DE102015118372A1

DE102015118372A1 - Plasmaerzeugungselektrodenmodul, Plasmaerzeugungselektrodenanordnung und Einrichtung zur Erzeugung von Plasma unter Verwendung derselben

Info

Publication number: DE102015118372A1
Application number: DE102015118372.2A
Authority: DE
Inventors: Heesoo JUNG; Haewan LEE
Original assignee: Agency for Defence Development
Current assignee: Agency for Defence Development
Priority date: 2015-03-05
Filing date: 2015-10-28
Publication date: 2016-09-08
Anticipated expiration: 2035-10-29
Also published as: DE102015118372B4; KR101573231B1; US9655224B2; US20160262251A1

Abstract

Ein Plasmaerzeugungselektrodenmodul umfasst: eine erste und eine zweite Elektrode, die voneinander beabstandet ausgebildet sind; und ein Dielektrikum, das zwischen der ersten und der zweiten Elektrode angeordnet ist, um die erste und die zweite Elektrode zu isolieren, wobei die erste Elektrode eine Schaftform aufweist, ein erstes zylindrisches Dielektrikum konzentrisch mit der ersten Elektrode so ausgebildet ist, dass es in Kontakt mit einem Außenumfang der ersten Elektrode ist und die erste Elektrode bedeckt, und die zweite Elektrode konzentrisch mit dem ersten Dielektrikum so ausgebildet ist, dass sie in Kontakt mit einem Außenumfang des ersten Dielektrikums ist und das erste Dielektrikum bedeckt, wobei eine Mehrzahl von Durchgangslöchern an der zweiten Elektrode angeordnet ist, wobei die erste und die zweite Elektrode verwebt ausgebildet sind.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Plasmaerzeugungselektrodenmodul, das eine flexible Elektrode verwendet, eine Plasmaerzeugungselektrodenanordnung und eine Einrichtung zur Erzeugung von Plasma (oder eine Plasmaerzeugungseinrichtung), die dieselben verwendet, und insbesondere eine Technik der Erzeugung von Plasma in der Atmosphäre ohne Zuführung eines externen Gases.
2. Hintergrund der Erfindung
Anders als Vakuumplasma, das in einem Halbleiterprozess oder dergleichen verwendet wird, wurde Atomsphärendruckplasma, das in einem offenen Raum (1 atm) entladen wird, aktiv seit den Neunzigern erforscht. Atomsphärendruckplasma wird verschiedentlich in dielektrische Barriereentladung (dielectric barrier discharge, DBD), Koronastrahl, Glimmentladung, Lichtbogenbrenner, Mikrohohlkathodenentladung (micro-hollow cathode discharge, MHCD), induktiv gekoppeltes Plasma (inductively coupled plasma, ICP) und dergleichen eingeteilt, abhängig von Entladungsstrukturen und Entladungsarten. Hierbei kann Plasma mit physikalischen/chemischen Eigenschaften erzeugt werden, indem eine Eingangsfrequenz, eine Eingangsspannung/ein Eingangsstrom, eine Eingangswellenform, ein Zufuhrgas und dergleichen eingestellt werden. Aufgrund verschiedener Eigenschaften wurde weltweit Forschung bezüglich der Anwendungen von Atomsphärendruckplasma in verschiedenen Gebieten, wie etwa der biologischen/medizinischen Industrie, der Werkstoffindustrie, der Energie-/Umweltindustrie, und auch Grundlagenforschung betrieben.
Wenn eine hohe Spannung zwischen zwei Elektroden angelegt wird, die beabstandet angeordnet sind, wird eine Entladung im Raum zwischen den beiden Elektroden durchgeführt, wodurch ein reaktives Gas ionisiert wird, um ein Plasma zu bilden. Das so gebildete Plasma umfasst eine Vielzahl von funktioneller Ionen, die in der Lage sind, eine Oberfläche eines Materials zu modifizieren, indem sie feine Fremdkörper entfernen, wodurch sie die Oberflächenrauigkeit verändern, und eine polare funktionelle Gruppe zu bilden, wie auch die Oberfläche des Materials zu reinigen, um die Haftfähigkeit im Falle des Druckens, Beschichtens und Verbindens zu verstärken.
Jedoch macht die Forschung bezüglich des Plasmas des kleinen DBD- oder Koronastrahltyps unter Verwendung eines Helium- oder Argongases mit einer relativ geringen Entladungsspannung beim Atomsphärendruckplasma 90% oder mehr aus, und in diesem Fall werden, da eine große Menge an Gas verbraucht wird, wie etwa Helium oder Argon, das für die Entladung zugeführt wird, Zufuhrgasanlagen zusätzlich benötigt, was in der Notwendigkeit resultiert, ein System zu vereinfachen. In einem Atomsphärendruckplasma, das Luft anstelle eines Entladungsgases verwendet, sind zumeist Elektrodenstrukturen vom DBD-Typ oder Brennertyp untersucht worden, aber da ein Raum zwischen den Elektroden klein ist oder eine Plasmabehandlungsquerschnittsfläche klein ist, wird eine neue Elektrode benötigt, die eine großflächige Entladung durchführt, während die Leistungseffizienz erhöht wird.
Um die Beschränkung bei der Behandlungsfläche zu überwinden, wurde in der letzten Zeit Forschung bezüglich der Behandlung einer Oberfläche einer flachen, großen Fläche durch Kombination eines Plasmabrennerarrays und eines Rolle-zu-Rolle-Verfahrens durchgeführt. Jedoch wird in vielen Fällen ein Plasmagesamtsystem konstruiert, indem Elektroden in einer nicht-flexiblen Elektrodenform verwendet werden, um das oben erwähnte Plasma zu erzeugen. Somit besteht eine Beschränkung bei dem Volumen und der Konstruktion des Gesamtsystems aufgrund der nicht-flexiblen Elektroden bei der Konstruktion von Elektroden für verschiedene Anwendungen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Daher ist es ein Aspekt der detaillierten Beschreibung, eine Elektrode und eine Einrichtung zum Erzeugen von Plasma bereitzustellen, die in der Form einer Decke hergestellt werden kann.
Ein weiterer Aspekt der detaillierten Beschreibung ist es, ein Verfahren zur schnellen und sicheren Durchführung einer Detoxifikation und Sterilisation bereitzustellen, wobei verschiedene Schwächen eines Detoxifikations-/Sterilisationssystems überwunden werden, das für zivile oder militärische medizinische Zwecke verwendet wird.
Um diese und andere Vorteile zu erreichen, und gemäß dem Zweck dieser Schrift, wie sie hier verkörpert und allgemein beschrieben wird, umfasst ein Plasmaerzeugungselektrodenmodul: eine erste und eine zweite Elektrode, die voneinander beabstandet ausgebildet sind; und ein Dielektrikum, das zwischen der ersten und der zweiten Elektrode angeordnet ist, um die erste und die zweite Elektrode zu isolieren, wobei die erste Elektrode eine Schaftform aufweist, ein erstes zylindrisches Dielektrikum konzentrisch mit der ersten Elektrode so ausgebildet ist, dass es in Kontakt mit einem Außenumfang der ersten Elektrode ist und die erste Elektrode bedeckt, und die zweite Elektrode konzentrisch mit dem ersten Dielektrikum so ausgebildet ist, dass sie in Kontakt mit einem Außenumfang des ersten Dielektrikums ist und das erste Dielektrikum bedeckt, wobei eine Mehrzahl von Durchgangslöchern an der zweiten Elektrode angeordnet ist, wobei die erste und die zweite Elektrode verwebt ausgebildet sind.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung können die erste und die zweite Elektrode als leitfähige Dünnfilme bereitgestellt werden.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung können ein Fotokatalysator oder ein aktiver Katalysator auf eine oder mehr der ersten oder der zweiten Elektrode aufgetragen sein.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann ein zweites Dielektrikum konzentrisch mit der zweiten Elektrode an einem Außenumfang der zweiten Elektrode so ausgebildet sein, dass es in Kontakt mit dem Außenumfang der zweiten Elektrode ist, und kann aus einem Element gebildet sein, das eine Luftdurchlässigkeit aufweist.
