DE102009028190A1 - Cold plasma beam producing device i.e. plasma hand-held device, for microplasma treatment of materials for e.g. cosmetic purpose, has high frequency-generator, coil, body and high voltage-electrode integrally arranged in metal housing - Google Patents

Cold plasma beam producing device i.e. plasma hand-held device, for microplasma treatment of materials for e.g. cosmetic purpose, has high frequency-generator, coil, body and high voltage-electrode integrally arranged in metal housing Download PDF

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Abstract

The device has a metal housing (7) functioning as an earthed electrode (2) in an emergent region of plasma (1). A high frequency-generator (8), a high frequency-resonance coil (5), an insulating body (4) and a high voltage-electrode (3) e.g. spicular electrode, are integrally arranged in the housing so that the generator, the coil, the body and the voltage-electrode are permeated or circulated around by process gas (6) e.g. inert gas. The coil includes a closed ferrite core suitable for high frequency. The body acts as a gas nozzle. The high voltage-electrode is installed in the body.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung eines kalten Plasmas unter Atmosphärendruckbedingungen, die vorteilhaft für die Plasmabehandlung von Materialien für kosmetische und medizinische Zwecke eingesetzt werden kann. Die Erfindung ermöglicht es, durch die Integration von Plasmadüse und erforderlicher Ansteuerelektronik in einem miniaturisierten Handgerät, eine Einhaltung der Richtlinien der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) zu gewährleisten, die Verlustleistung zu minimieren, sowie zusätzlich einen Batteriebetrieb, und damit eine autonome Arbeitsweise, zu realisieren.The The invention relates to a device for generating a cold plasma under atmospheric pressure conditions, which are beneficial for the plasma treatment of materials for cosmetic and medical purposes can be used. The invention allows it, through the integration of plasma nozzle and required Control electronics in a miniaturized handset, Compliance with Electromagnetic Compatibility (EMC) Directives to ensure that minimize power loss, as well in addition a battery operation, and thus an autonomous Working method, to realize.

Stand der TechnikState of the art

Niedertemperatur-Plasmen werden bereits seit geraumer Zeit zur Behandlung von Oberflächen zum Zweck der Oberflächenaktivierung, des Ätzens, der Polymerisation, zur Schichtabscheidung, zur Reinigung sowie zur Keimreduzierung eingesetzt. Zunächst wurden dafür vorrangig Niederdruckplasmen genutzt, in denen die für die Prozesse erforderlichen reaktiven Spezies durch die Wahl geeigneter Prozessparameter in definiertem Maße erzeugt werden können. Da Niederdruckplasma-Verfahren sowohl aus Kostengründen als auch aus verfahrenstechnischen Gründen für zahlreiche industrielle Prozesse ungeeignet sind, wurden alternative Plasmaverfahren entwickelt, die bei Atmosphärendruck arbeiten, somit wesentlich kostengünstiger sind und sich in entsprechende Fertigungsstrecken einfacher integrieren lassen. Eine Möglichkeit, die für die Anwendbarkeit von Atmosphärendruck-Plasmenverfahren erforderliche Homogenität der Plasmen zu erreichen, besteht darin, durch eine gerichtete Strömung des Arbeitsgases (Prozessgases) einen Plasmastrahl außerhalb des Entladungsraumes zu erzeugen.Low temperature plasmas have been used for some time now for the treatment of surfaces Purpose of surface activation, etching, etching Polymerization, for layer deposition, for cleaning and for Germ reduction used. At first, it was for that Priority used low pressure plasmas, in which the for the processes required reactive species by choosing appropriate Process parameters can be generated to a defined extent. Because low-pressure plasma method both for cost reasons as well as procedural reasons for Numerous industrial processes were unsuitable, became alternative Developed plasma processes that operate at atmospheric pressure, thus are much cheaper and in appropriate Make production lines easier to integrate. A possibility, for the applicability of atmospheric pressure plasmas to achieve the required homogeneity of the plasmas exists therein, by a directed flow of the working gas (process gas) to generate a plasma jet outside the discharge space.

