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Die
Erfindung betrifft einen Strahlgenerator zur Erzeugung eines gebündelten
Plasmastrahls durch Lichtbogenentladung unter Zufuhr eines strömenden
Arbeitsgases mit zwei im Strom des Arbeitsgases im Abstand zueinander
angeordneten Elektroden sowie einer Spannungsquelle zur Erzeugung
einer Spannung zwischen den Elektroden. Außerdem betrifft
die Erfindung ein Verfahren zur Erzeugung eines gebündelten
Plasmastrahls.
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Wenn
Werkstückoberflächen beschichtet, lackiert oder
geklebt werden sollen, ist häufig eine Vorbehandlung erforderlich,
durch die Verunreinigungen von der Oberfläche entfernt
werden und/oder durch die die Molekülstruktur so verändert
wird, dass die Oberfläche mit Flüssigkeiten, wie
Kleber, Lacken und dergleichen besser benetzt werden kann.
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Zur
Oberflächenbehandlung- und -reinigung kommen Strahlgeneratoren
zur Erzeugung eines gebündelten Plasmastrahls zum Einsatz,
bei denen unter Anlegen einer Spannung in einem Düsenrohr
zwischen zwei Elektroden mittels einer nicht-thermischen Entladung
aus einem Arbeitsgas ein Plasmastrahl erzeugt wird. Dabei steht
das Arbeitsgas vorzugsweise unter atmosphärischem Druck.
In bevorzugter Weise wird Luft als Arbeitsgas verwendet.
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Die
Vorbehandlung und Reinigung mittels Plasma hat zahlreiche Vorteile,
von denen insbesondere der hohe Entfettungsgrad, die Umweltfreundlichkeit,
die Eignung für nahezu sämtliche Materialien,
die geringen Betriebskosten sowie die hervorragende Integration
in die unterschiedlichen Fertigungsabläufe hervorzuheben sind.
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Aus
der
EP 0 761 415 B9 sowie
der
DE 195 32 412
C2 ist ein gattungsgemäßer Strahlgenerator
zur Erzeugung eines gebündelten Plasmastrahls bekannt,
der ein topfförmiges Gehäuse aus Kunststoff mit
einer seitlichen Zufuhr für das Arbeitsgas aufweist. In
dem Gehäuse ist koaxial ein Düsenrohr aus Keramik
gehalten. Im Inneren des topfförmigen Gehäuses
ist mittig eine Stiftelektrode aus Kupfer angeordnet, die in das
Düsenrohr hineinragt. Der äußere Umfang
des Düsenrohrs ist außerhalb des topfförmigen
Gehäuses von einem Mantel aus elektrisch leitendem Material
umgeben, der am freien Ende des Düsenrohres eine Ringelektrode ausbildet.
Die Ringelektrode begrenzt zugleich eine Düsenöffnung,
deren Durchmesser kleiner als der Innendurchmesser des Düsenrohres
ist, so dass am Auslass des Düsenrohrs eine gewisse Einschnürung
erreicht wird.
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Ein
Nachteil des bekannten Strahlgenerators besteht in der hohen thermischen
Belastung der zu behandelnden Oberflächen. Die Spannungsquelle
benötigt eine sehr hohe Zündspannung in einer
Größenordnung von 10 bis 30 kV. Nachteilig ist
auch der geringe Wirkungsgrad. Verantwortlich hierfür ist
insbesondere ein geringer Ionisierungsgrad im Plasma. Darüber
hinaus weist das aus dem Strahlgenerator austretende Arbeitsgas
eine hohe Temperatur auf, während die Elektronen eine recht
geringe Temperatur aufweisen. Für den Betrieb von Strahlgeneratoren
zur Oberflächenbehandlung wird jedoch die Erzeugung nicht-thermischer
Plasmen angestrebt, bei denen die Elektronen eine viel höhere
Temperatur als die Schwereteilchen (Moleküle, Atome, Ionen)
aufweisen. Technisch hergestellte, nicht-thermische Plasmen haben
jedoch üblicherweise einen geringen Ionisierungsgrad.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zu
Grunde, einen Strahlgenerator der eingangs erwähnten Art
zu schaffen, der insbesondere ein nicht-thermisches Plasma mit geringen Temperaturen
des aus dem Strahlgenerators austretenden Plasmastrahls erzeugt.