Um diese und andere Vorteile zu erreichen, und gemäß dem Zweck dieser Schrift, wie sie hier verkörpert und allgemein beschrieben wird, umfasst eine Plasmaerzeugungselektrodenanordnung: eine erste und eine zweite Elektrode, die voneinander beabstandet ausgebildet sind; und ein Dielektrikum, das zwischen der ersten und der zweiten Elektrode angeordnet ist, um die erste und die zweite Elektrode zu isolieren, wobei die erste Elektrode eine Schaftform aufweist, ein erstes Dielektrikum konzentrisch mit der ersten Elektrode ausgebildet ist, um einen Außenumfang der ersten Elektrode zu bedecken, die zweite Elektrode eine Schaftform aufweist und mit der ersten Elektrode verflochten ist, ein zweites Dielektrikum konzentrisch mit der zweiten Elektrode ausgebildet sein kann, um einen Außenumfang der zweiten Elektrode zu bedecken, und das erste und das zweite Dielektrikum miteinander in Kontakt sein können, und eine Mehrzahl von Durchgangslöchern im ersten Dielektrikum ausgebildet ist.
Um diese und andere Vorteile zu erreichen, und gemäß dem Zweck dieser Schrift, wie sie hier verkörpert und allgemein beschrieben wird, umfasst ein Plasmaerzeugungselektrodenmodul: eine erste und eine zweite Elektrode, die voneinander beabstandet ausgebildet sind; und ein Dielektrikum, das zwischen der ersten und der zweiten Elektrode angeordnet ist, um die erste und die zweite Elektrode zu isolieren, wobei die erste Elektrode eine kreiszylindrische Form aufweist, die ein Durchgangsloch aufweist, und die zweite Elektrode eine kreisförmige Platte ist.
Um diese und andere Vorteile zu erreichen, und gemäß dem Zweck dieser Schrift, wie sie hier verkörpert und allgemein beschrieben wird, umfasst eine Plasmaerzeugungselektrodenanordnung: eine Mehrzahl von Einheitsplasmaerzeugungselektrodenmodulen, die eine erste flexible Elektrodeneinheit und eine zweite flexible Elektrodeneinheit umfassen, die erste flexible Elektrodeneinheit kann eine erste Elektrode umfassen, die eine Schaftform und ein erstes Dielektrikum aufweist, das konzentrisch mit der ersten Elektrode so ausgebildet ist, dass es mit einem Außenumfang der ersten Elektrode in Kontakt ist und die erste Elektrode bedeckt, und die zweite flexible Elektrodeneinheit kann eine zweite Elektrode umfassen, die konzentrisch mit dem ersten Dielektrikum so ausgebildet ist, dass sie mit einem Außenumfang des ersten Dielektrikums in Kontakt ist und das erste Dielektrikum bedeckt, und eine Mehrzahl von Durchgangslöchern aufweist, wobei die erste und die zweite Elektrodeneinheit verwebt sind, um flexibel zu sein.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann ein zweites Dielektrikum konzentrisch mit der zweiten Elektrode an einem Außenumfang der zweiten Elektrode so ausgebildet sein, dass es in Kontakt mit dem Außenumfang der zweiten Elektrode ist.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann das zweite Dielektrikum aus einem Material gebildet sein, das eine Luftdurchlässigkeit aufweist.
Um diese und andere Vorteile zu erreichen, und gemäß dem Zweck dieser Schrift, wie sie hier verkörpert und allgemein beschrieben wird, umfasst eine Plasmaerzeugungselektrodenanordnung: eine erste flexible Elektrodeneinheit; eine zweite flexible Elektrodeneinheit, die von der ersten flexiblen Elektrodeneinheit beabstandet ausgebildet ist, die erste flexible Elektrode kann eine erste Elektrode umfassen, die eine Schaftform und ein erstes Dielektrikum aufweist, das konzentrisch mit der ersten Elektrode ausgebildet ist, um einen Außenumfang der ersten Elektrode zu bedecken, die zweite flexible Elektrode kann eine zweite Elektrode umfassen, die eine Schaftform und ein zweites Dielektrikum aufweist, das konzentrisch mit der zweiten Elektrode ausgebildet ist, um einen Außenumfang der zweiten Elektrode zu bedecken, die erste und die zweite flexible Elektrodeneinheit können miteinander verflochten angeordnet sein, und eine Mehrzahl von Durchgangslöchern kann in einem beliebigen von dem ersten Dielektrikum und dem zweiten Dielektrikum ausgebildet sein.
Um diese und andere Vorteile zu erreichen, und gemäß dem Zweck dieser Schrift, wie sie hier verkörpert und allgemein beschrieben wird, umfasst eine Plasmaerzeugungselektrodenanordnung: eine erste Elektrode; eine zweite Elektrode, die von der ersten Elektrode beabstandet ausgebildet ist; und eine Mehrzahl von Einheitsplasmaerzeugungselektrodenmodulen, die ein Dielektrikum umfassen, das zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode angeordnet ist, um die erste Elektrode und die zweite Elektrode zu isolieren, wobei die erste Elektrode eine kreiszylindrische Form mit einem Durchgangsloch aufweist, die zweite Elektrode eine kreisförmige Platte ist, und die Mehrzahl von Einheitsplasmaerzeugungselektrodenmodulen zu einem flexiblen Element ausgebildet ist.
Um diese und andere Vorteile zu erreichen, und gemäß dem Zweck dieser Schrift, wie sie hier verkörpert und allgemein beschrieben wird, kann eine Plasmaerzeugungseinrichtung umfassen: die voranstehende Plasmaerzeugungselektrodenanordnung; eine Leistungsversorgungseinheit, die ausgebildet ist, Leistung an die erste und die zweite Elektrode anzulegen; und eine Plasmasteuereinheit, die ausgebildet ist, aktiven Sauerstoff und aktiven Stickstoff zu steuern, das in einem Plasma enthalten ist, das durch die erste und die zweite Elektrode erzeugt wird.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann die Plasmaerzeugungseinrichtung des Weiteren umfassen: eine Lichtquelle, die ausgebildet ist, UV-Strahlen auszustrahlen.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann eine Plasmadiagnoseeinheit mit der ersten und der zweiten Elektrode verbunden sein, um zu diagnostizieren, ob Plasma normal erzeugt wird.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann die Plasmaerzeugungseinrichtung des Weiteren umfassen: eine erste und eine zweite Abdeckung, die außerhalb der ersten und der zweiten Elektrode angeordnet sind, wobei eine Mehrzahl von feinen Löchern an einer beliebigen der ersten und der zweiten Abdeckung ausgebildet ist.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann ein elektromagnetisches Wellenabschirmgitter, das eine elektromagnetische Welle abschirmt, an zumindest einer von der ersten Abdeckung und der zweiten Abdeckung angebracht sein.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung können das erste und das zweite Dielektrikum ein beliebiges aus Teflon, Silizium, Glasfaser und Polyimid sein.
Die Atomsphärendruckplasma-Elektrodenstruktur und eine Anwendungstechnik davon nach den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung können die folgenden Vorteile aufweisen.
