CN110603904B - 等离子体发生器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于产生非热的大气压等离子体的等离子体发生器，其具有压电变压器（1），所述压电变压器在纵向方向（L）上被分成输入区域（2）和输出区域（3），其中，能够施加交变电压到所述输入区域（2）上，其中，所述输出区域（3）具有压电材料（9），其在交变电压被施加到所述输入区域（2）上时引起电场的构建，其中，所述压电变压器（1）具有输出侧端侧（10），所述输出侧端侧从所述输入区域（2）离开地指向，其中，所述等离子体发生器这样构型，使得仅仅当在所述输出侧端侧（10）前面布置负载（18，19，22）时，才能够将足够用于使非热的大气压等离子体点火的功率施加到所述压电变压器（1）的输入区域（2）上。

Description

等离子体发生器

技术领域

本发明涉及一种用于产生非热的大气压等离子体的等离子体发生器。

背景技术

这样的等离子体发生器尤其可以具有压电变压器，所述压电变压器为谐振变压器的结构型式，所述谐振变压器基于压电并且不同于常规的磁性的变压器地构成电机的系统。压电变压器尤其可以涉及Rosen型变压器。

如果使用压电变压器用于产生非热的大气压等离子体，则在其输出区域中产生高电压。如果压电变压器以气体作为负载运行，则可能发生，在沿着输出区域的纵侧棱边上偶尔使等离子体点火。对于此的原因是，在输出端上存在着电容式的负载的情况下，最大的电势不在输出端自身上出现，而是视负载和构件几何结构而定地在离输出端几毫米处出现。由此，发生沿着棱边的点燃的概率虽然小，但是不能完全地排除。如果在棱边中的一个上发生重复点火，则这种点火通常在与先前相同的点上发生。构件在该点上几次地对等离子体点火就足以使在那里引起裂纹或者进一步地引起断裂。

为了避免在输出区域的纵侧棱边上的非期望的等离子体点火，附加的措施是必需的。DE 10 2014 110 405 A1例如描述：可以使输出侧的纵侧棱边倒圆或者输出区域可以至少部分地被绝缘装置包围，以避免沿着棱边的非期望的等离子体点火。尤其是通过输出区域的部分绝缘来减弱压电变压器的振动，从而降低等离子体产生的有效程度。此外，所述绝缘装置构成降低变压器的使用寿命的因素。棱边的倒圆需要附加的生产步骤，所述附加的生产步骤提高生产耗费。

发明内容

从现在起，本发明的任务是，说明一种简化的等离子体发生器，在该等离子体发生器情况下，例如可以省去用于更改压电变压器的这类措施。

该任务通过当前的权利要求1的主题解决。

提出一种用于产生非热的大气压等离子体的等离子体发生器，所述等离子体发生器具有压电变压器，所述压电变压器在纵向方向上被分成输入区域和输出区域。压电变压器具有输出侧端侧，所述输出侧端侧从输入区域离开地指向。等离子体发生器这样构型，使得仅仅当在输出侧端侧的前面布置负载时，才将足够用于使非热的大气压等离子体点火的功率施加到压电变压器的输入区域上。

等离子体发生器具有操控电子部件，所述操控电子部件构型用于，测量压电变压器的至少一个运行参数并且根据运行参数的测量识别出在输出侧端侧的前面布置的负载。通过负载在输出侧端侧的前面的存在可以改变至少一个运行参数。所述至少一个运行参数可以是 在输入电流和输入电压之间的相位、变压器的阻抗或者变压器的谐振频率。在这里所提到的运行参数与彼此相互作用。可以由在输出侧端侧的前面布置的负载影响和改变运行参数。在此，负载可以改变由变压器产生的电场并且由此引起运行参数的改变。

操控电子部件可以构型用于，将交变电压施加到变压器的输入区域上。

通过负载在输出侧端侧的前面的定位可以使由压电变压器产生的电场的电场强度集中到输出侧端侧的角上和其直接的周围环境上，从而可以避免沿着输出区域的纵侧棱边的等离子体点火。如果没有负载布置在输出侧端侧的前面，则由压电变压器产生的电场是不定向的并且指向所有的空间方向，其中，所述场也沿着输出区域的纵侧棱边具有显著的场分量。在输出侧端侧的前面的负载确保对电场的引导，从而在输出侧端侧的角上达到最大的场强度。

负载可以由每个任意的对象构成。负载尤其可以由这样的对象构成：所述对象待由等离子体发生器加工。负载可以例如由如下表面或者对象构成，所述表面或者对象设置用于，利用由等离子体发生器产生的等离子体来加工。替代地，负载也可以由永久地布置在输出侧端侧附近的对象构成，使得不暴露于等离子体并且同样地与电场相互作用并且确保电场的所期望的引导。这样的负载也被称作无源负载。

