护并增加可靠性。

现在主要转向图2A至2C并且还继续参照所有图，棒10的每个电离电池16可以包括至少一个线性(例如，导线型)电晕放电离子发射器/电极20、至少一个非电离参比电极32a和32b或32'(其可以保持在适当的低电位，诸如地电压(零伏))以及放置于电极2a和32b之间或32’附近的气体孔口26或26'/26″/27的阵列(多种/多个)，如图所示。每个孔口(气体出口或喷嘴)26或26'/26″/27可以是圆形的，并且如果这样，则可以具有范围在约0.0098英寸与约0.016英寸之间的孔径(其中约0.0135英寸是最优选的)。孔口26或26'/26″/27可以通过钻孔、用激光切割、喷砂或用喷水切割来形成。它们可以彼此均匀间隔开范围在约25毫米与约75毫米之间的距离(其中约50毫米是最优选的)，如至少基本上平行于线性电离器20或由此定义的轴线(到如图2A至2C所示页面的平面中)所测量。另外，如各个图中所示，每个其他孔口可以可选地位于线性电离器20的横向相对侧上。每个孔口输出端26或26'/26″/27可以建立高速空气/气体喷射并且由此根据“科恩达”效应带入周围空气A。如以下立即详细论述，在线性发射器电极20与一个(或多个)空气/气体孔口26或26'/26″/27之间可以存在最佳距离。

图2A至2C概念性地示出在电离电池16、16'和16″的横截面图中空气/气体流28与离子流之间的关系。具体来说，图2A示意性地示出来自一个有利放置的孔口26的空气/气体流28与电池16'内离子云22的位置之间的简化关系。图2B示意性地示出根据本发明的一个替代实施例的来自一个有利放置的孔口/喷嘴26'/26″/27的空气/气体流28'与电池16″内离子云22的位置之间的简化关系。图2C示意性地示出如图3A至4C所示本发明物理性实施例来自多个有利放置的空气/气体流孔口26的空气/气体流28与电池16内离子云22的位置之间更现实的优选关系。

如图2A至2C中所示，线性电极20(导线)垂直于页面的平面延伸，并且放置在距歧管24/24'/24″的表面25/25'/25″一定距离处并且远离一个(或多个)参比电极32'/32a/32b。(电离20与非电离参比电极32'/32a/32b之间的)理想垂直距离X1由高压电源12的各种参数定义，诸如电压振幅、频率和离子电流。可以使用本领域已知的常规手段来选择X1，并且特别地，根据标题为离子产生方法和装置并且在2006年6月6日发布的美国专利号7,057,130所公开，该专利的全部内容通过引用结合在此。当将高压AC施加到一个(或多个)线性电极20时，发生电晕放电，由此产生大量的两个极性离子。因此，一个(或多个)发射器20由正、负离子的密集的、高浓度的双极离子云22围绕。云22在图2A至2C中被理想化为圆形虚线，由于通常对于由施加高频AC电压产生的一个(或多个)通常圆柱形离子云来说精确的。然而，应理解的是低频AC电压更可能导致产生可能至少通常椭圆形的一个(或多个)离子云。

在图2A和2C的情况下，歧管24、24'的顶表面25和25'例如可以由具有从那里延伸穿过每个孔口26的一个(或多个)圆形孔/一个(或多个)孔洞的平坦孔口板构成。如上所述，(电离20与非电离参比电极32'/32a/32b之间的)理想垂直距离X1由高压电源12的各种参数定义，诸如电压振幅、频率和离子电流。每个孔口26的中心优选地位于距离子云(或导线电极)22的中心20水平距离X2处。X2的理想值可以根据以下方程式基于将空气/气体流28的外轮廓放置成基本上与离子云22相切的几何条件来计算：

X2＝R+(X1)/tan(90°-β)

例如，如果R＝离子云等离子体区域的半径＝约1mm至约1.5mm(对于高频电离电压来说是典型的)，如果X1＝7mm至8mm，并且如果β＝来自一个(或多个)孔口26的气体流(喷射)的扩散角＝10度至15度，则tan75°＝3.73并且X2＝3.9mm。