Des Weiteren wird eine kompakte Bauform des Strahlgenerators angestrebt.
Schließlich soll ein Verfahren angegeben werden mit dem sich
ein insbesondere nicht-thermisches Plasma mit geringen Temperaturen
des Plasmastrahls erzeugen lässt.
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Diese
Aufgabe wird beim Strahlgenerator der eingangs erwähnten
Art dadurch gelöst, dass die Spannungsquelle einen Spannungspuls
mit einer Zündspannung für die Lichtbogenentladung
und einer Pulsfrequenz erzeugt, der den Lichtbogen zwischen zwei
aufeinander folgenden Spannungsimpulsen jeweils verlöschen
lässt. Ein Verfahren zur Erzeugung eines nicht-thermischen
Plasmas mit geringen Temperaturen des Plasmastrahls ergibt sich
aus den Merkmalen der Ansprüche 15 und 16.
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Der
gebündelte Plasmastrahl in dem strömenden Arbeitsgas
wird durch eine Lichtbogenentladung erzeugt. Der Lichtbogen stellt
eine Gasentladung zwischen den beiden im Abstand zueinander angeordneten Elektroden
dar, an denen eine ausreichend hohe Spannung anliegt, um durch Stoßionisation
die für die Gasentladung erforderliche hohe Stromdichte
zu erzeugen. Die Gasentladung bildet das Plasma in dem die Schwereteilchen
teilweise ionisiert sind.
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Die
Zündspannung ist die elektrische Spannung, die erforderlich
ist, um die Gasentladung zwischen den beiden Elektroden einzuleiten.
Die Zündspannung wird von der Spannungsquelle erzeugt oder
von der Spannungsquelle aus einer Primärquelle abgeleitet.
Für die Erfindung kommen grundsätzlich Gleich-
und Wechselspannungsquellen, vorzugsweise jedoch Gleichspannungsquellen
in Betracht. Entscheidend ist jedoch, dass die Spannungsquelle einen
Spannungspuls erzeugt, der den Lichtbogen zwischen zwei aufeinander
folgenden Spannungsimpulsen jeweils verlöschen lässt.
Dabei ist mit Spannungsimpuls gemeint, dass die von der Spannung
abgegebene Spannung zunächst von einem unteren Wert, vorzugsweise
Null, ausgehend auf einen Höchstwert, der größer
oder gleich der Zündspannung ist, ansteigt und kurze Zeit
später wieder auf den unteren Wert, vorzugsweise Null,
absinkt. Die periodische Folge von Spannungsimpulsen wird als Spannungspuls
bezeichnet.
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Während
jedes Spannungsimpulses fällt die Spannung weit unter die
erforderliche Zündspannung, so dass mit jedem Spannungsimpuls
der Lichtbogen verlöscht, bis im nächsten Spannungsimpuls
die Zündspannung wieder erreicht wird und eine neue Lichtbogenentladung
zwischen den Elektroden erfolgt. Durch das mit jedem Spannungsimpuls
erzwungene Verlöschen des Lichtbogens wird bei hohen Elektrodentemperaturen eine
geringe Temperatur des ausströmenden Arbeitsgases aus dem
Strahlgenerator erzeugt. Durch das schlagartige Abfließen
der Elektronen beim Erreichen der hohen Zündspannung wird
eine große Zahl hochbeschleunigter Elektronen im Plasma
generiert die eine hohe Elektronentemperatur aufweisen. Nach Erreichen bzw. Überschreiten
der Zündspannung fließt zwischen den beiden Elektroden
für einen sehr kurzen Zeitraum von einer Nanosekunde bis
1000 Nanosekunden ein Strom mit einer maximalen Stromstärke
in Höhe von 10 bis 1000 Ampere. Die hieraus resultierende
hohe Stromdichte wirkt sich positiv auf den so genannten Pinch-Effekt
aus. Der Pinch-Effekt bezeichnet das Zusammenziehen des von einem
hohen elektrischen Strom durchflossenen Plasmas zu einem dünnen,
komprimierten Plasmaschlauch oder -faden in Folge der Wechselwirkung
des Plasmastroms mit dem von ihm erzeugten Magnetfeld.