当负载位于借助于其中有输出侧端侧的平面所撑开的半空间（Halbraum）之内时，负载可以被视为在压电变压器的输出侧端侧的前面，其中从变压器的输入区域离开地指向的输出侧端侧的面法线指入该半空间中。此外，仅仅当在输出侧端侧和负载之间的间距不大于最大间距时，负载才可以被视为布置在输出侧端侧的前面。在此，最大间距可以这样选择，使得负载可以以足够的方式影响由压电变压器产生的电场。最大间距可以为例如80mm、优选40mm。

等离子体发生器可以具有操控电子部件，所述操控电子部件构型用于，将交变电压施加到输入区域上。等离子体发生器可以例如这样构型用于，仅仅根据对象是否布置在输出侧端侧的前面而定地，于是将足够用于使非热的大气压等离子体点火的功率施加到压电变压器的输入区域上，其方式是，使操控电子部件构型用于改变施加到输入区域上的交变电压。如果对象布置在输出侧端侧的前面，则操控电子部件可以将交变电压施加到输入区域上，该交变电压足够高，以便在输出区域中触发等离子体点火。与此相反地，如果没有对象布置在输出侧端侧的前面，则操控电子部件要么可以不将任何交变电压施加到输入区域上要么施加过弱而不在输出区域中触发等离子体点火的交变电压。

如果负载涉及持久地布置在输出侧端侧的前面的无源负载，则能够将总是足够用于等离子体点火的功率施加到变压器上。

压电变压器可以是以上所描述的Rosen型变压器。所述变压器可以构型用于，可以将交变电压施加到输入区域上。在变压器的输入区域中，第一和第二内电极和压电材料可以交替地上下堆叠。此外，外电极可以在输入区域中这样布置在变压器的外表面上，使得内电极在堆叠方向上交替地与第一或者第二外电极电接触。

输出区域可以具有压电材料，所述压电材料在交变电压施加到输入区域上时引起电场的构建。输出区域可以没有内电极。输出区域可以是由压电材料制成的整体的堆。输出区域可以由压电材料组成，使其在纵向方向上极化。

等离子体发生器可以具有用于识别在压电变压器的输出侧端侧的前面布置的对象的设备，其中，所述对象构成在输出侧端侧的前面布置的负载。等离子体发生器可以这样构型，使得仅仅当设备识别出在输出侧端侧的前面布置的对象时，才将足够用于产生非热的大气压等离子体的功率施加到输入区域上。

以此方式，只要是没有负载在输出端前面定位，就可以防止等离子体的点火。对象识别可以例如机械式地、光学地或者基于在压电变压器上的阻抗测量或者相位测量进行。

用于识别在输出侧端侧的前面布置的对象的设备可以具有例如机械式的按键元件，所述机械式的按键元件在纵向方向上超过输出侧端侧伸出。机械式的按键元件尤其可以构型用于，识别出对象的碰触并且在这种情况下释放等离子体产生。这样的机械式的按键元件构成用于对象识别的简单的和可靠的系统。

此外，按键元件对于等离子体发生器的使用者可以是在使等离子体发生器对准于待处理的对象时的附加辅助，因为按键元件例如可以通过其长度向使用者指示在等离子体发生器和对象之间的最优的运行间距。

按键元件可以这样布置，使得当对象处在压电变压器前面的运行间距内时，由该对象操纵该机械式的按键元件。由对象进行的操纵可以导致机械式的阻力，所述机械式的阻力由按键元件检测到。

用于识别在输出侧端侧的前面布置的对象的设备可以具有开关，所述开关构型用于，接通和关断压电变压器，并且所述开关与机械式的按键元件这样连接，使得当按键元件识别出在输出侧端侧的前面的对象时，该开关接通压电变压器。

替代地或者补充地，用于识别在输出侧端侧的前面布置的对象的设备可以具有光学测量设备。光学测量设备可以构型用于，发送超声信号、测量该超声信号的反射并且基于所测量的反射进行间距测量。用于这种方式的光学的间距测量的设备允许以高的精确度进行间距测量并且可以以简单的方式作为模块在等离子体发生器中补充。

等离子体发生器可以具有操控电子部件，所述操控电子部件构型用于，将交变电压施加到压电变压器的输入区域上，其中，用于识别在输出侧端侧的前面布置的对象的设备由操控电子部件构成，其中，操控电子部件构型用于，测量施加到输入区域上的交变电压和流经压电变压器的交变电流之间的相位并且由所测量的相位推断出：在输出侧端侧的前面存在对象。如果对象存在于输出侧端侧的前面，则其作为电容式的负载和作为负载电阻与压电变压器相互作用并且因此确保在变压器的输入区域中的相位移。操控电子部件可以构型用于，识别出这样的相位移并且与之相应地推断出对象的存在。