Anwendungen von derartigen Strahlplasmen werden in zahlreichen Patentschriften beschrieben. In der Offenlegungsschrift DE 37 33 492 A1 wird beispielsweise eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Strahlplasmas beschrieben, bei der ein Gasstrom durch eine Koronaentladungsstrecke zwischen einer stabförmigen Innen- und einer rohrförmigen Außenelektrode durchgeleitet wird. Das in der Patentschrift DE 195 32 412 C2 beschriebene Verfahren zur Plasmabehandlung von Oberflächen basiert auf der Erzeugung eines Plasmastrahls durch einen starken Gasstrom, der durch eine Bogenentladungsstrecke geführt wird. Zur Erzeugung der Atmosphärendruck-Entladungen können dabei verschiedene Arten der Einspeisung der elektrischen Energie genutzt werden. So werden in den Patentschriften US 6,194,036 B1 und US 6,262,523 B1 sowie in der Patentanmeldung US 2002/122896 A1 beispielsweise Anordnungen beschrieben, die auf der HF-Anregung von Atmosphärendruck-Plasmen basieren. Im Bereich der Medizin werden spezielle, HF-angeregte Plasmen bereits seit vielen Jahren zur Koagulation (Argon-Plasma-Koagulation: US 4,781,175 A , US 4,060,088 A , DE 195 13 338 A1 ) bzw. zur HF-Chirurgie eingesetzt. Es gibt aber auf diesem Gebiet inzwischen auch zahlreiche neuere Entwicklungen, die das Ziel verfolgen, Plasmen dieser Art zum Beispiel auch für die Beschichtung von Implantaten zur Erhöhung ihrer Biokompatibilität sowie zur Steuerung der Zelladhäsion auf Oberflächen ( Ohl A., Schröder K.: Plasma assisted surface modification of biointerfaces. In: Hippler R., Kersten H., Schmidt M., Schoenbach K. H. (ed.). Low Temperature Plasmas, Vol. 2. 803–820. Wiley-VCH, Weinheim 2008 ), zur antimikrobiellen Dekontamination von Oberflächen ( R. Brandenburg et al.: Contrib. Plasma Phys. 2007, 47, (1–2), 72–79 ) sowie zur Behandlung biologischer Zellen und Gewebe ( I. E. Kieft et al.: IEEE Transactions on Plasma Science 2005, 33, (2), 771–775 ) zu nutzen.Applications of such jet plasmas are described in numerous patents. In the published patent application DE 37 33 492 A1 For example, an apparatus for generating a jet plasma is described in which a gas stream is passed through a corona discharge gap between a rod-shaped inner and a tubular outer electrode. That in the patent DE 195 32 412 C2 described method for the plasma treatment of surfaces based on the generation of a plasma jet by a strong gas flow, which is passed through an arc discharge path. To generate the atmospheric pressure discharges different types of feeding the electrical energy can be used. Thus in the patents US 6,194,036 B1 and US 6,262,523 B1 and in the patent application US 2002/122896 A1, for example, described arrangements based on the RF excitation of atmospheric pressure plasmas. In the field of medicine, special RF-excited plasmas have been coagulating for many years (argon plasma coagulation: US 4,781,175 A . US 4,060,088 A . DE 195 13 338 A1 ) or used for HF surgery. However, there are also numerous recent developments in the field with the aim of producing plasmas of this type, for example for coating implants to increase their biocompatibility and for controlling cell adhesion to surfaces ( Ohl A., Schröder S .: Plasma assisted surface modification of biointerfaces. In: Hippler R., Kersten H., Schmidt M., Schoenbach KH (ed.). Low Temperature Plasma, Vol. 2. 803-820. Wiley-VCH, Weinheim 2008 ), for antimicrobial decontamination of surfaces ( R. Brandenburg et al .: Contrib. Plasma Phys. 2007, 47, (1-2), 72-79 ) and for the treatment of biological cells and tissues ( IE Kieft et al .: IEEE Transactions on Plasma Science 2005, 33, (2), 771-775 ) to use.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung der in der Patentschrift des Anmelders ” DE 10 2006 019 664 A1 ” beschriebenen Art. Dort wird eine handliche HF-Plasmadüse beschrieben, bei der aufgrund der speziellen Bauweise auf ein HF-Anpassungsnetzwerk in Form einer separaten Matchbox verzichtet werden kann. Dadurch ist es möglich, eine handliche Bauform der HF-Plasmadüse zu realisieren, die sowohl manuell, als auch durch Roboter geführt werden kann.The invention relates to a device disclosed in the applicant's patent. " DE 10 2006 019 664 A1 It describes a handy RF plasma nozzle, which due to the special design eliminates the need for an RF matching network in the form of a separate matchbox. This makes it possible to realize a handy design of the RF plasma nozzle, which can be performed both manually, as well as by robots.