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Die
Pulsfrequenz des Spannungspulses liegt bevorzugt in einem Bereich
zwischen 1 kHz bis 100 kHz, insbesondere in einem Bereich zwischen
20 kHz bis 70 kHz.
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Der
Abstand zwischen den Elektroden des Strahlgenerators und der Druck
des Arbeitsgases wird so bestimmt, dass die vorgenannten Stromstärken
im Plasma bei Zündspannungen zwischen 2 kV bis 10 kV erreicht
werden. Die Grundlage für die Ermittlung des Elektrodenabstandes
ist das Paschen-Gesetz, wonach die Zündspannung eine Funktion
des Produktes aus dem Gasdruck des Arbeitsgases und der Schlagweite,
das heißt dem Abstand zwischen den Elektroden ist. Abhängig
von der Form der sich gegenüberstehenden Elektroden sowie
dem verwendeten Arbeitsgas, vorzugsweise Luft, müssen Korrekturparameter
bei der Berechnung berücksichtigt werden.
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Die
von der Spannungsquelle erzeugten Spannungsimpulse können
gleich- oder wechselgerichtet sein.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform der Spannungsquelle ist dadurch
gekennzeichnet, dass die Spannungsquelle ein Netzteil mit einem
Anschluss für eine Ausgangsspannung und zwei Ausgänge
für die im Netzteil umgesetzte Spannung aufweist, wobei
parallel zu den Ausgängen mindestens ein Kondensator geschaltet ist,
der mit dem Netzteil über mindestens einen Widerstand verbunden
ist. Wahlweise kann dabei einer der Ausgänge mit Erdpotential
verbunbden sein und die gemeinsame Erde als Bezugspotential und
Anschluss für den Kondensator verwendet werden. Das Netzteil
ist dabei eine Baugruppe, die die vom Stromnetz bereitgestellte
Eingangsspannung in die von dem Strahlgenerator benötigte
Ausgangsspannung umsetzt.
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Die
Schaltung aus Kondensator und Widerstand erzwingt das Verlöschen
des Lichtbogens, in dem die von dem Netzteil abgegebene Leistung
in dem Kondensator zwischengespeichert wird. Die von dem Netzteil abgegebene
Leistung, wird zunächst von dem Kondensator gespeichert,
bis die Zündspannung für die Lichtbogenentladung
erreicht wird. Beim Erreichen der Zündspannung kommt es
zur Gasentladung und die im Kondensator gespeicherte Energie fließt
innerhalb von einer Nanosekunde bis 1000 Nanosekunden mit einer
hohen Stromstärke in Höhe von 10 Ampere bis 1000
Ampere ab. Durch den mindestens einen Ladewiderstand, über
den der mindestens eine Kondensator mit dem Netzteil verbunden ist,
fließt nicht genügend Strom nach, um den aus dem
Kondensator gespeisten Lichtbogen aufrecht zu erhalten. In Folge
dessen erlischt der Lichtbogen selbstständig und die Aufladung
des Kondensators für den nächsten Spannungsimpuls
beginnt erneut.
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Im
Interesse einer kompakten Bauform und einer weiteren Steigerung
des Wirkungsgrades des erfindungsgemäßen Strahlgenerators
ist das Netzteil der Spannungsquelle vorzugsweise als Schaltnetzteil
ausgebildet. Das Schaltnetzteil zeichnet sich dadurch aus, dass
abweichend zu herkömmlichen Netzteilen mit 50- bzw. 60-Hz-Transformator
die Netzspannung in eine Wechselspannung wesentlich höherer
Frequenz umgewandelt und nach der Transformation schließlich
wieder gleichgerichtet wird. Der Betrieb des Transformators mit
höherer Frequenz hat zur Folge, dass bei gleicher Leistung
die Masse des Transformators deutlich verringert werden kann. In
Folge dessen sind Schaltnetzteile bei gleicher Leistung kompakter
und leichter. Des Weiteren ist deren Wirkungsgrad höher
als der konventioneller Netzteile.