替代的优选实施例(图2B中示出)可以具有大量小喷嘴26'/26″/27(在横截面中具有圆形或椭圆形出口配置的管状喷嘴)或放置在歧管24″的顶部25″并且连接到孔口板中的孔的“文丘里”型喷嘴。一个(或多个)孔口/一个(或多个)出口26″可以位于离子云22附近。如果这样，则与图2A和2C中所示的配置相比，较高空气/气体速度将从离子云22收获更多离子，以及带入更大体积的周围空气。图2B的实施例可以具有放置在电离电池内并且至少通常平行于导线发射器20的一个参比电极32'(例如，金属条)。

用于计算用于此实施例的X2的修改的方程式可以是：

X2＝R+(XI-H)/tan(90°-β)

其中H是喷嘴的高度(或长度)。

喷嘴27可以由隔离(绝缘)或导电材料制成。在后一种情况下，多个喷嘴28的群可以彼此电气连接并且可以相对于高压电源12使用多个参比电极。因此，电晕放电电流从离子发射器20流动到导电喷嘴/参比电极27，并且离子电流和离子云聚集在高空气/气体速度的区域中。这为离子收获和运输到带电体TO提供最佳条件。

每个发射器20的横向相对侧上的右和左格板(包括多个间隔开的遮板/轨道30、30')通常定义每个电离电池16的形状/外轮廓。流过孔口26或26'/26″/27的高速清洁干燥空气(CDA)建立围绕气流28的低压空间，并且将离子带出(吸出)一个(或多个)离子云/等离子体区域22以及携带周围空气A通过遮板/轨道30(30')之间的开口/间隙。

在离子云22与孔口26/26'/26″中心之间的最佳距离(水平偏移X2)，气体流28和带入的周围空气A将离子从电离电池16有效地移动到带电目标物体TO。以此布置，发生离子收获(将离子从一个(或多个)电离电池16运输到一个(或多个)目标物体)，其中基本上没有气体流28直接接触导线表面(没有气体流28直接吹到一个(或多个)离子发射器20上)。由于一个(或多个)导线电极20与一个(或多个)气体流28没有直接影响/相互作用，所以一个(或多个)气体流28基本上不会引起导线振动并且基本上没有一个(或多个)气体流28中的污染物和/或固有地存在于带入的周围空气A中的污染物接触一个(或多个)导线电极20。

现在主要转向图3A至4C，每个电池16、16″'包括用作气体歧管的长中央孔口板，该孔口板具有允许气体/空气28流过的多个通道、孔口或槽26。至少一个歧管通道通过气流连接器40连接到高压CDA(或另一种气体)的源。小孔口(圆形或长槽)26的至少一行(列)交错在离子一个(或多个)发射器20的两个横向侧面上。孔口列(行)优选地都具有相等的偏移相对线性发射器轴线20。可选地，围绕线性发射器20的气体流28可以例如由在孔口板中切出的两行狭槽布置，所述行至少通常与发射器平行。

图3D示出图3A至3C的平板弹簧多段电离棒的横截面图，其中沿图3E的线3D-3D截取横截面。如其中最佳示出，封装壳体21可以从一侧支撑电离电池模块16，并且可以将具有控制系统14的高压电源12容纳在其内侧内(由封装21覆盖)。另外，如其中所示，延伸穿过棒10端壁的孔46允许多个棒10一起的菊花式链接(如果需要)。电离电池可以包括一个(或多个)支撑结构，如用于配置为拉伸导线的离子发射器电极20的支柱33。支柱33可以固定在电离电池16的底板25上(参见图3G中的细节)。

导线电极拉紧系统可以包括至少一个线圈弹簧20b(图4A至4C)或至少一个平板弹簧20a(图3A至3H)(两种类型的弹簧也在图1A中清楚示出)。线性电离器20优选地拉紧到约150克力(gf)至约300克力(gf)的范围，其中约250克力(gf)为最优选。一个(或多个)导线发射器20可以具有在30微米至200微米范围中的直径，优选地80至130微米。导线材料可以是任何高度耐腐蚀性金属，如不锈钢、钼、钛、钨，或如“哈司特镍合金”和“ULTIMET”的合金和本领域中已知的其他(诸如镍钛合金)专用合成物。一个(或多个)导线发射器20还可以具有基于镍、铬、玻璃或二氧化钛的防止腐蚀的镀层。化学上纯的且抛光的钨导线是一种特别优选的发射器材料。

如各图中所示，一个(或多个)导线发射器20可以沿底板25、25″'中央放置在其表面上方(从表面提起)5毫米至15毫米，并且优选地从一个(或多个)孔口线横向偏移(1毫米至10毫米)，如以上所论述。