Die Verbindung von Plasmadüse und HF-Generator durch ein längeres Kabel führt dazu, dass die Werte der beim Betrieb einer Vorrichtung entsprechend des Standes der Technik auftretenden elektromagnetischen Störstrahlung in der Regel das durch die europäischen Richtlinien zur elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) festgelegte Limit überschreiten. Vorrichtungen dieser Art können nicht ohne einen größeren technischen Aufwand. zur Sicherung der Einhaltung dieser Richtlinien eingesetzt werden. Das bedeutet, dass ihr Einsatz auf Anwendungen in Industrieanlagen beschränkt ist, die durch spezielle Maßnahmen hinsichtlich der elektromagnetischen Störstrahlung nach außen abgeschirmt sind. Für den mobilen Einsatz in öffentlichen Bereichen, beispielsweise für medizinische, zahnmedizinische oder kosmetische Zwecke, ist eine Nutzung dieser Vorrichtung nur möglich, wenn sie den EMV-Anforderungen entspricht. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Plasmawerkzeug auf der Grundlage eines kalten, HF-angeregten Plasmastrahls zu realisieren, das diesen EMV-Anforderungen genügt und somit für den mobilen Einsatz in Bereichen der Medizin, Zahnmedizin und Kosmetik geeignet ist.The Connection of plasma nozzle and HF generator by a longer one Cable causes the values of the operation of a Device according to the prior art occurring electromagnetic Stray radiation usually through the European Guidelines for electromagnetic compatibility (EMC) exceed fixed limit. Devices of this type can not do without a bigger technical Effort. to ensure compliance with these guidelines. That means their use on industrial equipment applications is limited by special measures in terms of electromagnetic interference after are shielded outside. For mobile use in public areas, for example for medical, dental or cosmetic purposes, is one Use of this device only possible if it meets the EMC requirements equivalent. The object of the invention is to provide a plasma tool to realize the basis of a cold, RF-excited plasma jet, that meets these EMC requirements and thus for the mobile use in areas of medicine, dentistry and cosmetics suitable is.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Die Aufgabe der Erfindung bestand darin, die Nachteile der im Stand der Technik genannten Lösungen zu beseitigen.The object of the invention was the Disadvantages of the solutions mentioned in the prior art.

Lösung der AufgabeSolution of the task

Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, alle für den Betrieb des Plasmawerkzeuges erforderlichen Baugruppen, einschließlich HF-Generator, derart zu miniaturisieren, dass sie in einem miniaturisierten Handgerät integriert werden können und damit ein Gerät zu schaffen, das für den mobilen Einsatz in den Bereichen Medizin, Zahnmedizin und Kosmetik geeignet ist. Die erforderliche Gleichspannungsversorgung kann dabei entweder von einem externen Gerät oder intern erfolgen.Of the Invention is based on the idea, all for the operation of the plasma tool, including HF generator to miniaturize such that it is in a miniaturized handheld device can be integrated and thus a device too create that for mobile use in the fields Medicine, dentistry and cosmetics is suitable. The required DC voltage supply can either from an external Device or internally.

Die Aufgabe wurde gemäß den Merkmalen der Patentansprüche gelöst.The Task has been in accordance with the features of the claims solved.