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Besonders
Platz sparend lässt sich der Kondensator der Spannungsquelle
in Form eines abgeschirmten Kabels ausführen, in dem eine
die erste Elektrode mit der Spannungsquelle verbindende elektrische
Leitung von einem Isolator umgeben wird, den zumindest auf einer
Teillänge eine elektrisch leitende Abschirmung ummantelt,
die Bestandteil der elektrisch leitenden Verbindung zwischen der
Spannungsquelle und der weiteren Elektrode ist, wobei die Abschirmung
ein äußerer Isolator ummantelt.
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Die
Kapazität des Kondensators liegt vorzugsweise in einem
Bereich von 1 nF bis 200 μF Eine kompakte Bauform des Strahlgenerators
bei gleichzeitig homogener Strömung des Arbeitsgases wird
dadurch erreicht, dass eine Elektrode als Stiftelektrode und eine
Elektrode als ringförmige Elektrode ausgebildet ist, konzentrisch
zu der Stiftelektrode ein hohlzylindrischer, gegenüber
der Stiftelektrode isolierter Mantel aus elektrisch leitendem Material
angeordnet ist, an dessen einer Stirnseite die ringförmige
Elektrode angeordnet ist, die eine Düsenöffnung
begrenzt, deren Durchmesser kleiner als der Durchmesser des hohlzylindrischen
Mantels ist und an dessen gegenüberliegender Stirnseite
die Zufuhr für das Arbeitsgas angeordnet ist.
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Eine
weitere Reduktion der Temperatur des Arbeitsgases kann durch Strömungsoptimierung
erreicht werden. Aus diesem Grund weist der erfindungsgemäße
Strahlgenerator als Mittel zur Erzeugung einer Wirbelströmung
des Arbeitsgases eine stirnseitig in den hohlzylindrischen Mantel
eingesetzte, die Stiftelektrode umgebende Hülse aus elektrisch
isolierendem Material auf, an deren Oberfläche mindestens
ein als Wendel ausgestalteter Steg angeordnet ist, der zwischen
der Innenwand des hohlzylindrischen Mantels und der Oberfläche
der Hülse einen Kanal für das Arbeitsgas bildet.
Durch die Steigung des wendelförmigen Stegs kann wirksam
die Temperatur des Plasmastrahls beeinflusst werden. Eine größere
Steigung kühlt den Plasmastrahl stärker ab, während
eine geringere Steigung zu einem wärmeren Plasmastrahl
führt. Bei einer größeren Steigung ist
die Verweildauer des Arbeitsgases bei gleicher Strömungsgeschwindigkeit
aufgrund des kürzeren Strömungsweges durch den
Strahlgenerator kürzer, wodurch die Kühlwirkung
des Arbeitsgases verstärkt wird. Bei geringerer Steigung
des als Wendel ausgestalteten Steges ist die Verweildauer des Arbeitsgases
bei gleicher Strömungsgeschwindigkeit aufgrund des längeren
Strömungsweges durch den Strahlgenerator länger, wodurch
die Kühlwirkung des Arbeitsgases reduziert wird.
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Die
den Kanal für das Arbeitsgas ausbildende Hülse
fixiert zugleich die Stiftelektrode in dem elektrisch leitenden
Mantel und gewährleistet die erforderliche elektrische
Trennung zwischen Stiftelektrode und Mantel. Die Hülse
ist nicht nur montagefreundlich, sondern führt darüber
hinaus zu den angestrebten kompakten Abmessungen des stiftförmigen
Strahlgenerators.