操控电子部件可以构型用于，在接通等离子体发生器之后首先这样运行压电变压器，使得将如下功率施加在压电变压器上，所述功率不足够用于使等离子体点火，并且，在压电变压器以空转运行时在施加到输入区域上的交变电压和交变电流之间的相位在α和β之间的所确定的范围内，其中，操控电子部件此外可以构型用于，当相位以所确定的值而偏离于α和β之间的范围时，提高施加到压电变压器上的功率。α和β可以是例如-5°和+5°。优选地，当压电变压器以空转运行时，选择0°的相位。

在这里，如下情形可以被称作“空转”：在所述情形中，没有任何可能影响电场的分布的负载直接邻近于压电变压器地布置。当压电变压器这样远离待利用等离子体处理的对象使得该对象不实质性地影响由变压器产生的电场时，压电变压器可以处于空转中。

负载可以是永久地在输出侧端侧的前面布置的无源负载。在此情况下，当负载不由待处理的对象构成时，所述负载被称作无源负载。当没有电压施加到负载上时，所述负载可以被称作无源负载。

永久地在输出侧端侧的前面布置的无源负载总是可以这样影响由变压器产生的电场，使得电场强度集中到输出侧端侧的角上。因此，可以排除在纵侧棱边上的等离子体点火。

等离子体发生器可以具有如下壳体，在所述壳体中布置压电变压器。壳体可以具有等离子体出口开口，其中，由压电变压器点火的等离子体通过等离子体出口开口离开等离子体发生器。无源负载可以直接邻近等离子体出口开口地布置。

负载可以是环状的，其中，环可以具有内直径，所述内直径大于输出侧端侧的棱边长度。与之相应地，环可以包围输出侧端侧。

无源负载可以具有绝缘材料、尤其氧化铝。

等离子体发生器可以具有由第一材料制成的壳体，在所述壳体中布置压电变压器，其中，无源负载具有第二材料，其中，第二材料的介电常数高于第一材料的介电常数。与之相应地，无源负载可以比壳体更强地影响电场的场引导。

无源负载可以由能导电材料组成或者由半导体材料组成，其中，在负载和压电变压器之间布置绝缘材料。绝缘材料可以是例如壳体。绝缘材料确保，在变压器和无源负载之间不存在等离子体放电。

压电变压器的输出区域可以没有绝缘装置，例如收缩软管。基于等离子体发生器的以上所描述的构型：其中仅仅当负载布置在变压器的输出侧端侧的前面时才产生等离子体，可以省去用于避免沿着纵侧棱边的非期望的等离子体点火的这样的绝缘装置。这样的绝缘装置可能会导致压电变压器的振动的减弱，由此，可能会降低有效程度并且此外可能会减小变压器的使用寿命。在一种替代的实施例中，附加地，输出区域的这样的绝缘装置可以设置为用于避免非期望的等离子体点火的另外的措施。

压电变压器可以构型用于，在其输出侧端侧上使非热的大气压等离子体点火。

根据一个另外的方面，提出一种用于产生非热的大气压等离子体的等离子体发生器，所述等离子体发生器具有压电变压器，所述压电变压器在纵向方向上被分成输入区域和输出区域，其中，压电变压器具有从输入区域离开地指向的输出侧端侧，其中，等离子体发生器具有永久地在输出侧端侧的前面布置的无源负载。

因为无源负载永久地布置在输出侧端侧的前面，总是可以将对等离子体点火必需的功率施加到变压器上，因为负载可以持久地确保，由负载引导、尤其集中由变压器产生的电场。用于识别负载的设备或者构型用于根据至少一个运行参数的测量识别出负载存在的操控电路在该实施方式中不是必需的。但是，它们可以存在于替代的构型中。

负载可以是环状的并且该环可以具有内直径，所述内直径大于输出侧端侧的棱边长度。无源负载可以具有绝缘材料、尤其氧化铝。等离子体发生器可以具有由第一材料制成的壳体，在所述壳体中布置压电变压器，其中，无源负载具有第二材料，其中，第二材料的介电常数高于第一材料的介电常数。无源负载可以由能导电材料或者半导体材料组成，其中，在负载和压电变压器之间布置绝缘材料。压电变压器可以构型用于，在其输出侧端侧上使非热的大气压等离子体点火。