Die Hauptursache für eine erhöhte elektromagnetische Störabstrahlung ist die lange Kabelverbindung zwischen der Plasmadüse und einem externen HF-Generator. Der Vorteil der Erfindung besteht vor allem darin, dass durch die Integration von Plasmadüse, Hochspannungsspule und HF-Generator in einem handlichen Plasmawerkzeug diese Kabelverbindung entfällt und damit das Problem der elektromagnetischen Verträglichkeit gelöst wird, so dass die technischen Voraussetzungen für eine Zulassung für den mobilen Einsatz, beispielsweise für medizinische, zahnmedizinische und kosmetische Zwecke, erfüllt ist. Als ein weiterer Vorteil ergibt sich aus der Miniaturisierung eine bessere Handhabbarkeit des Plasmawerkzeuges, das damit vor allem für punktgenaue, lokale Mikroplasmabehandlungen geeignet ist. Darüber hinaus wird durch die Erfindung eine weitgehende Reduzierung der Verlustleistung erreicht. Das hat zur Folge, dass die Erwärmung des Plasmawerkzeuges auf ein Minimum reduziert wird und die im Plasma umgesetzte Leistung, und damit die Länge des Plasmastrahls, allein durch Regelung der dem integrierten HF-Generator extern zugeführten Gleichspannung deutlich variiert werden kann.The Main cause of increased electromagnetic Noise emission is the long cable connection between the plasma nozzle and an external RF generator. The advantage The invention consists primarily in that through the integration of plasma nozzle, high voltage coil and RF generator in one handy plasma tool this cable connection is eliminated and thus the problem of electromagnetic compatibility is resolved, so that the technical conditions for an authorization for mobile use, for example for medical, dental and cosmetic purposes is. As a further advantage results from the miniaturization a better handling of the plasma tool that so before especially suitable for pinpoint local microplasma treatments is. In addition, by the invention is a substantial Reduction of power loss achieved. This has the consequence that the heating of the plasma tool is reduced to a minimum and the power converted in the plasma, and thus the length of the Plasma beam, solely by regulation of the integrated RF generator externally supplied DC voltage can be varied significantly can.

Die Erzeugung der für eine Zündung des Plasmas notwendigen Hochfrequenzspannung erfolgt in den, in der Patentschrift des Anmelders ” DE 10 2006 019 664 A1 ” beschriebenen, Plasma-Jet-Anordnungen über eine Luftspule. Zur Abschirmung der Hochfrequenz (Einhaltung der EMV) sowie zur Halterung der Anordnung besteht die Umhüllende in der Regel aus einem metallischen Gehäuse. Das in der Luftspule erzeugte elektromagnetische Feld erzeugt in dem metallischen Gehäuse Wirbelströme, die zum einen zu einer unerwünschten induktiven Erwärmung des Metalls führen und zum anderen als Verlustleistung vom HF-Generator aufzubringen sind (Effizienzerniedrigung).The generation of the necessary for an ignition of the plasma high-frequency voltage in the, in the patent of the applicant " DE 10 2006 019 664 A1 Described plasma jet assemblies via an air coil. To shield the high frequency (compliance with EMC) and to hold the arrangement, the envelope is usually made of a metallic housing. The electromagnetic field generated in the air coil generates eddy currents in the metallic housing which, on the one hand, lead to undesired inductive heating of the metal and, on the other hand, are to be applied as power loss by the HF generator (efficiency reduction).

Zur Vermeidung dieses Effektes wird in dem erfindungsgemäßen Plasmawerkzeug eine Spule mit einem für die Hochfrequenz geeigneten, geschlossenen Ferritkern verwendet, der ein Heraustreten des von der Spule erzeugten Magnetfeldes verhindert.to Avoidance of this effect is in the inventive Plasma tool a coil with one for high frequency suitable closed ferrite core used, a stepping out prevents the magnetic field generated by the coil.