参比电极32a和32b可以配置为放置在平行于离子发射器电极20的壳体21表面上的至少一个导电条(或多个导电条)。参比电极32a和32b优选地保持在地电位(零伏)。歧管24可以由电中性且/或绝缘的挤压成型塑料和/或本领域中已知的其他材料和技术形成。

根据试验结果，电离电池的这种设计基本上消除空气(气体)流对一个(或多个)导线发射器20的直接影响，由此防止导线振动和污染。以与导线电极表面的预置水平偏移并且与一个(或多个)离子云22的周边区域相切的方式定位空气流，也同时将由发射器与参比电极之间的电晕放电收获而得的离子最大化。在此条件下，来自发射器的空气流和电场一起将离子从棒移动到带电体TO。

电离电池的另一个重要特征是每个可拆卸离子发射器部分的导线保护格板/横向部件(参见图3G、4B和1A)。格板可以包括安装在公共板25上的一组通风遮板/轨道。底板25可以具有多个开口31、31'(特别参见图3G和4B)，其中每个开口与孔口(歧管)板中的孔口26、26″'的位置对齐。肋状物可以支撑一组(可能几个)彼此为间隔开关系的通风遮板/轨道30、30'。在使用中，格板(横向部件)与电离的气体流始终接触，并且对离子输出和平衡具有显著影响。因此，它们优选地由电中性材料(定义为具有低亲和性来获得正或负静电电荷中的仅一个)形成且是高度绝缘的。这些材料包括ABS、聚碳酸酯和本领域中已知的其他类似材料，并且可能是其任何希望的组合。

所披露的格板设计可以提供几个相互作用的功能：其(1)用作用于保护和支撑电离导线发射器的物理防护；(2)使得周围空气容易接近高速空气喷射以增加周围空气带入和放大的作用；(3)引导(校准)离子流从电离棒10朝向带电目标物体TO(例如，FPD面板)以及(4)用作引导/支撑件，其用于将刷子、交换物(swap)、泡沫块、抹布或其他清洁工具/物品沿电离棒的长度移动以由此清洁一个或多个电离元件。

本发明的另一个显著特征是电离棒的可拆卸模块(参见图3F中电离电池的组装图)。根据棒的希望的长度，可以将一至十(或甚至更多)模块安装到歧管24上来形成电离棒。每个模块/电池的长度可以在约50毫米至约1500毫米的范围内(其中100毫米至300毫米最优选)。

如所论述和展示，图3A至3H的优选物理实施例使用可拆卸的导线电离电池16，其具有在侧视图中通常为W形的平板拉伸/接触弹簧20a。与所使用的一个(或多个)线圈弹簧的设计相比，这种设计的一个显著优点是发射器电极的低电容。具体来说，具有平板弹簧电离电池的代表性六模块电离棒(约1.5米长)的电容是约14微微法拉。相比之下，注意到，这比使用线圈弹簧的可比性电离棒的电容少约10％至约30％。结果是HVPS12上的最小电容负载，这又使得有可能使用紧凑的、便宜的高频或脉冲高压电源。最后，应了解，优选地将接触弹簧放置在相对于导线电极20的较低水平(较靠近模块16的底板25)，并且它们可以由保护性塑料屏幕(未示出)覆盖。这使得容易沿棒移动清洁刷。如上所述，格板(横向部件)提供物理上无障碍路径，可以沿着所述路径引导一些清洁装置/工具。由于导线发射器优选地提起在拉紧弹簧上方，所以这种布置允许简单且有效地移除可能积聚在导线上的腐蚀、碎片、灰尘等，而基本上不受一个(或多个)弹簧干扰。

所披露的本发明的多段棒的另一个显著特征包括提供用于将可拆卸电离电池16、16″'保持就位的一组悬臂式夹子48。具体来说，相对于孔口26和封装壳体21，一对夹子48将每个电离电池16、16″'锁定在固定的预置位置中(参见例如图3H和4C)。可拆卸夹子48可以沿歧管24的孔口板放置。每组夹子帮助确保可靠的电气和机械接触，其将模块锁定在相对于歧管中孔口的预置位置中(参见例如图4C、3H)。在使用中，夹子48优选地沿歧管24的孔口板可拆卸地安装。电离模块可以容易地插入到夹子中，由此将其相对于歧管24和相邻的电离电池机电地锁定就位。为了一次释放电离电池一端，可以将该对相对弯曲的悬臂48a和48b朝向中间平面挤压。两个弯曲夹子之间在横向方向上的距离足够宽以便为清洁刷提供间隙，如图3H中所示。因此，可以在两个方向上沿整个电离棒10移动清洁刷或其他清洁装置，从而从发射器(导线)的所有部分移除污染碎片。