接下来，描述如下有利的方面。为了使参考变得容易，给所述方面编号。这些方面的特征不仅仅与其所涉及的特别的方面相结合地是重要的，而且单独来看也是重要的。

1.用于产生非热的大气压等离子体的等离子体发生器，

其具有压电变压器，所述压电变压器在纵向方向上被分成输入区域和输出区域，

其中，所述压电变压器具有输出侧端侧，所述输出侧端侧从所述输入区域离开地指向，

其中，所述等离子体发生器这样构型，使得仅仅当在所述输出侧端侧的前面布置负载时，才将足够用于使非热的大气压等离子体点火的功率施加到所述压电变压器的输入区域上。

2.根据上一方面所述的等离子体发生器，

所述等离子体发生器具有用于识别在所述压电变压器的输出侧端侧的前面布置的对象的设备，其中，所述对象构成布置在输出侧端侧的前面的负载，和

其中，所述等离子体发生器这样构型，使得仅仅当所述设备识别出在所述输出侧端侧的前面布置的对象时，才将足够用于产生所述非热的大气压等离子体的功率施加到所述输入区域上。

3. 根据上一方面所述的等离子体发生器，

其中，所述用于识别在所述输出侧端侧的前面布置的对象的设备具有机械式的按键元件，所述机械式的按键元件在纵向方向上超过所述输出侧端侧伸出。

4. 根据上一方面所述的等离子体发生器，

其中，所述机械式的按键元件这样布置，使得当对象处于所述压电变压器前面的运行间距内时，由该对象操纵所述机械式的按键元件。

5. 根据方面3或4中任一项所述的等离子体发生器，

其中，所述用于识别在所述输出侧端侧的前面布置的对象的设备具有开关，所述开关构型用于，接通和关断所述压电变压器，并且所述开关与所述机械式的按键元件这样连接，使得仅仅当所述按键元件识别出在所述输出侧端侧的前面的对象时，所述开关才接通所述压电变压器。

6. 根据方面2至5中任一项所述的等离子体发生器，

其中，所述用于识别在所述输出侧端侧的前面布置的对象的设备具有光学测量设备。

7. 根据上一方面所述的等离子体发生器，

其中，所述光学测量设备构型用于，发送超声信号、测量该超声信号的反射并且基于所测量的反射进行间距测量。

8. 根据方面2至7中任一项所述的等离子体发生器，

所述等离子体发生器具有操控电子部件，所述操控电子部件构型用于，将所述交变电压施加到所述压电变压器的输入区域上，

其中，所述用于识别在所述输出侧端侧的前面布置的对象的设备由所述操控电子部件构成，其方式是，所述操控电子部件构型用于，测量所述施加到所述输入区域上的交变电压和流经所述压电变压器的交变电流之间的相位并且由所测量的相位推断出在所述输出侧端侧的前面存在对象。

9. 根据方面8所述的等离子体发生器，

其中，所述操控电子部件构型用于，在接通所述等离子体发生器之后首先这样运行所述压电变压器，使得将如下功率施加到所述压电变压器上：所述功率不足够用于使等离子体点火，并且，在所述压电变压器以空转运行时在所述施加到所述输入区域上的交变电压和所述交变电流之间的相位位于在α和β之间的所确定的范围内，

其中，所述操控电子部件构型用于，当所述相位以所确定的值而偏离于α和β之间的范围时，提高施加到所述压电变压器上的功率。

10. 根据以上的方面中任一项所述的等离子体发生器，

其中，所述负载涉及永久地在所述输出侧端侧的前面布置的无源负载。

11. 根据以上的方面所述的等离子体发生器，

其中，所述负载是环状的，并且，所述环具有内直径，所述内直径大于所述输出侧端侧的棱边长度。

12. 根据方面10或11中任一项所述的等离子体发生器，

其中，所述无源负载具有绝缘材料、尤其氧化铝。

13．根据方面10至12中任一项所述的等离子体发生器，

其中，所述等离子体发生器具有由第一材料制成的壳体，在所述壳体中布置所述压电变压器，并且，其中，所述无源负载具有第二材料，其中，所述第二材料的介电常数高于所述第一材料的介电常数。

14.根据方面10或11中任一项所述的等离子体发生器，

其中，所述无源负载由能导电材料组成或者由半导体材料组成，并且，其中，在所述负载和所述压电变压器之间布置绝缘材料。

15. 根据以上的方面中任一项所述的等离子体发生器，

其中，所述压电变压器的输出区域没有绝缘装置。

附图说明

接下来，根据附图说明本发明。

图1以立体视图示出压电变压器。

图2示出根据第一实施例的等离子体发生器。

图3示出根据第二实施例的等离子体发生器。

图4示出根据第三实施例的等离子体发生器。

图5示出根据第四实施例的等离子体发生器。

具体实施方式

图1以立体视图示出压电变压器1。压电变压器1尤其可以使用在用于产生非热的大气压等离子体的等离子体发生器中。

压电变压器1为谐振变压器的结构型式，所述谐振变压器基于压电并且不同于常规的磁性的变压器地构成电机学的系统。压电变压器1例如为Rosen型变压器。

压电变压器1具有输入区域2和输出区域3，其中，输出区域3在纵向方向L上邻接输入区域2。在输入区域2中，压电变压器1具有电极4，交变电压可以施加到所述电极上。电极4在压电变压器1的纵向方向L上延伸。电极4在垂直于纵向方向L的堆叠方向S上与压电材料5交替地堆叠。在此，使压电材料5在堆叠方向S上极化。