Nach zumindest einem der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung können die flexible Elektrodenstruktur und die Detoxifikationsdecken Materialien mit verschiedenen Formen detoxifizieren und sterilisieren.
Nach zumindest einem der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung können verschiedene Entlader leicht verformt werden, um unter Verwendung des flexiblen Plasmaerzeugungselektrodenmoduls verwendet zu werden.
Nach zumindest einem der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung kann Atomsphärendruckplasma entladen werden, ohne zusätzlich ein externes Entladungsgas zuzuführen.
Zumindest eines der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung kann auf verschiedene Detoxifikations- und Sterilisationstechniken angewandt werden, die eine Veränderung der Eigenschaften eines Materials, eine Oberflächenmodifikation, eine Materialsynthese und die Reinigung in einer Umweltreinigungstechnologie, einer medizinischen und bioindustriellen Technologie, einer Energie- und Materialindustrie, einer Verarbeitungsindustrie und einem militärischen Waffensystem und dergleichen umfassen.
Zumindest eines der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung kann auf Stealth-Technologien oder dergleichen angewandt werden, zusätzlich zu der Detoxifikations-/Sterilisationstechnik durch Plasma, das auf einer Oberfläche einer Elektrode oder einer Plasmaerzeugungseinrichtung erzeugt wird.
Der zusätzliche Bereich der Anwendbarkeit der vorliegenden Erfindung wird aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsformen deutlich, die hiernach vorgelegt wird. Jedoch können verschiedene Abwandlungen und Äquivalente innerhalb des Konzeptes und des Umfangs der vorliegenden Erfindung deutlich durch einen Fachmann verstanden werden, und detaillierte Beschreibungen und spezifische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sollte als bloß verdeutlichend verstanden werden.
Der weitere Umfang der Anwendbarkeit der vorliegenden Anmeldung wird aus der hiernach angeführten Beschreibung deutlicher. Jedoch sollte klar sein, dass die detaillierte Beschreibung und die spezifischen Beispiele, während sie bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anzeigen, nur zum Zwecke der Verdeutlichung vorgelegt werden, da verschiedene Änderungen und Modifikationen innerhalb des Geistes und des Umfangs der Erfindung Fachleuten aus der detaillierten Beschreibung deutlich werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die beigefügten Zeichnungen, die enthalten sind, um für ein weiteres Verständnis der Erfindung zu sorgen, und die in diese Patentschrift aufgenommen sind und ein Teil davon darstellen, verdeutlichen Ausführungsbeispiele der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erklären.
Es zeigen:
1 ist eine schematische Ansicht, die einen Aufbau einer Einrichtung zur Erzeugung von Plasma darstellt, die eine Elektrode umfasst, der mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung in Beziehung steht.
2 ist eine schematische Ansicht einer Abdeckung aus 1.
3A ist eine teilweise schematische Ansicht eines Einheitsplasmaerzeugungselektrodenmoduls nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
3B ist eine Ansicht, die die Erzeugung von Plasma unter Verwendung des Einheitsplasmaerzeugungselektrodenmoduls aus 3A darstellt.
3C ist eine schematische Übersicht eines Einheitsplasmaerzeugungselektrodenmoduls.
3D ist eine schematische Ansicht einer Plasmaerzeugungselektrodenanordnung, die durch Einheitsplasmaerzeugungselektrodenmodule aus 3C gebildet ist.
4A ist eine schematische Ansicht eines Einheitsplasmaerzeugungselektrodenmoduls nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
4B ist eine Ansicht, die die Erzeugung von Plasma unter Verwendung des Einheitsplasmaerzeugungselektrodenmoduls aus 4A darstellt.
Die 4C und 4D sind schematische Ansichten von Plasmaelektrodenanordnungen, die durch Einheitsplasmaerzeugungselektrodenmodule gebildet sind.
5A ist eine Ansicht, die ein Einheitsplasmaerzeugungselektrodenmodul und die Erzeugung von Plasma unter Verwendung des Einheitsplasmaerzeugungselektrodenmoduls nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung zeigt.
5B ist eine schematische Ansicht einer Plasmaerzeugungselektrodenanordnung, die durch die Einheitsplasmaerzeugungselektrodenmodule aus 5A gebildet ist.
6A ist eine Ansicht, die ein Einheitsplasmaerzeugungselektrodenmodul und die Erzeugung von Plasma unter Verwendung des Einheitsplasmaerzeugungselektrodenmoduls nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung zeigt.
6B ist eine schematische Ansicht einer Plasmaerzeugungselektrodenanordnung, die durch die Einheitsplasmaerzeugungselektrodenmodule aus 6A gebildet ist.
7 ist eine Ansicht, die einen Graph von Profilen eines Stroms und einer Spannung über den Ablauf der Zeit zeigt, die von einer Plasmadiagnoseeinheit nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung gemessen wurde.
8 ist ein Graph, der die Konzentration von Ozon zeigt, die von der Plasmadiagnoseeinheit nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung gemessen wurde, in der verschiedene chemische Spezies erfasst werden, indem verschiedene Chemische-Spezies-Sensoren angebracht werden.
9 ist ein Graph, der Abstrahlungslicht zeigt, das von einer Plasmadiagnoseeinheit nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung gemessen wurde.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG:
Hiernach werden die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, bei denen ähnliche Zahlen durchgehend auf ähnliche Elemente verweisen, ob wohl die Ausführungsformen unterschiedlich sind, und eine Beschreibung der ähnlichen Elemente einer ersten Ausführungsform wird für die der anderen Ausführungsform verwendet. In der folgenden Beschreibung ist die Verwendung von Suffixen wie etwa ”Modul”, ”Teil” oder ”Einheit”, die zur Bezugnahme auf Elemente verwendet werden, nur zur Erleichterung der Erklärung der vorliegenden Erfindung gegeben, ohne für sich irgendeine signifikante Bedeutung zu haben. Beim Beschreiben der vorliegenden Erfindung wurde, wenn eine detaillierte Erläuterung für eine damit verbundene bekannte Funktion oder Konstruktion als unnötige Ablenkung vom Hauptinhalt der vorliegenden Erfindung angesehen wurde, eine solche Erläuterung weggelassen, würde aber von Fachleuten verstanden werden. Die beigefügten Zeichnungen der vorliegenden Erfindung zielen darauf ab, das Verständnis der vorliegenden Erfindung zu erleichtern und sollten nicht als auf die beigefügten Zeichnungen beschränkt interpretiert werden. Auch ist die vorliegende Erfindung nicht auf eine spezifische Form beschränkt, sondern umfasst alle Abwandlungen, Äquivalente und Ersetzungen, ohne vom Umfang und Geist der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Es versteht sich, dass, obwohl die Begriffe erster und zweiter usw. hier verwendet werden können, um verschiedene Elemente zu beschreiben, diese Elemente nicht durch diese Begriffe beschränkt werden sollten. Diese Begriffe werden nur verwendet, um ein Element von einem anderen zu unterscheiden.
Es versteht sich, dass, wenn ein Element als mit einem anderen Element ”verbunden” oder ”gekoppelt” bezeichnet wird, es mit einem weiteren Element unmittelbar verbunden oder unmittelbar gekoppelt sein kann, oder mit einem weiteren Element verbunden oder gekoppelt sein kann, wobei das andere Element dazwischen liegt. Andererseits versteht es sich, dass, wenn ein Element als mit einem anderen Element ”unmittelbar verbunden” oder ”unmittelbar gekoppelt” bezeichnet wird, es mit einem weiteren Element verbunden oder gekoppelt sein kann, ohne dass das andere Element dazwischen liegen kann.