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Der
erfindungsgemäße Strahlungsgenerator lässt
sich zur Aktivierung und Beschichtung von Substratoberflächen
unter Verwendung eines Plasmastrahls einsetzen, wenn im Bereich
der Düsenöffnung mindestens ein Einlass für
die Einspeisung von Pulvern mit Partikelngrößen
von 10 nm bis 100 μm angeordnet ist. Die Elektronen des
Plasmastrahls zersputtern die eingespeisten Pulverpartikel und schmelzen
diese aufgrund der dort noch relativ hohen Temperatur, insbesondere
der hohen Elektronentemperatur, des Plasmas auf. Durch den Energieverbrauch
für das Aufschmelzen und auf dem weiteren Weg des Plasmas
zur Düsenöffnung kommt es zu einer Abkühlung,
so dass das feinkörnige, die Beschichtung der Substratoberfläche
bildende Pulver relativ kühl auf die Substratoberfläche
gelangt. Der erfindungsgemäße Strahlgenerator
ist daher insbesondere auch für Pulverbeschichtungsverfahren
temperaturempfindlicher Substratoberflächen geeignet.
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Vorzugsweise
befinden sich die Einlässe für das Pulver an einem
sich konisch in Richtung der ringförmigen Elektrode verjüngenden
Abschnitt des hohlzylindrischen Mantels des Strahlgenerators. Die
Substrattemperaturerhöhung liegt während und nach
dem Beschichtungsprozess mit dem feinkörnigen Pulver deutlich unterhalb
von 100 Grad Celsius. Gleichwohl wird bei Verwendung des erfindungsgemäßen Strahlgenerators eine
gute Haftung des aufgetragenen Pulvers erreicht. Die Substratoberfläche
bedarf keiner speziellen Vorbehandlung. Die Oberflächenreinigung
erfolgt durch den Plasmastrahl des Strahlgenerators selbst. Bei
den Pulvern handelt es sich beispielsweise um Metalle, Keramiken,
Thermoplaste oder auch deren Mischungen, die als Funktionsschichten,
wie beispielsweise Schutz-, Verschleiß- oder Isolierschichten
aufgetragen werden.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen Strahlgenerators,
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2 ein
zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Strahlgenerators,
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3 ein
drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Strahlgenerators,
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4 eine
schematische Darstellung des Verlaufs von Spannung und Strom der
Spannungsquelle eines erfindungsgemäßen Strahlgenerators
sowie
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5 ein
viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Strahlgenerators zur Pulverbeschichtung von Substratoberflächen.
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Der
erfindungsgemäße Strahlgenerator (1)
zur Erzeugung eines gebündelten Plasmastrahls (2)
umfasst zwei im Strom eines Arbeitsgases (3) angeordnete
Elektroden (4, 5) sowie eine Spannungsquelle (6)
zur Erzeugung einer Spannung zwischen den Elektroden (4, 5).
Das Arbeitsgas (3) wird in einem hohlzylindrischen Mantel
(7) kanalisiert. In dem von dem Mantel (7) umschlossenen
Hohlraum sind die Elektroden (4, 5) im Abstand
(8) zueinander angeordnet.
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Die
Spannungsquelle (6) weist ein Schaltnetzteil (9)
mit einem Anschluss (10) für die Eingangsspannung,
insbesondere die Netzspannung, und zwei Ausgänge (11, 12)
für die im Schaltnetzteil (9) umgesetzte Spannung
auf. Parallel zu den Ausgängen (11, 12)
ist ein Kondensator (13) geschaltet, der mit dem Schaltnetzteil
(9) über einen Widerstand (14), auch
als Ladewiderstand bezeichnet, verbunden ist.
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In
dem Schaltnetzteil (9) wird die am Anschluss (10)
anliegende Netzspannung zunächst von einem Gleichrichter
(15) gleichgerichtet. Anschließend wird die Gleichspannung
von einem Wechselrichter (16), auch als Inverter bezeichnet,
in eine Wechselspannung wesentlich höherer Frequenz umgewandelt,
bevor diese der Primärwicklung eines Transformators (17)
zugeführt wird. Die an der Sekundärseite des Transformators
(17) abgegriffene, gegenüber der Netzspannung
höhere Spannung wird einem weiteren Gleichrichter (18)
zugeführt, der die transformierte Wechselspannung gleichrichtet.