电极4布置在压电变压器1内部并且也被称作内电极。压电变压器1具有第一侧面6和与第一侧面6对置的第二侧面7。在第一侧面6上布置第一外电极8。在第二侧面7上布置第二外电极（未示出）。位于内部的电极4在堆叠方向S上交替地要么与第一外电极8电接触要么与第二外电极电接触。

此外，压电变压器1具有第三侧面20和第四侧面21，所述第三侧面和第四侧面相互对置并且所述第三侧面和第四侧面垂直于第一侧面6和第二侧面7布置。第三和第四侧面20，21的面法线分别指向堆叠方向S。

输入区域2可以用被施加在电极4之间的小的交变电压来操控。由于压电效应，在输入侧施加的交变电压首先被转化为机械式的振动。在此，机械式的振动的频率基本上取决于压电变压器1的几何结构和机械式的构造。

输出区域3具有压电材料9并且没有位于内部的电极。使在输出区域3中的压电材料9在纵向方向L上极化。输出区域3的压电材料9可以是与输入区域2的压电材料5相同的材料，其中，压电材料5和9可以在其极化方向上区分。在输出区域3中使压电材料9成形为唯一的单片的层，使该单片的层完全地在纵向方向L上极化。在此，在输出区域3中的压电材料9具有仅仅一个唯一的极化方向。

如果将交变电压施加到输入区域2中的电极4上，则在压电材料5，9之内形成机械波，所述机械波通过压电效应在输出区域3中产生输出电压。输出区域3具有输出侧端侧10。因此，在输出区域3中，在端侧10和输入区域2的电极4的端部之间因此产生电压。在此，在输出侧端侧10上产生高电压。在此，在输出侧端侧和压电变压器的环境之间也出现高的电势差，该电势差足够用于产生强的电场，使得过程气体离子化。

以此方式，压电变压器1产生高的电场，这些高的电场能通过电激励使气体或者液体离子化。在此，相应的气体或者相应的液体的原子或者分子被离子化并且构成等离子体。在压电变压器1的表面上的电场强度超过等离子体的点火场强（Zündfeldstärke）的情况下，那么总是发生离子化。在此，对于原子或者分子的离子化必需的场强被称作等离子体的点火场强。

此外，等离子体发生器具有操控电子部件11。操控电子部件11构型用于，将交变电压施加到压电变压器1的输入区域2上。

此外，等离子体发生器具有壳体12。压电变压器1和操控电子部件11布置在壳体12中。壳体12是管状的。壳体12具有电绝缘材料。壳体12具有等离子体出口开口13。压电变压器1这样布置在壳体12中，使得输出侧端侧10位于等离子体出口开口13附近。

在压电变压器1的输出区域3中产生的电场在压电变压器1的空转中是不定向的并且与之相应地指向所有的空间方向。通过将负载布置在输出侧端侧10的前面可以引导电场，所述电场由压电变压器1产生。在此，所述场尤其朝向负载被引导。由此，减弱沿着纵侧棱边14的场分量。与之相应地，在这种情况下不发生沿着纵侧棱边14的非期望的等离子体点火。

图2示出等离子体发生器的第一实施例，所述等离子体发生器构型用于，避免在压电变压器1的输出区域3中在纵侧棱边14上的非期望的等离子体点火。为此，等离子体发生器这样构型，使得仅仅当在压电变压器1的输出侧端侧10的前面布置负载时，非热的大气压等离子体的点火才是可能的。该负载可以例如由待处理的表面或者待处理的对象（构成。布置在输出侧端侧10的前面的负载确保对电场的引导，由此可以确保，等离子体仅仅朝向负载方向发射。

在图2中所示出的等离子体发生器具有用于识别在压电变压器1的输出侧端侧的前面布置的对象22的设备15。在该实施例中，对象识别机械式地进行。为此，设备15具有开关16和机械式的按键元件17。

机械式的按键元件17超过变压器1的输出侧端侧10而以运行间距的程度伸出。机械式的按键元件17构型用于，识别是否对象22位于如下位置上：在所述位置上布置机械式的按键元件17的从压电变压器1离开地指向的尖端。如果对象22位于那里，则尖端相对于对象22碰撞并且机械式的按键元件17受到机械式的阻力。运行间距这样选择，使得其计量出（bemessen）在压电变压器1和待加工的表面之间的理想间距。运行间距可以例如位于1mm和40cm之间。