Gegenstand der Patentanmeldung ist eine Vorrichtung zur Erzeugung eines kalten, HF-angeregten Plasmas unter Atmosphärendruckbedingungen, umfassend einen Hohlkörper für die Zuführung eines Prozessgases, einen Reihenresonanzkreis zur Erzeugung der benötigten Hochspannung und einen HF-Generator, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Miniaturisierung und Integration der dafür erforderlichen elektronischen Baugruppen (HF-Generator mit Leistungstreiber, Leistungsschalter, HF-Resonanzspule und HF-Filter) und einer, gegebenenfalls auch als Wechseldüse mit verschiedenen Elektrodenanordnungen gestalteten, Plasmadüse in einem handlichen, metallischen Gehäuse die Einhaltung der Richtlinien der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) gewährleistet werden kann sowie ein mobiler Einsatz des Gerätes ermöglicht wird.object The patent application is a device for producing a cold, HF-excited plasma under atmospheric pressure conditions, comprising a hollow body for the supply of a Process gas, a series resonant circuit for generating the required High voltage and an RF generator, characterized in that through the miniaturization and integration of the necessary electronic components (HF generator with power driver, circuit breaker, RF resonant coil and RF filter) and one, optionally also as Alternating nozzle designed with different electrode arrangements, Plasma nozzle in a handy, metallic housing compliance with the guidelines of electromagnetic compatibility (EMC) can be guaranteed as well as a mobile use of the device is enabled.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand der 1 bis 4 näher erläutert werden, ohne die Erfindung auf diese Beispiele zu beschränken.The invention will be described below with reference to the 1 to 4 be explained in more detail, without limiting the invention to these examples.

Ausführungsbeispiele:EXAMPLES

Mit den nachfolgend in 1 bis 4 dargestellten Zeichnungen wird die Erfindung detailliert erläutert. Für die Kennzeichnung der einzelnen Elemente des Aufbaus der Vorrichtungen werden folgende Bezugszeichen verwendet:With the following in 1 to 4 Illustrated drawings, the invention is explained in detail. The following reference symbols are used to identify the individual elements of the structure of the devices:

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Plasmaplasma
22
Elektrode (geerdetes Gehäuse)electrode (grounded case)
33
Hochspannungs-ElektrodeHigh-voltage electrode
44
Isolierkörper/GasdüseInsulator / gas nozzle
55
HF-ResonanzspuleRF resonance coil
66
Prozessgasprocess gas
77
Gehäuse (Metall)casing (Metal)
88th
HF-Generator/LeiterplatteRF generator / PCB
99
dc-Spannungsanschlussdc-voltage connection
1010
Steckkontaktplug contact

1 zeigt beispielhaft den prinzipiellen Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung eines Plasma-Handgerätes mit integriertem HF-Generator und Reihenresonanzkreis. In einem Metallgehäuse (7), das im Bereich des austretenden Plasmas (1) als geerdete Elektrode (2) wirkt, sind eine Leiterplatte (8) mit EMV-gerechtem Platinenlayout, eine HF-Resonanzspule (5) mit einem, für die Hochfrequenz geeigneten, geschlossenen Ferritkern, ein als Gasdüse fungierender Isolierkörper (4) sowie eine in dem Isolierkörper (4) gehalterte Hochspannungs-Elektrode (3) in der Weise angeordnet, dass sie vom Prozessgas (6) um- bzw. durchströmt werden. Damit wird erreicht, dass das strömende Prozessgas (6) eine Kühlung der Elektronik (8) und der Spule (5) bewirkt. Die Leiterplatte (8) ist dabei im Interesse einer Miniaturisierung sowie eines EMV-gerechten Layouts vorzugsweise mit SMD-Bauteilen bestückt. Das Blockschaltbild der elektronischen Schaltung ist in 2 dargestellt. Die mit der Leiterplatte (8) realisierte elektronische Schaltung besteht im Wesentlichen aus einem HF-Generator mit einem Leistungstreiber zur Erzeugung einer geeigneten HF-Spannung mit einer Frequenz von circa 1 MHz und einem Leistungsschalter. Zusätzlich werden zwei HF-Filter verwendet, um elektromagnetische Störabstrahlungen nach außen über die Zuleitungen zur außerhalb des Plasma-Handgerätes angeordneten DC-Spannungsversorgung zu vermeiden. 1 shows an example of the basic structure of the device according to the invention of a plasma hand-held device with integrated RF generator and series resonant circuit. In a metal case ( 7 ), which in the region of the exiting plasma ( 1 ) as a grounded electrode ( 2 ), are a printed circuit board ( 8th ) with EMC-compliant board layout, an RF resonance coil ( 5 ) with a suitable for high frequency, closed ferrite core, acting as a gas nozzle insulating body ( 4 ) and one in the insulating body ( 4 ) supported high voltage electrode ( 3 ) arranged in the way that they are from the process gas ( 6 ) are flowed through or through. This ensures that the flowing process gas ( 6 ) a cooling of the electronics ( 8th ) and the coil ( 5 ) causes. The printed circuit board ( 8th ) is preferably equipped with SMD components in the interests of miniaturization and an EMC-compliant layout. The block diagram of the electronic circuit is in 2 shown. The with the circuit board ( 8th ) realized electronic circuit consists essentially of an RF generator with a power driver to generate a suitable RF voltage with a frequency of about 1 MHz and a circuit breaker. In addition, two RF filters are used to prevent electromagnetic noise emissions to the outside via the leads to the DC power supply located outside the plasma handset.