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Die
Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Strahlgenerators
(1) wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 4 näher
erläutert:
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4 zeigt
in der linken Bildhälfte in einem Spannungs-/Zeitdiagramm
die Ausprägung eines Spannungsimpulses (21) sowie
in einem darunter dargestellten Strom-/Zeitdiagramm den Verlauf
des sich im Plasma einstellenden Stromes des erfindungsgemäßen
Strahlgenerators (1).
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Die
von dem Schaltnetzteil (9) abgegebene Leistung wird zunächst
von dem Kondensator (13) gespeichert, bis zwischen den
Elektroden (4, 5) die Zündspannung (19)
für die Ausbildung des Lichtbogens zwischen den Elektroden
(4, 5) anliegt. Beim Erreichen der Zündspannung
(19) wird die Luftstrecke (8) zwischen den Elektroden
(4, 5) leitfähig und die gesamte in dem
Kondensator (13) gespeicherte Energie fließt innerhalb
von etwa 10 ns, wie aus dem Strom-/Zeitdiagramm in 4 ersichtlich,
ab. Dabei bricht die Spannung zwischen den Elektroden (4, 5)
zusammen und fällt auf einen unteren Wert nahe 0 Volt ab.
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Mit
Erreichen der Zündspannung (19) fließt
ein Maximalstrom (20) in dem Lichtbogen zwischen den Elektroden
(4, 5). Durch den Widerstand (14) fließt
von dem Schaltnetzteil (9) nicht genügend Ladung
nach, um den Lichtbogen aufrecht zu erhalten. Hierzu ist der Widerstand
(14) so zu bemessen, dass weniger Leistung vom Schaltnetzteil
zum Kondensator (13) fließt, als gleichzeitig über
den Lichtbogen zwischen den Elektroden (4, 5)
abfließt. Dies hat zur Folge, dass der Lichtbogen zwischen
zwei aufeinander folgenden Spannungsimpulsen jeweils verlöscht,
bevor er mit dem Erreichen der Zündspannung (19)
im nächsten Spannungsimpuls (21) wieder gezündet
wird. Die Pulsfrequenz liegt vorzugsweise in einem Bereich zwischen
1 kHz bis 100 kHz, im dargestellten Ausführungsbeispiel
bei 60 kHz.
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2 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Strahlgenerators (1). Soweit dieser mit dem Strahlgenerator
(1) nach 1 übereinstimmt, wird
auf die dortigen Ausführungen Bezug genommen. Unterschiede
ergeben sich hinsichtlich der Anordnung der Elektroden innerhalb
des Mantels (7). Eine erste Elektrode ist als Stiftelektrode
(22) ausgebildet, während die im Abstand (8)
dazu angeordnete zweite Elektrode als ringförmige Elektrode
(23) ausgebildet ist. Der Mantel (7) aus elektrisch
leitendem Material ist konzentrisch zu der Stiftelektrode (22)
angeordnet und gegenüber der Stiftelektrode (22)
isoliert. An der der ringförmigen Elektrode (23)
gegenüberliegenden Stirnseite ist die Zufuhr (24)
für das Arbeitsgas (3) angeordnet. Die Zufuhr für
das Arbeitsgas (3) weist eine stirnseitig in den hohlzylindrischen
Mantel (7) eingesetzte, die Stiftelektrode (22)
halternde Hülse (25) aus elektrisch isolierendem
Material auf, an deren Oberfläche ein als Wendel ausgestalteter
Steg (26) angeordnet ist, der zwischen der Innenwand (27)
des hohlzylindrischen Mantels (7) und der Oberfläche
(28) der Hülse (25) einen Kanal für
das Arbeitsgas (3) bildet. Das die Wendel durchlaufende
Arbeitsgas tritt damit in einer Wirbelströmung in den Ringraum
zwischen Stiftelektrode (22) und Innenwand (27)
des Mantels (7) ein. Diese Wirbelströmung führt
zu einer besonders vorteilhaften Bündelung und Kanalisierung
des Plasmastrahls (2), der sich entlang der Stiftelektrode
(22) in Richtung der ringförmigen Elektrode (23)
durch diese hindurch erstreckt.