开关16可以占据打开的状态和闭合的状态。当机械式的按键元件17不受到机械式的阻力时，开关16在其打开的状态下。当机械式的按键元件17因为其例如相对对象22碰撞而受到机械式的阻力时，开关16被置于其闭合的状态。

如果开关16打开，则开关16中断在操控电子部件11和压电变压器1之间的电连接，从而没有电压施加到压电变压器1的输入区域2上。当开关16闭合时，操控电子部件11与压电变压器1电连接并且可以将电压施加到变压器1上。与之相应地，仅仅在闭合的开关16情况下能产生等离子体。当机械式的按键元件17识别出布置在输出侧端侧10的前面的、作为电负载起作用的对象22时，开关16闭合。

与之相应地，根据第一实施例的等离子体发生器这样设计，使得仅仅当对象22处在与输出侧端侧10的所限定的运行间距内时，等离子体点火才是可能的。仅仅在这种情况下，由对象22操纵机械式的按键元件17并且因此释放等离子体点火。以此方式可以确保，等离子体发生器总是布置在与待加工的对象22的理想运行间距内。

对在这里所示出的、用于识别在输出侧端侧10的前面布置的对象的、具有开关16和机械式的按键元件17的设备15替代地或者补充地，也可以进行光学的间距测量。在此，设备15可以具有光学测量设备（未示出），所述光学测量设备构型用于，发送超声波信号，测量该超声波信号的反射并且基于所测量的反射进行间距测量。以此方式可以识别，待处理的对象是否直接布置在压电变压器1的输出侧端侧10的前面。相应的光学测量设备可以以高的准确性进行这些测量。

等离子体发生器这样构型，使得当光学的间距测量得出对象足够近地布置在变压器1的输出侧端侧10的前面时才实现等离子体点火。尤其是，可以确定用于最小间距的阈值。仅仅当光学的间距测量得出对象处在与输出侧端侧10的如下间距内时，才可以实现等离子体点火，其中所述间距小于所确定的最小间距。

与此相反地，如果光学的间距测量得出没有对象足够近地布置在输出侧端侧10的前面，则操控电子部件11可以这样编程，使得没有电压施加到变压器1的输入区域2上。

图3示出根据第二实施例的等离子体发生器。根据第二实施例，等离子体发生器的、构型用于将交变电压施加到压电变压器1的输入区域2上的操控电子部件11构成用于识别在输出侧端侧10的前面布置的对象的设备15。在图3中，示意性地表明操控电子部件11。

如果接通等离子体发生器，则操控电子部件11首先将小的功率施加到压电的变压器1上，所述小的功率这样选择，使得其不足以在输出区域3中引起等离子体点火。此外，由操控电子部件11施加在变压器1上的功率这样选择，使得在压电变压器1以空转运行时，在所施加的交变电压和所属的交变电流之间的相位位于-5°和+5°之间、优选位于0°。操控电子部件11构型用于，持续地监测这个相位。从现在起，如果等离子体发生器接近于待处理的对象，则该对象作为输出侧的电容并且作为负载电阻而作用于压电变压器1。由此，发生在交变电流和交变电压之间的相位的位移。操控电子部件11识别出这种相位移。如果相位移超过预先定义的阈值，则操控电子部件11将这解释为对于在输出侧端侧10的前面布置的对象的证明。如果以此方式识别出待处理的对象，则操控电子部件11提高施加到压电变压器1上的功率，从而从现起在输出侧端侧10上对非热的大气压等离子体进行点火。

如果使压电变压器1又远离待处理的对象，则其重新导致相位移。操控电子部件11构型用于，识别这样的相位移并且因此降低施加到压电变压器1上的功率，从而不再发生等离子体点火。以此方式保护变压器1以防等离子体在空转时点火。

因此，在以上所描述的实施例中，仅仅在变压器1的输出侧端侧10的前面存在对象的情况下产生等离子体，其中，对象必须足够邻近输出侧端侧10。在此，对象确保对等离子体的场引导，所述场引导确保，避免在纵侧棱边14上的等离子体点火。

在图4中示出等离子体发生器的第三实施例。等离子体发生器具有永久地布置在压电变压器1的输出侧端侧10的前面的无源负载18。根据第三实施例的等离子体发生器总是可以使用于对非热的大气压等离子体点火，而不发生沿着棱边14的非期望的等离子体点火。作为负载起作用的、待处理的对象不必强制性地布置在输出侧端侧10的前面。而是，无源负载18同样引起场引导。

无源负载18可以例如是环状的元件。无源负载18布置在管状的壳体12的内侧上。无源负载18布置在壳体的等离子体出口开口13上。无源负载18由如下材料组成，该材料的介电常数高于壳体12的材料的介电常数。无源负载18可以例如由氧化铝组成。