所披露的本发明的多段电离棒提供准备用于批量生产中容易组装的电离电池(或发射器部分)的便宜模块设计。它们还提供以最小空气/气体和功率消耗的高效静电中和，并且预期大大减少操作中的维护成本(用于清洁的劳动力)。

普通技术人员将了解，本发明的电离电池16、16″'可以各自具有设置在发射器20一端上的一个拉伸弹簧(而不是两个)来提供所需拉伸。在这些实施例中，发射器20的相对端可以固定地附接(例如，通过容纳在图3G和4B中所见类型的端部支柱33内的螺钉)，并且还可以将用于与相邻电离棒外部接触的一些装置固定到其上。

普通技术人员将了解，根据本发明的电离器预期比常规的销式发射器电晕放电电离器持续更长时间(2-3年)。这是因为减少腐蚀的导线发射器20的上述绝缘。还确定本发明的电离电池在平板弹簧20a附近发生基本上为零的电晕放电，并且这减少那个区域中电池的塑料部件的恶化(再次延长每个电池的寿命)。尽管如此，在需要移除/清理和更换时电离电池仍将最终得以降解，并且其可以使用如本文所论述的夹子48来发生。

虽然已经结合当前认为最实际且优选的实施例描述了本发明，但是应理解，本发明并不限于所披露的实施例，而是旨在涵盖包括在所附权利要求书的精神和范围内的各种修改和等效布置。参照以上描述，例如，将认识到，用于本发明的零件的最佳维度关系(包括大小、材料、形状、形式、操作功能和操作方式、组装和使用的变化)被认为对于本领域技术人员显而易见，并且对于那些在附图中所说明和说明书中所描述的所有等效关系旨在由随附权利要求书涵盖。因此，以上关于本发明的原理被认为是示例性描述，而非详细描述。

除了在操作实例中或者在另有指示的情况下，说明书和权利要求中使用的关于原料数量、反应条件等的所有数值或表达，理解为在所有情况下由术语“约”修饰。因此，除非另有相反指示，否则以下说明书和所附权利要求书中阐述的数值参数是近似值，其可以根据本发明希望获得的所需性能而变化。至少，但并非是将等同原则的应用限于权利要求书的范围，每个数值参数应至少按照所报告的有效数字的数量并且通过应用普通舍入技术来解释。

尽管如此，阐述本发明的广义范围的数字范围和参数是近似值，但具体实例中阐述的数值是尽可能精确地报告的。然而，任何数字值固有地含有某些误差，其必然地由在其各自试验测量中发现的标准差而产生。

另外地，应理解，此处所述的任何数值范围意欲包括归入其中的所有子范围。例如，“1至10”的范围意欲包括其间的所有子范围，其包括所列举的1的最小值与所列举的10的最大值；即，具有等于或大于1的最小值和等于或小于10的最大值。因为所披露的数值范围是连续的，所以它们包括在最小值与最大值之间的每个值。除非另有指示，否则此申请中指定的各种数值范围是近似值。

为了下文描述的目的，术语“上”、“下”、“右”、“左”、“垂直”、“水平”、“顶”、“底”以及其派生词应如其在附图中定向与本发明相关。然而，应理解，本发明可以假定各种可选择的变化和步骤序列，除非另有相反的明确指定。还应理解，附图中说明并且在以下说明书中描述的特定设备和过程仅仅是本发明的示例性实施例。因此，涉及本文披露的实施例的具体尺寸和其他物理特征不应理解为限制性。

Claims (26)

1.一种多段线性电离棒，包括：

至少一个电离电池，其具有至少一个定义轴线的线性离子发射器，所述定义轴线的线性离子发射器用于沿其长度建立离子云以响应于对其施加电离电压，所述离子云具有等离子体区域，所述区域具有外周边边界；

装置，其用于接收电离电压并用于将所述电离电压传递到所述线性离子发射器以由此建立所述离子云；

参比电极，其在所述离子云内呈现电场以响应于对施加到所述参比电极的非电离电压的接收，，所述电场导致离子离开所述等离子体区域；以及

歧管，其用于接收来自源的气体并且用于将所述气体传递通过所述线性离子发射器，以使得所述气体流的至少一些与所述等离子体区域的所述外周边边界相切但是基本上没有所述气体流动到所述等离子体区域中。