So, wie sie hier verwendet werden, sollen die Singularformen ”ein”, ”eine” und ”der”, ”die”, ”das” ebenfalls die Pluralformen umfassen, es sei denn, dass der Kontext deutlich etwas anderes anzeigt.
Es versteht sich ebenfalls, dass die Begriffe ”umfasst”, ”umfassend”, ”aufweist” und/oder ”aufweisend”, wenn sie hier verwendet werden, das Vorhandensein von angegebenen Merkmalen, Zahlen, Schritten, Betriebsvorgängen, Elementen und/oder Komponenten angeben, aber nicht das Vorhandensein oder Hinzufügen von einem oder mehr Merkmalen, Schritten, Betriebsvorgängen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließen.
In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung wird eine Elektrodenstruktur entworfen, die in der Lage ist, eine Entladung in der Luft oder in Wasser ohne Zufuhr eines Gases zu bewirken, und die flexibel ist, so dass sie gebogen oder ausgebreitet wird, und es wird ein Plasmaerzeugungselektrodenmodul bereitgestellt, das die entworfene Elektrodenstruktur umfasst.
Ebenfalls wird ein zusätzliches System bereitgestellt, wie etwa ein Luftzufuhrsystem oder eine Entladungsabdeckung, die über eine hohe Spannung sicher ist, die zur Entladung benötigt wird, und die einen Effekt der Behandlung von Atomsphärendruckplasma erhöht.
Nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung kann Atomsphärendruckplasma nach einem einfachen Verfahren verwendet werden und es kann eine komplizierte Oberfläche eines Objektes behandelt werden, verglichen mit dem Verfahren nach dem verwandten Stand der Technik.
Hiernach wird eine Elektrodenstruktur zum Entladen eines Atomsphärendruckplasmas und ein Aufbau eines zusätzlichen Systems detailliert unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Zunächst ist 1 eine schematische Ansicht, die einen Aufbau einer Plasmaerzeugungseinrichtung 100 darstellt, die eine Elektrode umfasst, die mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung in Beziehung steht. Bezug nehmend auf 1 umfasst ein Plasmaerzeugungselektrodenmodul nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung eine erste und eine zweite Elektrode 111 und 112, die voneinander beabstandet ausgebildet sind, und ein dielektrisches Material (oder ein Dielektrikum) 130, das zwischen der ersten und der zweiten Elektrode 111 und 112 angeordnet ist, um die erste und die zweite Elektrode 111 und 112 zu isolieren.
Die dielektrischen Materialien 130, 131 und 132 nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung können ein beliebiges aus Teflon, Silizium, Glasfaser und Polyimid sein. Als das Silizium kann wärmebeständiges Silizium verwendet werden, das hohe Temperaturen korrekt toleriert.
Hierbei sind die erste Elektrode 111, die zweite Elektrode 112 und das dielektrische Material 130 aus einem flexiblen Material gebildet.
In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung können Einheitsplasmaerzeugungselektrodenmodule M1, M2, M3 und M4 zur Erzeugung von Plasma gebildet werden, und Plasmaerzeugungselektrodenanordnungen A1, A21, A22, A3 und A4 können gebildet werden, indem eine Mehrzahl von Einheitsplasmaerzeugungselektrodenmodule M1, M2, M3 bzw. M4 verwebt werden, und hierbei können die Plasmaerzeugungselektrodenanordnungen A1, A21, A22, A3 und A4, die gebildet werden, indem die Einheitsplasmaerzeugungselektrodenmodule M1, M2, M3 und M4 verwebt werden, in sich flexibel sein.
Das heißt, bei den Einheitsplasmaerzeugungselektrodenmodulen M1, M2, M3 und M4 nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung sind die erste und die zweite Elektrode 111 und 112 und das dielektrische Material 130 bevorzugt aus einem flexiblen Material gebildet, und wenn die Einheitsplasmaerzeugungselektrodenmodule M1, M2, M3 und M4 zur Bildung der Plasmaerzeugungselektrodenanordnungen A1, A21, A22, A3 und A4 verwendet werden, müssen die erste und die zweite Elektrode 111 und 112 und das dielektrische Material 130 nicht notwendigerweise flexibel sein, und die Plasmaerzeugungselektrodenanordnungen A1, A21, A22, A3 und A4 können durch das Verweben der Einheitsplasmaerzeugungselektrodenmodule M1, M2, M3 und M4 flexible Eigenschaften aufweisen.
Um es der ersten und der zweiten Elektrode 111 und 112 zu erlauben, flexibel zu sein, können die erste und die zweite Elektrode 111 und 112 als Dünnfilme ausgebildet sein. Auch sind die erste Elektrode 111 und die zweite Elektrode 112 als leitfähige Dünnfilme ausgebildet, die eine starke Korrosionsbeständigkeit aufweisen.
Da die Einheitsplasmaerzeugungselektrodenmodule M1, M2, M3 und M4 und die Plasmaerzeugungselektrodenanordnungen A1, A21, A22, A3 und A4 flexibel ausgebildet sind, kann eine Entladung unter Verwendung der Einheitsplasmaerzeugungselektrodenmodule M1, M2, M3 und M4 und der Plasmaerzeugungselektrodenanordnungen A1, A21, A22, A3 und A4 leicht auf verschiedene Weisen verformt werden, um somit verwendet zu werden.
In 1 wird gezeigt, dass die erste und die zweite Elektrode 111 und 112 und das erste und das zweite dielektrische Material 131 und 132 eine planare oder gekrümmte Plattenform aufweisen, wie aber hiernach beschrieben, müssen die erste und die zweite Elektrode 111 und 112 und das erste und das zweite dielektrische Material 131 und 132 nicht notwendigerweise eine planare Plattenform aufweisen.
2 ist eine schematische Ansicht einer Abdeckung aus 1. Bezug nehmend auf die 1 und 2 umfasst das Plasmaerzeugungselektrodenmodul eine erste und eine zweite Abdeckung 121 und 122, die an der Außenseite der ersten und zweiten Elektrode 111 und 112 angeordnet sind.
Es können feine Löcher 123 in der ersten Abdeckung 121 (und/oder in der zweiten Abdeckung 122 ausgebildet sein, und ein elektromagnetisches Wellenabschirmgitter 125 zum Blockieren einer elektromagnetischen Welle kann an der zweiten Abdeckung 122 (und/oder an der ersten Abdeckung 121) angebracht sein, um eine elektromagnetische Welle zu blockieren. Hier ist das elektromagnetische Wellenabschirmgitter 125 an einer Innenfläche oder einer Außenfläche der ersten Abdeckung 121 (und/oder der zweiten Abdeckung 121) ausgebildet.
Auch ist ein Fotokatalysator oder ein aktiver Katalysator auf eine oder mehr der der ersten Elektrode 111, der zweiten Elektrode 112, der ersten Abdeckung 121 und der zweiten Abdeckung 122 aufgetragen, um einen Synergieeffekt aufgrund von Plasma zu erhalten, das heißt, um eine große Menge einer aktiven Sauerstoffspezies zu erzeugen.
Der Fotokatalysator kann Metalloxid sein; beispielsweise kann das Metalloxid eines oder mehr von Al₂O₃, TiO₂, ZnO und ZrO₂ sein.
Die Plasmaerzeugungseinrichtung 100 nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung kann die erste und die zweite Elektrode 111 und 112, die erste und die zweite Abdeckung 121 und 122 als detoxifizierende Decken, eine Plasmadiagnoseeinheit 170, eine Leistungsversorgungseinheit 150, die die Elektroden mit Leistung versorgt, und zusätzliche Module zur Überwachung der Plasmadiagnoseeinheit 170 umfassen.