无源负载18由于其电特性而确保，由压电变压器1产生的电场集中到输出侧端侧10的角上。从现在起，如果有源负载、例如待处理的对象被保持在无源负载18前面，则所述有源负载可能又会比无源负载18更好地使场强集中（bündeln），从而等离子体可能会主要被输送给有源负载，并且不通过无源负载18而发生功率损耗。

图5示出第四实施例，在该第四实施例中，代替由绝缘材料制成的无源负载18地，使用具有能导电材料或者半导体材料的无源负载19用于场引导。无源负载19比由绝缘材料制成的无源负载18更好地适合用于场引导。无源负载19布置在管状的壳体12的外侧上并且包围壳体12的等离子体出口开口13。因为壳体12由布置在无源负载19和压电变压器1之间的绝缘材料制成，通过壳体12可以确保，在变压器1和无源负载19之间不发生直接的等离子体点火。

具有导电材料或者半导体材料的无源负载19基本上也如在第三实施例中所描述的无源负载18那样起作用。负载19引起：由变压器1产生的电场集中在变压器1的输出侧端侧10上，所述场被引导并且以此方式避免沿着输出侧的纵侧棱边14的等离子体点火。

基于在实施例中描述的措施确保，仅仅当负载布置在输出侧端侧10的前面时才发生等离子体点火。出于这种原因，在全部的实施例中可以放弃输出区域3的绝缘。否则，为了避免沿着纵侧棱边的等离子体点火，这样的例如通过收缩软管进行的绝缘可能是必要的。

在这里所描述的实施例可以相互组合。例如，压电变压器1不但可以具有根据第三或第四实施例的无源负载18、19而且可以具有根据第一或第二实施例的、用于识别在输出侧端侧10的前面布置的对象的设备15。仅仅当设备15识别出这样的对象时，可以实现等离子体产生。在这种情况下，无源负载18、19可以有助于进一步改进的场引导，其方式是，无源负载18、19对由压电变压器1产生的电场进一步进行集中。

附图标记列表

1 压电变压器

2 输入区域

3 输出区域

4 电极

5 压电材料

6 第一侧面

7 第二侧面

8 第一外电极

9 压电材料

10 输出侧端侧

11 操控电子部件

12 壳体

13 等离子体出口开口

14 纵侧棱边

15 用于识别在压电变压器的输出侧端侧的前面布置的对象的设备

16 开关

17 机械式的按键元件

18 由绝缘材料制成的无源负载

19 由导电材料或者半导体材料制成的无源负载

20 第三侧面

21 第四侧面

22 对象

L 纵向方向

S 堆叠方向。

Claims (26)

1.一种用于产生非热的大气压等离子体的等离子体发生器，

其具有压电变压器（1），所述压电变压器在纵向方向（L）上被分成输入区域（2）和输出区域（3），

其中，所述压电变压器（1）具有输出侧端侧（10），所述输出侧端侧从所述输入区域（2）离开地指向，

其中，所述等离子体发生器这样构型，使得仅仅当在所述输出侧端侧（10）的前面布置负载时，才将足够用于使非热的大气压等离子体点火的功率施加到所述压电变压器（1）的所述输入区域（2）上，

其中，所述等离子体发生器具有操控电子部件（11），所述操控电子部件构型用于，测量所述压电变压器的至少一个运行参数并且根据所述运行参数的测量识别出在所述输出侧端侧（10）的前面布置的对象，其中所述对象构成在所述输出侧端侧（10）的前面布置的负载。

2.根据权利要求1所述的等离子体发生器，

其中，所述至少一个运行参数是在施加到所述输入区域（2）上的交变电压和流经所述压电变压器（1）的交变电流之间的相位。

3.根据权利要求2所述的等离子体发生器，

其中，所述操控电子部件（11）构型用于，在接通所述等离子体发生器之后首先这样运行所述压电变压器（1），使得将不足够用于使等离子体点火的功率施加到所述压电变压器（1）上，并且，在所述压电变压器（1）以空转运行时在所述施加到所述输入区域（2）上的交变电压和所述交变电流之间的相位位于设定的范围内，

其中，所述操控电子部件（11）构型用于，当所述相位以所设定的值偏离于所述设定的范围时，提高施加到所述压电变压器（1）上的功率。

4.根据权利要求1所述的等离子体发生器，

其中，所述至少一个运行参数是所述压电变压器（1）的阻抗，

或者

其中，所述至少一个运行参数是所述压电变压器（1）的谐振频率。

5.根据权利要求1所述的等离子体发生器，

所述等离子体发生器具有用于识别在所述压电变压器（1）的输出侧端侧（10）的前面布置的对象的设备（15），所述对象构成在所述输出侧端侧（10）的前面布置的负载，和

其中，所述等离子体发生器这样构型，使得仅仅当所述设备（15）识别出在所述输出侧端侧（10）的前面布置的对象时，才将足够用于产生所述非热的大气压等离子体的功率施加到所述输入区域（2）上。