2.如权利要求1所述的多段线性电离棒，其中用于接收的所述装置包括弹簧拉紧触点并且所述电离棒进一步包括由所述弹簧拉紧触点电气串联以由此形成高压总线的多个电离电池。

3.如权利要求1所述的多段线性电离棒，其中所述电离电池的所述线性离子发射器包括具有直径在30微米到200微米范围内的至少一个电晕放电导线并且其中所述歧管进一步包括具有用于将所述气体传递通过所述线性离子发射器的气体孔口的多个通道。

4.如权利要求3所述的多段线性电离棒，其中用于接收的所述装置包括至少一个探测拉紧触点，所述至少一个探测拉紧触点与所述电晕放电导线物理并且电气接触以由此将所述导线在约150克力与约300克力之间拉紧。

5.如权利要求3所述的多段线性电离棒，其中所述弹簧包括平板弹簧，所述平板弹簧在侧视图中至少通常为W形并且具有小于约2微微法拉的电容，并且其中所述电晕放电导线由选自由不锈钢、钼、钛、钨、“哈司特镍合金”和“ULTIMET”构成的组的耐腐蚀金属制成。

6.如权利要求1所述的多段线性电离棒，其中所述歧管进一步包括在所述线性离子发射器两侧上的多个交错的气体孔口以用于将来自所述歧管的所述气体传递通过所述线性离子发射器，以使得所述气体流的至少一些与所述等离子体区域的所述外周边边界相切但是基本上没有所述气体流动到所述等离子体区域中。

7.如权利要求6所述的多段线性电离棒，其中

至少一个孔口的中心位于距所述电晕放电导线水平距离X2处；以及

X2的值根据以下方程式确定：

X2＝R+X1/tan(90°-β)，其中

R＝所述等离子体区域的所述外周边的半径；

X1是所述导线发射器与所述参比电极之间的垂直距离并且是所述接收到的电离电压的电压振幅、频率和离子电流中的至少一个的函数；以及

β＝从所述至少一个孔口流出的所述气体流的扩散角。

8.如权利要求1所述的多段线性电离棒，其进一步包括至少一个夹子以将所述电离电池相对于所述歧管和相邻电离电池进行机电地并且可拆卸地安装。

9.如权利要求1所述的多段线性电离棒，其中所述电离棒位于具有周围空气的环境中，其中所述气体流带动所述周围空气，其中来自所述歧管的所述气体流基本上没有引起所述线性发射器上的振动，并且基本上没有来自所述空气流和/或固有地存在于所述产生的周围空气中的污染物接触所述线性发射器。

10.如权利要求3所述的多段线性电离棒，其中所述歧管进一步包括多个管状喷嘴，每个喷嘴具有至少通常垂直于所述电晕放电导线的方向的高度，用于将所述气体传递通过所述线性离子发射器，以使得所述气体流的至少一些与所述等离子体区域的所述外周边边界相切但是基本上没有所述气体流动到所述等离子体区域中。

11.如权利要求10所述的多段线性电离棒，其中

所述喷嘴中至少一个的中心位于距所述电晕放电导线水平距离X2处；以及

X2的值根据以下方程式确定：

X2＝R+(X1-H)/tan(90°-β)，其中

R＝所述等离子体区域的所述外周边的半径；

X1是所述导线发射器与所述参比电极之间的所述垂直距离并且是所述接收到的电离电压的所述电压振幅、所述频率和所述离子电流中的至少一个的函数；

H是所述喷嘴的所述高度；以及

β＝从所述至少一个孔口流出的所述气体流的扩散角。

12.如权利要求10所述的多段线性电离棒，其中

所述喷嘴的至少一些是导电的并且彼此电气连接；以及

所述参比电极包括所述电气连接的导电喷嘴，由此电晕放电电流从所述电晕放电导线朝向所述导电喷嘴流动。

13.如权利要求2所述的多段线性电离棒，其中所述电离电池至少一个的每个弹簧拉紧触点电气连接到所述离子发射器的一端并且电气连接到相邻电离电池的各自弹簧拉紧触点，并且其中所述多个电离电池是选择性可移除的。