Das in 1 dargestellte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in erster Linie zur Erzeugung eines einzelnen Plasmastrahls mit relativ geringem Durchmesser vorgesehen und ist in dieser Ausführungsform mit einer aus Isoliermaterial aufgebauten Gasdüse (4) vor allem für den Betrieb mit Edelgasen als Prozessgas geeignet. Wie in 3 dargestellt, kann dabei die mit isolierter geerdeter Elektrode arbeitende Plasmadüse mit verschiedenen Hochspannungs-Elektroden ausgerüstet werden. Neben dem originalen Aufbau mit einer einzelnen nadelförmigen Elektrode (3a) ist es zur Verbreiterung des wirksamen Plasmas möglich, entweder eine Anordnung mit mehreren nadelförmigen Elektroden (3b: Frontansicht, 3c: Seitenansicht) oder eine messerförmige Elektrode (3d: Frontansicht, 3e: Seitenansicht) zu verwenden.This in 1 illustrated embodiment of the device according to the invention is intended primarily for the production of a single plasma jet with a relatively small diameter and is in this embodiment with a built-up of insulating gas nozzle ( 4 ) especially suitable for operation with inert gases as process gas. As in 3 shown, working with isolated grounded electrode plasma nozzle can be equipped with various high-voltage electrodes. In addition to the original construction with a single needle-shaped electrode ( 3a ) it is possible to broaden the effective plasma, either an arrangement with a plurality of needle-shaped electrodes ( 3b : Front view, 3c : Side view) or a knife-shaped electrode ( 3d : Front view, 3e : Side view).

Im Fall des Betriebes mit Molekülgasen (z. B. Luft bzw. N2) als Prozessgas werden Plasmadüsen verwendet, bei denen die geerdete Elektrode nicht gegenüber dem Gasraum isoliert ist. Beispiele für Ausführungsformen dieser Art von Plasmadüsen sind in 4 dargestellt (4a: Düse mit einer einzelnen nadelförmigen Elektrode, 4b: Frontansicht einer Düse mit mehreren nadelförmigen Elektroden, 4c: Seitenansicht einer Düse mit mehreren nadelförmigen Elektroden, 4d: Frontansicht einer Düse mit einer messerförmigen Elektrode, 4e: Seitenansicht einer Düse mit einer messerförmigen Elektrode). Die verschiedenen Düsen sind dabei derart gestaltet, dass sie auswechselbar sind und die Hochspannungs-Elektroden jeweils über einen Steckkontakt (10) mit der HF-Resonanzspule (5) verbunden werden.In the case of operation with molecular gases (eg air or N 2 ) as the process gas plasma nozzles are used in which the grounded electrode is not isolated from the gas space. Examples of embodiments of this type of plasma nozzles are shown in FIG 4 represented ( 4a : Nozzle with a single needle-shaped electrode, 4b : Front view of a nozzle with several needle-shaped electrodes, 4c : Side view of a nozzle with several needle-shaped electrodes, 4d : Front view of a nozzle with a knife-shaped electrode, 4e : Side view of a nozzle with a knife-shaped electrode). The various nozzles are designed such that they are replaceable and the high-voltage electrodes in each case via a plug contact ( 10 ) with the RF resonance coil ( 5 ) get connected.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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  • - I. E. Kieft et al.: IEEE Transactions on Plasma Science 2005, 33, (2), 771–775 [0003] IE Kieft et al .: IEEE Transactions on Plasma Science 2005, 33, (2), 771-775 [0003]