Hierbei sind die erste und die zweite Abdeckung 121 und 122 nicht essentielle Elemente, werden aber für eine reibungslose Detoxifikation und Sterilisation benötigt.
Die Komponenten mit Ausnahme der Leistungsversorgungseinheit 150 zum Erzeugen von Plasma und eine Computersteuereinheit zur Durchführung der Überwachung werden beschrieben.
Das Plasmaerzeugungselektrodenmodul kann eine Struktur aufweisen, die das dielektrische Material 130 umfasst, das zwischen den Elektroden ausgebildet ist, dieselbe, wie die einer Plasmaentladevorrichtung aus dem verwandten Stand der Technik, oder eine Elektrode von einem neuartigen Typ verwenden.
Hier können die Elektroden 111 und 112 und das dielektrische Material 130 aus einem Material ausgebildet sein, das flexible Eigenschaften aufweist und elektrisch stabil ist. In diesem Fall müssen in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung die Elektroden 111 und 112 und das dielektrische Material 130 nicht notwendigerweise flexibel sein. Das heißt, es ist, wie oben erwähnt, gut genug, wenn die Elektroden 111 und 112 und das dielektrische Material 130 ausreichend klein und so angeordnet sind, dass sie eine Anordnung der flexiblen Plasmaerzeugungselektrodenmodule flexibel machen. Solange die Elektrodenanordnung, die Plasma erzeugt, flexibel ist, müssen die Elektroden 111 und 112 und das dielektrische Material 130 nicht notwendigerweise flexibel sein.
Das heißt, die Elektroden 111 und 112 und das dielektrische Material 130, die eine kleine Größe aufweisen, können flexibel sein, oder wenn eine Mehrzahl von Elektroden 111 und 112 und der dielektrische Materialien 130 angeordnet sind, eine Anordnung auszubilden, muss die Anordnung flexibel sein.
Eine detaillierte Struktur der ersten und der zweiten Abdeckung 121 und 122 wird in 2 gezeigt.
Um es einer Probe, die mittels entladenen Plasmas behandelt werden soll, zu erlauben, mit aktiven chemischen Spezies (beispielsweise Sauerstoff oder Stickstoff) für eine ausreichende Zeitdauer zu reagieren, weisen die Detoxifikationsdecken, die die erste und die zweite Elektrode 111 und 112 bedecken, eine Struktur auf, bei der eine Oberfläche davon eine Permeabilität aufweist und die andere Oberfläche davon Impermeabilität aufweist. Zu diesem Zweck weist eine von der ersten Abdeckung 121 und der zweiten Abdeckung 122 eine Mehrzahl von feinen Löchern 123 auf.
Der Grund zur Bildung der Mehrzahl von feinen Löchern 123 ist es, erzeugtem Plasma den Durchtritt dort hindurch zu erlauben, um somit mit einer Oberfläche eines zu behandelnden Objekts leicht in Kontakt zu sein. Das heißt, das durch die Plasmaerzeugungseinrichtung 100 erzeugte Plasma kann leicht einer außen bereitgestellten Probe durch die feinen Löcher 123 zugeführt werden.
In 1 wird ein Beispiel der Plasmaerzeugungseinrichtung 100 gezeigt, und ein Plasmaerzeugungselektrodenmodul nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung kann in verschiedenen Formen verwirklicht werden. Dies wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die 3A bis 6B beschrieben.
Wie in den 3A bis 4D gezeigt, umfassen zunächst die Plasmaerzeugungselektrodenanordnungen A1, A21 und A22 nach Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung erste flexible Elektrodeneinheiten M1 und M21 und zweite flexible Elektrodeneinheiten M1 und M22. Die erste und die zweite flexible Elektrodeneinheit M1, M21 und M22 sind spiralförmig verflochten, um einen Körper zu bilden, oder die erste und die zweite flexible Elektrodeneinheit M1, M21 und M22 können vertikal verwebt sein.
3A ist eine teilweise schematische Ansicht eines Einheitsplasmaerzeugungselektrodenmoduls M1 nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung, und 3B ist eine Ansicht, die die Erzeugung von Plasma unter Verwendung des Einheitsplasmaerzeugungselektrodenmoduls M1 aus 3A darstellt.
Nimmt man Bezug auf die 3A und 3B, weist die erste Elektrode 111 eine Schaftform auf, das erste dielektrische Material 131 ist an einem Außenumfang der ersten Elektrode 111 angeordnet, die zweite Elektrode 112 ist so angeordnet, dass sie einen Außenumfang des ersten dielektrischen Materials 131 umgibt, und eine Mehrzahl von Durchgangslöchern 113 ist an der zweiten Elektrode 112 ausgebildet.
Die Durchgangslöcher 113 sind an der zweiten Elektrode 112 ausgebildet, um erzeugtes Plasma nach außen auszustoßen. Das zweite dielektrische Material 132, das einen Außenumfang der zweiten Elektrode 112 umgibt, kann angeordnet sein, und in diesem Fall können Durchgangslöcher 133 an dem zweiten dielektrischen Material 132 angeordnet sein, um Plasma nach außen auszustoßen. Das heißt, das zweite dielektrische Material 132 ist als ein Element ausgebildet, das eine Luftdurchlässigkeit aufweist. In diesem Fall dient das zweite dielektrische Material 132 als eine Abdeckung wie die Abdeckung 122 (siehe 2), und die Durchgangslöcher 133 können als feine Löcher 123 (siehe 2) verstanden werden, die an der Abdeckung 122 ausgebildet sind.
In 3C können die Durchgangslöcher 133, die an dem zweiten dielektrischen Material 132 ausgebildet sind, maschenartig ausgebildet sein. Beispielsweise können die Durchgangslöcher 133 als Glasfaser ausgebildet sein.
3C ist eine schematische Übersicht des Einheitsplasmaerzeugungselektrodenmoduls M1, und 3D ist eine schematische Ansicht der Plasmaerzeugungselektrodenanordnung A1, die durch Verweben der Einheitsplasmaerzeugungselektrodenmodule M1 3C gebildet ist.
Das in 3C gezeigte Einheitsplasmaerzeugungselektrodenmodul M1 kann als die erste flexible Elektrodeneinheit M11 und die zweite flexible Elektrodeneinheit M12 verstanden werden. Das heißt, die Plasmaerzeugungselektrodenanordnung A1 aus 3D ist aus einem Paar erster und zweiter Elektrodeneinheiten M11 und M12 gebildet, die gleich ausgebildet sind, und in 3 wird gezeigt, dass die erste und die zweite flexible Elektrodeneinheit M11 und M12 rechtwinklig zueinander verwebt sind.
In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung kann die Plasmaerzeugungselektrodenanordnung in einer Weise ausgebildet sein, in der ein Gewebe durch Verflechten von Fäden hergestellt wird, und ein Verfahren dafür ist nicht besonders beschränkt.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel wird wie folgt unter Bezugnahme auf die 4A bis 4D beschrieben.
4A ist eine schematische Ansicht eines Einheitsplasmaerzeugungselektrodenmoduls nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung, und 4B ist eine Ansicht, die die Erzeugung von Plasma unter Verwendung des Einheitsplasmaerzeugungselektrodenmoduls aus 4A darstellt.