6.根据权利要求5所述的等离子体发生器，

其中，所述用于识别在所述输出侧端侧（10）的前面布置的对象的设备（15）具有机械式的按键元件（17），所述机械式的按键元件在纵向方向（L）上超过所述输出侧端侧（10）伸出。

7.根据权利要求6所述的等离子体发生器，

其中，所述机械式的按键元件（17）这样布置，使得当对象处在所述压电变压器（1）的前面的运行间距内时，由所述对象操纵所述机械式的按键元件（17）。

8.根据权利要求6或7所述的等离子体发生器，

其中，所述用于识别在所述输出侧端侧（10）的前面布置的对象的设备（15）具有开关（16），所述开关构型用于，接通和关断所述压电变压器（1），并且所述开关与所述机械式的按键元件这样连接，使得仅仅当所述按键元件识别出在所述输出侧端侧（10）的前面的对象时，所述开关（16）才接通所述压电变压器（1）。

9.根据权利要求5至7中任一项所述的等离子体发生器，

其中，所述用于识别在所述输出侧端侧（10）的前面布置的对象的设备（15）具有光学测量设备。

10.根据权利要求9所述的等离子体发生器，

其中，所述光学测量设备构型用于，发送超声信号、测量所述超声信号的反射并且基于所测量的所述反射进行间距测量。

11.根据权利要求1至7中任一项所述的等离子体发生器，

其中，所述负载是永久地在所述输出侧端侧（10）的前面布置的无源负载。

12.根据权利要求11所述的等离子体发生器，

其中，所述负载是环状的，并且，所述环具有内直径，所述内直径大于所述输出侧端侧（10）的棱边长度。

13.根据权利要求11所述的等离子体发生器，

其中，所述无源负载具有绝缘材料。

14.根据权利要求11所述的等离子体发生器，

其中，所述等离子体发生器具有由第一材料制成的壳体（12），在所述壳体中布置所述压电变压器（1），并且，其中，所述无源负载具有第二材料，其中，所述第二材料的介电常数高于所述第一材料的介电常数。

15.根据权利要求11所述的等离子体发生器，

其中，所述无源负载由能导电材料组成或者由半导体材料组成，并且，其中，在所述负载和所述压电变压器（1）之间布置绝缘材料。

16.根据权利要求1至7中任一项所述的等离子体发生器，

其中，所述压电变压器（1）的输出区域（3）没有绝缘装置。

17.根据权利要求1至7中任一项所述的等离子体发生器，

其中，所述压电变压器（1）构型用于，在自身的输出侧端侧（10）上使所述非热的大气压等离子体点火。

18.根据权利要求13所述的等离子体发生器，其中，所述无源负载具有氧化铝。

19.用于产生非热的大气压等离子体的等离子体发生器，

所述等离子体发生器具有压电变压器（1），所述压电变压器在纵向方向（L）上被分成输入区域（2）和输出区域（3），其中，所述压电变压器（1）具有输出侧端侧（10），所述输出侧端侧从所述输入区域（2）离开地指向，

其中，所述等离子体发生器具有永久地在所述输出侧端侧（10）的前面布置的无源负载。

20.根据权利要求19所述的等离子体发生器，所述等离子体发生器这样构型，使得总是能够将足够用于使非热的大气压等离子体点火的功率施加到所述压电变压器（1）的所述输入区域（2）上。

21.根据权利要求19或20所述的等离子体发生器，

其中，所述无源负载是环状的，并且，所述环具有内直径，所述内直径大于所述输出侧端侧（10）的棱边长度。

22.根据权利要求19或20所述的等离子体发生器，

其中，所述无源负载具有绝缘材料。

23.根据权利要求19或20所述的等离子体发生器，

其中，所述等离子体发生器具有由第一材料制成的壳体（12），在所述壳体中布置所述压电变压器（1），并且，其中，所述无源负载具有第二材料，其中，所述第二材料的介电常数高于所述第一材料的介电常数。

24.根据权利要求19或20所述的等离子体发生器，

其中，所述无源负载由能导电材料组成或者由半导体材料组成，并且，其中，在所述负载和所述压电变压器（1）之间布置绝缘材料。

25.根据权利要求19或20所述的等离子体发生器，

其中，所述压电变压器（1）构型用于，在自身的输出侧端侧（10）上使所述非热的大气压等离子体点火。

26.根据权利要求22所述的等离子体发生器，其中所述绝缘材料是氧化铝。

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