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3a zeigt
einen Strahlgenerator (1) entsprechend 2,
bei dem das Schaltnetzteil (9) der Übersichtlichkeit
halber lediglich durch ein Symbol angedeutet ist. Der Kondensator
wird, wie aus 3b erkennbar, bei diesem Ausführungsbeispiel
dadurch gebildet, dass eine die Elektrode (22) mit dem
Schaltnetzteil (9) verbindende elektrische Leitung (29)
von einem Isolator (30) umgeben wird, den zumindest auf
einer Teillänge (31) eine elektrisch leitende
Abschirmung (32) umgibt, die Bestandteil der elektrisch
leitenden Verbindung zwischen dem Schaltnetzteil (9) und
der weiteren Elektrode (23) ist. Die Abschirmung (32)
ummantelt wiederum ein äußerer Isolator (33).
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In 3c ist
die durch die Abschirmung (32) und die elektrische Leitung
(29) gebildete Kapazität (34) als Ersatzschaltbild
dargestellt. Es ist erkennbar, dass durch das teilweise abgeschirmte
Kabel parallel zu den Ausgängen des Schaltnetzteils ein
Kondensator liegt, der mit dem Schaltnetzteil (9) über
den Widerstand (14) verbunden ist.
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5 zeigt
schließlich einen Strahlgenerator (
1) entsprechend
2 und
3,
der für eine Beschichtung einer Substratoberfläche
(
35) mit feinkörnigen Pulvern bestimmt ist. Der
hohlzylindrische Mantel (
7) weist stirnseitig einen sich
konisch in Richtung der ringförmigen Elektrode (
23)
verjüngenden Abschnitt (
36) auf, in dem zwei Einlässe
(
37) angeordnet sind. An jedem der beiden Einlässe
(
37) setzt eine Leitung (
38) für das
feinkörnige Pulver an, der ein Pulver-/Gasstrom (
39)
zugeführt wird. Über die Einlässe (
37)
gelangen die Pulverpartikel (
40) in den Plasmastrahl (
2),
mit dem sie durch die Ringelektrode (
23) den Strahlgenerator
(
1) verlassen. In dem der Strahlgenerator (
1)
mit auf die Substratoberfläche (
35) ausgerichteter
Düsenöffnung (
41) in Richtung (
42)
bewegt wird, werden die Pulverpartikel (
40) auf der Substratoberfläche
(
35) abgeschieden. Die auf der Substratoberfläche
abgeschiedene Schicht (
43) ist in
5 angedeutet. Bezugszeichenliste
| Nr. | Bezeichnung |
| 1 | Strahlgenerator |
| 2 | Plasmastrahl |
| 3 | Arbeitsgas |
| 4 | Elektrode |
| 5 | Elektrode |
| 6 | Spannungsquelle |
| 7 | Mantel |
| 8 | Abstand |
| 9 | Schaltnetzteil |
| 10 | Anschluss |
| 11 | Ausgang |
| 12 | Ausgang |
| 13 | Kondensator |
| 14 | Widerstand |
| 15 | Gleichrichter |
| 16 | Wechselrichter |
| 17 | Transformator |
| 18 | Gleichrichter |
| 19 | Zündspannung |
| 20 | Maximalstrom |
| 21 | Spannungsimpuls |
| 22 | Stiftelektrode |
| 23 | ringförmige
Elektrode |
| 24 | Zufuhr
für Arbeitsgas |
| 25 | Hülse |
| 26 | Steg |
| 27 | Innenwand |
| 28 | Oberfläche |
| 29 | elektrische
Leitung |
| 30 | Isolator |
| 31 | Teillänge |
| 32 | Abschirmung |
| 33 | äußerer
Isolator |
| 34 | Kapazität |
| 35 | Substratoberfläche |
| 36 | konischer
Abschnitt |
| 37 | Einlass |
| 38 | Leitung |
| 39 | Pulver-/Gasstrom |
| 40 | Pulverpartikel |
| 41 | Düsenöffnung |
| 42 | Richtung |
| 43 | abgeschiedene
Schicht |
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 0761415
B9 [0005]
- - DE 19532412 C2 [0005]