Eine erste Elektrode 111, die das Plasmaerzeugungselektrodenmodul M2 in den 4A und 4B bildet, weist eine Schaftform auf, und ein erstes dielektrisches Material 131 ist so ausgebildet, dass es einen Außenumfang der ersten Elektrode 111 umgibt. Auch ist eine zweite Elektrode 112 so ausgebildet, dass sie dieselbe Schaftform wie die der ersten Elektrode 111 aufweist, und ein zweites dielektrisches Material 132 ist so ausgebildet, dass es einen Außenumfang der zweiten Elektrode 112 umgibt. Das heißt, das erste dielektrische Material 131, das den Außenumfang der ersten Elektrode 111 umgibt, und das zweite dielektrischen Material 132 sind abwechselnd so miteinander verflochten, dass sie einstückig ausgebildet sind.
Wenn eine Kombination aus der ersten Elektrode 111 und dem ersten dielektrischen Material 131 eine erste Elektrodeneinheit M21 genannt wird, und eine Kombination aus der zweiten Elektrode 112 und dem zweiten dielektrischen Material 132 eine zweite Elektrodeneinheit M22 genannt wird, wird das Plasmaerzeugungselektrodenmodul M2 gebildet, indem die erste und die zweite Elektrodeneinheit M21 und M22 abwechselnd miteinander verflochten werden.
Hierbei ist eine Mehrzahl von Durchgangslöchern 133 in einem beliebigen von dem ersten dielektrischen Material 131 und dem zweiten dielektrischen Material 132 ausgebildet, um erzeugtes Plasma nach außen auszustoßen. Die Durchgangslöcher 133 können an beiden des ersten und des zweiten dielektrischen Materials 131 und 132 ausgebildet sein. Da ein Problem wie etwa die Erzeugung eines Funkens aufgrund eines Fehlers bei der korrekten Isolierung der aneinander befestigten ersten und zweiten Elektroden 111 und 112 auftreten kann, werden in diesem Fall jedoch bevorzugt die feinen Durchgangslöcher 133 nur auf entweder dem ersten dielektrischen Material oder dem zweiten dielektrischen Material 132 gebildet. Sogar in diesem Fall können die dielektrischen Materialien 131 und 132 eine Funktion der Abdeckungen 121 und 122 aus 2 ausfüllen.
Die 4C und 4D sind schematische Ansichten von Plasmaelektrodenanordnungen A21 und A22, die durch Einheitsplasmaerzeugungselektrodenmodule gebildet sind. Wie in den 4C und 4D gezeigt, können die flexiblen Plasmaerzeugungselektrodenanordnung A21 und A22 gebildet werden, indem eine Mehrzahl von Einheitsplasmaerzeugungselektrodenmodulen M2, die in den 4A und 4B gezeigt werden, verwebt werden.
4C zeigt die Plasmaerzeugungselektrodenanordnung A21, die gebildet wird, indem die erste und die zweite Elektrodeneinheit M21 und M22 spiralförmig verflochten werden, und 4D zeigt die Plasmaerzeugungselektrodenanordnung A22, die gebildet wird, indem die erste und die zweite Elektrodeneinheit M21 und M22 rechtwinklig zueinander verflochten werden.
Die Plasmaerzeugungselektrodenanordnung A22, die in 4D gezeigt wird, weist eine Form auf, die der der Plasmaerzeugungselektrodenanordnung A21 ähnlich ist, die in 3D gezeigt wird. Jedoch weist in 3C das Plasmaerzeugungselektrodenmodul M1 eine Einzelform auf, während in 4D das Plasmaerzeugungselektrodenmodul M2 durch erste und zweite unterschiedliche Elektrodeneinheiten M21 und M22 gebildet wird. Das heißt, bei dem Plasmaerzeugungselektrodenmodul in den 3A bis 3D ist das erste dielektrische Material 131 an dem Außenumfang der ersten Elektrode angeordnet, die zweite Elektrode 112 ist so angeordnet, dass sie den Außenumfang des ersten dielektrischen Materials 131 umgibt, und eine Mehrzahl von Durchgangslöchern 113 ist an der zweiten Elektrode 112 ausgebildet. Ferner kann das zweite dielektrische Material 132, das die Durchgangslöcher 133 umfasst, an dem Außenumfang der zweiten Elektrode 112 vorgesehen sein.
5A ist eine Ansicht, die ein Einheitsplasmaerzeugungselektrodenmodul M3 und die Erzeugung von Plasma unter Verwendung des Einheitsplasmaerzeugungselektrodenmoduls nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung zeigt, und 5B ist eine schematische Ansicht einer Plasmaelektrodenanordnung A3, die durch die Einheitsplasmaerzeugungselektrodenmodule aus 5A gebildet ist.
Wie in 5A gezeigt ist, kann die Mehrzahl von Durchgangslöchern 113 an der ersten Elektrode 111 oder der zweiten Elektrode 112 ausgebildet sein. In diesem Fall können, anders als im Fall von 1, die erste und die zweite Abdeckung 121 und 122 weggelassen werden. Auch kann die Mehrzahl von Durchgangslöchern 113 an sowohl der ersten Elektrode 111 als auch der zweiten Elektrode 112 ausgebildet sein. In diesem Fall kann jedoch das Plasma verteilt werden, um einen Sterilisations- oder Detoxifikationseffekt zu verringern, und somit können bevorzugt die Durchgangslöcher 113 nur an einer von der ersten Elektrode 111 und der zweiten Elektrode 112 ausgebildet sein.
Hier, in den 5A und 5B, sind die erste und die zweite Elektrode 111 und 112 und das erste und das zweite dielektrische Material 131 und 132 ausgebildet, eine Plattenform aufzuweisen.
Wie in 5B gezeigt, kann auch die Mehrzahl von Plasmaerzeugungselektrodenmodulen M3 angeordnet sein, aneinander anzugrenzen, um die Plasmaerzeugungselektrodenanordnung A3 zu bilden.
6A ist eine Ansicht, die ein Einheitsplasmaerzeugungselektrodenmodul und die Erzeugung von Plasma unter Verwendung des Einheitsplasmaerzeugungselektrodenmoduls nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung zeigt. In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung ist ein dielektrisches Material 130 unterhalb einer kreiszylindrischen ersten Elektrode 111 angeordnet, die ein Durchgangsloch 115 umfasst, und eine zweite Elektrode 112, die eine zylindrische Plattenform aufweist, kann unterhalb des dielektrischen Materials 130 ausgebildet sein.
Das heißt, das Plasmaerzeugungselektrodenmodul M4 in 6A weist eine zylindrische Form auf, bei der ein Loch darin durch die erste und die zweite Elektrode 111 und 112 und das dielektrische Material 130 gebildet ist.
6B ist eine schematische Ansicht der Plasmaerzeugungselektrodenanordnung A4, die durch die Einheitsplasmaerzeugungselektrodenmodule M4 aus 6A gebildet ist. Hier kann die Plasmaelektrodenanordnung A4 gebildet werden, in dem die Einheitsplasmaerzeugungselektrodenmodule M4 im Mikromaßstab auf einem flexiblen Element 140 angeordnet werden. Plasma, das in diesem Fall erzeugt wird, wird nach außen durch das Durchgangsloch 115 ausgestoßen. In diesem Fall kann es sein, dass die Einheitsplasmaerzeugungselektrodenmodule M4 nicht flexibel sind.
Jedes der Einheitsplasmaerzeugungselektrodenmodule M4 ist mit der Leistungsversorgungseinheit 150 verbunden und wird einzeln gesteuert. Dies ist in anderen Ausführungsbeispielen dasselbe. Ein Plasmaerzeugungsbereich kann in den gebildeten Plasmaerzeugungselektrodenanordnungen A1, A21, A22, A3 und A4 durch Anordnung einer Mehrzahl von Einheitsplasmaerzeugungselektrodenmodulen M1, M2, M3 und M4 gesteuert werden. In einem Fall, in dem die Plasmaerzeugungselektrodenanordnung A4 größer ist als eine Probe, die detoxifiziert oder sterilisiert werden soll, kann beispielsweise Plasma nur durch einen Abschnitt erzeugt werden, der zu einer Größe der Probe passt. Dies ist in anderen Ausführungsbeispielen dasselbe.