14.如权利要求1所述的多段线性电离棒，其中每个电离电池进一步包括第一和第二横向部件，所述第一和第二横向部件设置于所述定义轴线的离子发射器的横向相对侧上并且至少通常平行于所述发射器轴线定向，所述横向部件具有穿过其的气流开口并且由电中性且高度绝缘的材料制成。

15.一种通过使用电离棒引导气体的双极电离流朝向目标物体的方法，所述电离棒的类型具有定义轴线的线性电离发射器和参比电极以及用于将气体流朝向目标物体传递的多个孔口，所述方法包括：

将电离电压施加到所述线性离子发射器以由此沿其长度建立双极离子云，所述离子云具有外周边边界；

将非电离电压施加到所述参比电极以由此在所述离子云内呈现非电离电场，所述非电离电场使得离子离开所述双极离子云；以及

将所述气体传递穿过所述孔口并通过所述线性离子发射器且朝向所述目标物体，以使得所述气体流的至少一些与所述离子云的所述外周边边界相切，但是基本上没有所述气体流动到所述离子云中以由此引导气体的双极电离流朝向所述目标物体。

16.如权利要求15所述的方法，其中所述传递步骤进一步包括传递所述气体通过所述线性离子发射器并朝向所述目标物体，以使得所述气体流的至少一些与所述离子云的所述等离子体区域的所述外周边边界相切，但是基本上没有所述气体流动到所述离子云的所述等离子体区域中以由此引导气体的双极电离流朝向所述目标物体。

17.如权利要求15所述的方法，其中所述电离棒位于具有周围空气的环境中，其中所述气体流带动所述周围空气，其中流过所述线性离子发射器的所述气体基本上没有引起所述线性发射器上的振动，并且基本上没有来自所述空气流和/或来自所述产生的周围空气的污染物接触所述线性发射器。

18.如权利要求16所述的方法，其中所述传递步骤进一步包括在所述定义轴线的线性电离发射器的两个横向相对侧上传递气体，以使得所述气体流的至少一些与所述等离子体区域的所述外周边边界相切但是基本上没有所述气体流动到所述等离子体区域中。

19.如权利要求16所述的方法，其中所述施加电离电压的步骤进一步包括将电压施加到所述线性电离发射器以由此沿其长度建立通常椭圆形的等离子体区域。

20.如权利要求15所述的方法，其进一步包括当来自所述线性离子发射器的两个横向侧的气体的所述双极电离流流向所述目标物体时，同时对其校准。

21.一种用于多段线性电离棒中的选择性可移除的电离电池，其包括：

伸长板，其具有气体可以流过的多个开口，所述开口沿所述伸长板的长度以彼此间隔的方式设置；

至少一个定义轴线的线性离子发射器，其用于沿其长度建立双极离子云以响应于对其施加电离电压，所述离子云具有外周边边界并且所述发射器以相对于所述板间隔的方式悬挂，这样使得所述发射器轴线至少基本上平行于所述板的伸长方向；以及

至少一个弹簧拉紧触点，其用于拉伸所述线性离子发射器，以用于接收电离电压并用于将所述电离电压传递到所述线性离子发射器以由此建立所述离子云。

22.如权利要求21所述的电离电池，其中所述线性离子发射器包括具有直径在30微米到200微米范围内的至少一个电晕放电导线。

23.如权利要求21所述的电离电池，其中所述弹簧拉紧触点与所述电晕放电导线物理并且电气接触以由此将所述导线在约150克力与约300克力之间拉紧。

24.如权利要求21所述的电离电池，其中所述弹簧包括平板弹簧，所述平板弹簧在侧视图中至少通常为W形并且具有小于约2微微法拉的电容，并且所述电晕放电导线由选自由不锈钢、钼、钛、钨、“哈司特镍合金”和“ULTIMET”构成的群的耐腐蚀金属制成。

25.如权利要求21所述的电离电池，其中所述电离电池进一步包括第一和第二横向部件，所述第一和第二横向部件设置于所述定义轴线的离子发射器的横向相对侧上并且至少通常平行于所述发射器轴线定向，所述横向部件具有穿过其的气流开口并且由电中性且高度绝缘的材料制成。

26.如权利要求21所述的电离电池，其中与所述至少一个弹性拉紧触点相比，所述线性离子发射器以相对于所述板更大间隔的方式悬挂，并且其中所述第一和第二横向部件在其间提供物理上无障碍的路径。