Claims (10)

Vorrichtung für die Erzeugung eines kalten Plasmastrahls, umfassend ein im Bereich des austretenden Plasmas (1) als geerdete Elektrode (2) fungierendes Metallgehäuse (7), in dem ein HF-Generator (8), eine HF-Resonanzspule (5) mit einem, für die Hochfrequenz geeigneten geschlossenen Ferritkern, ein als Gasdüse fungierender Isolierkörper (4) sowie eine in dem Isolierkörper (4) gehalterte Hochspannungs-Elektrode (3) in der Weise angeordnet, dass sie vom Prozessgas (6) um- bzw. durchströmt werden.Device for the generation of a cold plasma jet, comprising an in the region of the exiting plasma ( 1 ) as a grounded electrode ( 2 ) functioning metal housing ( 7 ), in which an HF generator ( 8th ), an RF resonance coil ( 5 ) with a suitable for high frequency closed ferrite core, acting as a gas nozzle insulator ( 4 ) and one in the insulating body ( 4 ) supported high voltage electrode ( 3 ) are arranged in such a way that they are separated from the process gas ( 6 ) are flowed through or through. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der HF-Generator (8) in eine Leiterplatte (8) mit EMV-gerechtem Platinenlayout integriert ist.Device according to Claim 1, characterized in that the HF generator ( 8th ) in a printed circuit board ( 8th ) is integrated with EMC-compliant board layout. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (8) mit SMD-Bauteilen oder anderen Miniaturlösungen wie MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) bestückt ist.Device according to claim 2, characterized in that the printed circuit board ( 8th ) is equipped with SMD components or other miniature solutions such as MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems). Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (8) einen Leistungstreiber zur Erzeugung einer geeigneten HF-Spannung mit einer Frequenz von circa 1 MHz und einen Leistungsschalter umfasst.Device according to claim 2 or 3, characterized in that the printed circuit board ( 8th ) comprises a power driver for generating a suitable RF voltage having a frequency of about 1 MHz and a power switch. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie HF-Filter besitzt, um elektromagnetische Störabstrahlungen nach außen über die Zuleitungen zur außerhalb des Plasma-Handgerätes angeordneten DC-Spannungsversorgung (9) zu vermeiden.Device according to Claim 1, characterized in that it has RF filters for emitting electromagnetic emissions to the outside via the supply lines to the DC power supply arranged outside the plasma handheld device ( 9 ) to avoid. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Prozessgas Edelgase, Luft, Sauerstoff oder Stickstoff oder beliebige Gemische aus Kombinationen der genannten Gase dienen.Device according to claim 1, characterized in that that as the process gas noble gases, air, oxygen or nitrogen or Any mixtures of combinations of said gases are used. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochspannungs-Elektrode (3) eine einzelne nadelförmigen Elektrode oder eine messerförmige Elektrode ist oder mehrere nadelförmigen Elektroden als Hochspannungs-Elektrode (3) dienen.Device according to Claim 1, characterized in that the high-voltage electrode ( 3 ) is a single needle-shaped electrode or a knife-shaped electrode or a plurality of needle-shaped electrodes as a high-voltage electrode ( 3 ) serve. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasdüsen auswechselbar sind und die Hochspannungs-Elektroden (3) jeweils über einen Steckkontakt (10) mit der HF-Resonanzspule (5) verbunden sind.Apparatus according to claim 1, characterized in that the gas nozzles are interchangeable and the high-voltage electrodes ( 3 ) each via a plug contact ( 10 ) with the RF resonance coil ( 5 ) are connected. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Fall des Betriebes mit Molekülgasen (z. B. Luft bzw. Stickstoff) als Prozessgas die geerdete Elektrode (2) nicht gegenüber dem Gasraum isoliert ist.Apparatus according to claim 1, characterized in that in the case of operation with molecular gases (eg., Air or nitrogen) as a process gas, the grounded electrode ( 2 ) is not isolated from the gas space. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um ein Handgerät mit zusätzlichem Batteriebetrieb handelt.Device according to claim 1, characterized in that that it is a handheld device with additional Battery operation is.
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