Die Form des oben beschriebenen Plasmaerzeugungselektrodenmoduls ist nur ein Beispiel, und die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt.
Wie in den 3A bis 6B gezeigt, können Plasmaerzeugungselektroden unterschiedlich kombiniert oder angeordnet werden, um somit hergestellt zu werden. Strukturen der Elektroden werden ausgebildet, indem die Struktur der DBD abgewandelt wird, und die Elektroden werden aus einem flexiblen Material gebildet, um gekrümmt oder gebogen zu werden. Wie in 6 gezeigt, können die Einheitsplasmaerzeugungselektrodenmodule im Mikromaßstab mit dem flexiblen Element 140 verbunden werden, um eine Entladung durchzuführen.
In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung wird die Plasmaerzeugungseinrichtung 100 vorgeschlagen, die Plasma erzeugt, indem sie die oben beschriebenen Plasmaerzeugungselektrodenmodule nutzt.
Die Plasmaerzeugungseinrichtung 100 nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung umfasst die Leistungsversorgungseinheit 150, die die erste und die zweite Elektrode 111 und 112 der Plasmaerzeugungselektrodenmodule M1, M2, M3 und M4 mit Leistung versorgt, oder die Plasmaerzeugungselektrodenanordnungen A1, A21, A22, A3 und A4. Die Leistungsversorgungseinheit 150 versorgt die Elektroden 111 und 112 mit einer Spannung, und in diesem Fall nutzt die Leistungsversorgungseinheit 150 Leistung mit einer Frequenz, die von mehreren zehn kHz bis zu mehreren hundert MHz reicht. Des Weiteren kann Plasma entladen werden, indem Leistung mit einer Frequenz von einigen GHz verwendet wird.
Für eine einfache Atmosphärendruckentladung wird bevorzugt Leistung mit einer Frequenz verwendet, die von 20 bis 70 kHz reicht. Da Leistung mit einer hohen Frequenz verwendet wird, können elektromagnetische Wellen ausgestrahlt werden, und bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung kann zum Blockieren von elektromagnetischen Wellen ein elektromagnetisches Wellenabschirmgitter 125 zum Blockieren von elektromagnetischen Wellen an den Oberflächen 121 oder 122 befestigt werden.
Ferner umfasst Plasma, das durch die erste und zweite Elektrode 111 und 112 erzeugt wurde, aktiven Sauerstoff oder aktiven Stickstoff, und die Plasmaerzeugungseinrichtung 100 umfasst des Weiteren eine Plasmasteuereinheit (nicht gezeigt) zum Steuern von aktivem Sauerstoff und aktivem Stickstoff.
Die Plasmasteuereinheit ist zwischen der ersten und der zweiten Elektrode 111 und 112 und der ersten und der zweiten Abdeckung 121 und 122 vorgesehen, und dient dazu, aktive Sauerstoffspezies oder aktive Stickstoffspezies zu steuern, die durch erzeugtes Plasma gebildet werden, um somit die Effizienz der Detoxifikation oder Sterilisation zu erhöhen. Wenn die Plasmaerzeugungseinrichtung 100 in einer anderen gewerblichen Anwendung verwendet wird, kann die Effizienz der Leistung erhöht werden, und die Beschädigung an einer Oberfläche, deren Behandlung gewünscht ist, kann verhindert werden.
Die Plasmaerzeugungseinrichtung 100 nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Plasmadiagnoseeinheit 170.
Die Plasmadiagnoseeinheit umfasst verschiedene Sensoren 160, eine Sonde und dergleichen. Beispielweise umfasst die Plasmadiagnoseeinheit 170 einen Sensor zur quantitativen Analyse von verschiedenen chemischen Spezies (Ozon, Stickstoffspezies und andere chemische Spezies), die erzeugt werden, wenn Atomsphärendruckplasma erzeugt wird, einen Sensor zum Messen einer Gastemperatur des Plasmas, eine Plasmaemissionslichtdiagnosevorrichtung, eine Leistung- und Spannungsmessungssonde und dergleichen. Hierbei können physikalische/chemische Eigenschaften, die durch den Sensor 160 der Plasmadiagnoseeinheit 170 gemessen werden, durch einen extern gesteuerten Computer überwacht werden. Somit kann diagnostiziert werden, ob Plasma normal erzeugt wird. Auf diese Weise können durch die Plasmadiagnoseeinheit 170 die physikalischen und chemischen Eigenschaften des Plasmas diagnostiziert werden, und ob Plasma normal erzeugt wird.
7 ist eine Ansicht, die einen Graph von Profilen eines Stroms und einer Spannung über den Ablauf der Zeit zeigt, die von einem Diagnosemodul nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung gemessen wurde, 8 ist ein Graph, der die Konzentration von Ozon zeigt, die von dem Diagnosemodul nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung gemessen wurde, und 9 ist ein Graph, der Abstrahlungslicht zeigt, das von dem Diagnosemodul nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung gemessen wurde.
Die Plasmaerzeugungseinrichtung 100 nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung kann ferner eine Lichtquelle (nicht gezeigt) zum Abstrahlen von UV-Strahlen auf eine Oberfläche einer Probe umfassen. Die Lichtquelle kann UV-Strahlen abstrahlen, um eine UV-Sterilisation durchzuführen, was einen Sterilisationseffekt verstärkt. Die Lichtquelle kann eine Leuchtdiode (LED) sein, und die Detoxifikations- und Sterilisationsfähigkeit des Plasmas kann durch die Verwendung der Ultraviolett-LED verstärkt werden.
Die vorstehenden Ausführungsformen und Vorteile des Verfahrens sind nur beispielhaft und sollen nicht als die vorliegende Offenbarung beschränkend angesehen werden. Die vorliegenden Lehren können ohne Weiteres auf andere Arten von Vorrichtungen angewendet werden. Diese Beschreibung soll nur verdeutlichen, und nicht den Umfang der Ansprüche beschränken. Viele Alternativen, Modifikationen und Variationen werden Fachleuten ersichtlich sein. Die Merkmale, Strukturen, Verfahren und andere Eigenschaften der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele können auf unterschiedliche Weisen kombiniert werden, um zusätzliche und/oder alternative Ausführungsbeispiele zu erhalten.
Da die vorliegende Merkmale in mehreren Formen ausgestaltet sein können, ohne von den Eigenschaften davon abzuweichen, versteht es sich auch, dass die oben beschriebenen Ausführungsformen nicht durch irgendwelche Details der vorangehenden Beschreibung beschränkt sind, es sei denn, es ist anders angegeben, sondern dass sie so weit in Ihrem Umfang betrachtet werden sollten, wie in den angehängten Ansprüchen definiert, und somit ist beabsichtigt, dass alle Änderungen und Modifikationen, die in die Grenzen oder die Äquivalente solcher Grenzen der Ansprüche fallen, durch die beigefügten Ansprüche umfasst werden.

Claims

Plasmaerzeugungselektrodenmodul, umfassend: eine erste und eine zweite Elektrode, die voneinander beabstandet ausgebildet sind; und ein Dielektrikum, das zwischen der ersten und der zweiten Elektrode angeordnet ist, um die erste und die zweite Elektrode zu isolieren, wobei die erste Elektrode eine Schaftform aufweist, ein erstes zylindrisches Dielektrikum konzentrisch mit der ersten Elektrode so ausgebildet ist, dass es in Kontakt mit einem Außenumfang der ersten Elektrode ist und die erste Elektrode bedeckt, und die zweite Elektrode konzentrisch mit dem ersten Dielektrikum so ausgebildet ist, dass sie in Kontakt mit einem Außenumfang des ersten Dielektrikums ist und das erste Dielektrikum bedeckt, wobei eine Mehrzahl von Durchgangslöchern an der zweiten Elektrode angeordnet ist, wobei die erste und die zweite Elektrode verwebt ausgebildet sind.
Plasmaerzeugungselektrodenmodul nach Anspruch 1, wobei die erste und die zweite Elektrode als leitfähige Dünnfilme bereitgestellt werden.
Plasmaerzeugungselektrodenmodul nach Anspruch 1, wobei ein Fotokatalysator oder ein aktiver Katalysator auf eine oder mehr der der ersten oder der zweiten Elektrode aufgetragen ist.
Plasmaerzeugungselektrodenmodul nach Anspruch 1, wobei ein zweites Dielektrikum konzentrisch mit der zweiten Elektrode an einem Außenumfang der zweiten Elektrode so ausgebildet ist, dass es in Kontakt mit dem Außenumfang der zweiten Elektrode ist, und aus einem Element gebildet ist, das eine Luftdurchlässigkeit aufweist.
Plasmaerzeugungselektrodenmodul, umfassend: eine erste und eine zweite Elektrode, die voneinander beabstandet ausgebildet sind; und ein Dielektrikum, das zwischen der ersten und der zweiten Elektrode angeordnet ist, um die erste und die zweite Elektrode zu isolieren, wobei die erste Elektrode eine Schaftform aufweist, ein erstes Dielektrikum konzentrisch mit der ersten Elektrode ausgebildet ist, um einen Außenumfang der ersten Elektrode zu bedecken, die zweite Elektrode eine Schaftform aufweist und mit der ersten Elektrode verflochten ist, wobei ein zweites Dielektrikum konzentrisch mit der zweiten Elektrode ausgebildet ist, um einen Außenumfang der zweiten Elektrode zu bedecken, und das erste und das zweite Dielektrikum miteinander in Kontakt sind, und eine Mehrzahl von Durchgangslöchern im ersten Dielektrikum ausgebildet ist.
Plasmaerzeugungselektrodenmodul, umfassend: eine erste und eine zweite Elektrode, die voneinander beabstandet ausgebildet sind; und ein Dielektrikum, das zwischen der ersten und der zweiten Elektrode angeordnet ist, um die erste und die zweite Elektrode zu isolieren, wobei die erste Elektrode eine kreiszylindrische Form mit einem Durchgangsloch aufweist, und die zweite Elektrode eine kreisförmige Platte ist.
Plasmaerzeugungselektrodenanordnung, umfassend: eine erste flexible Elektrodeneinheit; eine zweite flexible Elektrodeneinheit, die von der ersten flexiblen Elektrodeneinheit beabstandet ausgebildet ist, wobei die erste flexible Elektrodeneinheit eine erste Elektrode umfasst, die eine Schaftform und ein erstes Dielektrikum aufweist, das konzentrisch mit der ersten Elektrode so ausgebildet ist, dass es mit einem Außenumfang der ersten Elektrode in Kontakt ist und die erste Elektrode bedeckt, und die zweite flexible Elektrodeneinheit eine zweite Elektrode umfasst, die konzentrisch mit dem ersten Dielektrikum so ausgebildet ist, dass sie in Kontakt mit einem Außenumfang des ersten Dielektrikums ist und das erste Dielektrikum bedeckt, und die eine Mehrzahl von Durchgangslöchern aufweist, wobei die erste und die zweite Elektrodeneinheit verwebt sind, um flexibel zu sein.
Plasmaerzeugungselektrodenanordnung nach Anspruch 7, wobei ein zweites Dielektrikum konzentrisch mit der zweiten Elektrode an einem Außenumfang der zweiten Elektrode so ausgebildet ist, dass es in Kontakt mit dem Außenumfang der zweiten Elektrode ist.
Plasmaerzeugungselektrodenanordnung nach Anspruch 7, wobei das zweite Dielektrikum aus einem Material gebildet ist, das eine Luftdurchlässigkeit aufweist.
Plasmaerzeugungselektrodenanordnung, umfassend: eine erste flexible Elektrodeneinheit; eine zweite flexible Elektrodeneinheit, die von der ersten flexiblen Elektrodeneinheit beabstandet ausgebildet ist, wobei die erste flexible Elektrode eine erste Elektrode umfasst, die eine Schaftform und ein erstes Dielektrikum aufweist, das konzentrisch mit der ersten Elektrode ausgebildet ist, um einen Außenumfang der ersten Elektrode zu bedecken, die zweite flexible Elektrode eine zweite Elektrode umfasst, die eine Schaftform und ein zweites Dielektrikum aufweist, das konzentrisch mit der zweiten Elektrode ausgebildet ist, um einen Außenumfang der zweiten Elektrode zu bedecken, die erste und die zweite flexible Elektrodeneinheit miteinander verflochten angeordnet sind, und eine Mehrzahl von Durchgangslöchern in einem beliebigen von dem ersten Dielektrikum und dem zweiten Dielektrikum ausgebildet ist.
Plasmaerzeugungselektrodenanordnung, umfassend: eine erste Elektrode; eine zweite Elektrode, die von der ersten Elektrode beabstandet ausgebildet ist; und eine Mehrzahl von Einheitsplasmaerzeugungselektrodenmodulen, die ein Dielektrikum umfassen, das zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode angeordnet ist, um die erste Elektrode und die zweite Elektrode zu isolieren, wobei die erste Elektrode eine kreiszylindrische Form mit einem Durchgangsloch aufweist, die zweite Elektrode eine kreisförmige Platte ist, und die Mehrzahl von Einheitsplasmaerzeugungselektrodenmodulen zu einem flexiblen Element ausgebildet ist.
Plasmaerzeugungseinrichtung, umfassend: eine Plasmaerzeugungselektrodenanordnung nach einer der Ansprüche 7, 10 und 11; eine Leistungsversorgungseinheit, die ausgebildet ist, Leistung an die erste und die zweite Elektrode anzulegen; und eine Plasmasteuereinheit, die ausgebildet ist, aktiven Sauerstoff und aktiven Stickstoff zu steuern, die in einem Plasma enthalten sind, das durch die erste und die zweite Elektrode erzeugt wird.
Plasmaerzeugungseinrichtung nach Anspruch 12, des Weiteren umfassend: eine Lichtquelle, die ausgebildet ist, UV-Strahlen auszustrahlen.
Plasmaerzeugungseinrichtung nach Anspruch 12, wobei eine Plasmadiagnoseeinheit mit der ersten und der zweiten Elektrode verbunden ist, um zu diagnostizieren, ob Plasma normal erzeugt wird.
Plasmaerzeugungseinrichtung nach Anspruch 12, des Weiteren umfassend: eine erste und eine zweite Abdeckung, die außerhalb der ersten und der zweiten Elektrode angeordnet sind, wobei eine Mehrzahl von feinen Löchern an einer beliebigen der ersten und der zweiten Abdeckung ausgebildet ist.
Plasmaerzeugungseinrichtung nach Anspruch 15, wobei ein elektromagnetisches Wellenabschirmgitter, das eine elektromagnetische Welle abschirmt, an zumindest einer von der ersten Abdeckung und der zweiten Abdeckung angebracht ist.
Plasmaerzeugungseinrichtung nach Anspruch 12, wobei das erste und das zweite Dielektrikum ein beliebiges aus Teflon, Silizium, Glasfaser und Polyimid ist.