DE19643925C2 - Verfahren zum Betreiben einer Gasentladung - Google Patents

Description

Technisches Gebiet

Barrierenentladungen entstehen durch Anlegen einer Wechselspannung an zwei Elektroden, von denen mindestens eine von einer isolierenden Schicht bedeckt ist. Befindet sich ein Gas bei einem Druck von etwa einem Bar zwischen den Elektroden so findet oberhalb einer gewissen Zündfeldstärke ein elektrischer Durchschlag in Form vieler einzelner Mikroentladungen (auch Entladungsfilamente genannt) statt. Diese einzelnen Mikroentladungen erfolgen nach Stand der Technik wesentlich schneller (typisch Nanosekunden) als durch den Wechselspannungsgenerator Leistung nachgeliefert werden kann (typisch Milli- bis Mikrosekunden). Dadurch entstehen die Mikroentladungen zeitlich nacheinander und sind damit von einander unabhängig. Insbesondere sind dadurch die physikalischen Eigenschaften der Mikroentladungen durch die elektrische Anregung praktisch nicht beeinflußbar. Gegenstand dieser Erfindung ist es, durch einen schnellen Spannungsanstieg an den Elektroden und der Gewährleistung eines schnellen Leistungsflusses in die Gasentladung gleichzeitig die Entstehung vieler Mikroentladungen zu ermöglichen. Dadurch entstehen im Vergleich zur Anregung nach Stand der Technik pro Elektrodenfläche wesentlich mehr Mikroentladungen, die außerdem durch die gegenseitige Konkurrenz bereits schneller verlöschen und dadurch andere, für viele plasmachemische Anwendungen günstigere, physikalische Eigenschaften besitzen.

Aufgrund der physikalischen Eigenschaften der Barrierenentladung auf der einen Seite und den technologischen Vorteilen gegenüber anderen Plasmaverfahren auf der anderen Seite ist ein breites Anwendungsfeld möglich.

Seit langem wird sie zur plasmachemischen Synthese von Ozon aus Sauerstoff eingesetzt. Neuerdings sind auch schmalbandige UV- Lichtquellen deren Strahlungserzeugung auf der Barrierenentladung beruht, auf dem Markt erhältlich. Weiterhin kann die Barrierenentladung zur Behandlung von Oberflächen eingesetzt werden, in dem beispielsweise organische Beläge entfernt oder Packstoffe entkeimt werden. Desweiteren können damit auch Funktionsschichten auf Bauteilen abgeschieden werden. Wegen ihrer starken plasmachemischen Wirksamkeit ist es auch möglich Schadstoffe in Gasen in ungefährliche Verbindungen umzuwandeln, so daß beispielsweise Giftstoffe die bei Produktionsprozessen oder aber auch bei der Verbrennung in Motoren entstehen, unschädlich gemacht werden können.

Stand der Technik

Barrierenentladungen entstehen durch Anlegen einer Wechselspannung an zwei Elektroden, von denen mindestens eine von einer isolierenden Schicht bedeckt ist. Befindet sich ein Gas bei einem Druck von etwa einem Bar zwischen den Elektroden, so findet oberhalb einer gewissen Zündfeldstärke ein elektrischer Durchschlag in Form vieler einzelner, von einander unabhängiger Mikroentladungen statt. Der Entladungsaufbau dieser Mikroentladungen erfolgt je nach Bedingungen in weniger als einer Nanosekunde. Sie überbrücken den meistens kleiner 10 Millimeter großen Entladungsspalt in Form vieler zylindrischer, elektrisch leitfähiger Kanäle, die einen Durchmesser von typisch 100 Mikrometer aufweisen. Sie werden daher auch als Entladungsfilamente bezeichnet. Der Stromfluß durch die Filamente führt zur lokalen Aufladung der isolierenden Schicht und damit zum Absinken der elektrischen Feldstärke im Entladungsspalt. Dadurch verlöschen die Filamente selbständig in wenigen Nanosekunden. Die lokale Aufladung der isolierenden Schicht durch ein einziges Filament ist auf eine Fläche von wenigen Millimetern Durchmessern begrenzt. Diese Fläche wird auch Fußpunkt des Filamentes genannt und gibt den natürlichen Abstand der einzelnen Filamente im Entladungsspalt vor. Je größer die Fläche des Fußpunktes ist, desto mehr elektrische Ladungen können als Strom durch das Filament fließen. Während des Stromflusses nimmt die Zahl der Ladungsträger durch Ionisationsprozesse exponentiell zu, die mittlere Energie der Ladungsträger, insbesondere der Elektronen, jedoch ab. Die Fußpunktgröße beeinflußt daher indirekt in starkem Maße die physikalischen Eigenschaften der Filamente, was sich besonders für Anwendungen der Barrierenentladung zur Erzeugung kurzwelliger UV- Strahlung oder für die plasmachemische Stoffumwandlung auswirkt. Beide genannten Anwendungen erfordern nämlich Elektronen mit Energien von ca. 10-15 Elektronenvolt. Solche Energien kommen hauptsächlich am Anfang des Stromflusses durch das Filament vor. Eine in diesem Sinne ideale Barrierenentladung würde also nicht in wenigen Filamenten mit großen Fußpunkten zünden, sondern in vielen dicht beieinanderliegenden, mit kleinen Fußpunkten.

Nach Stand der Technik ist dieser Idealfall nur mit großen Einschränkungen zu erreichen. Da an die Elektroden der Barrierenentladung seitens der Generatoren eine im Vergleich zu den Zeitkonstanten bei der Zündung der Filamente nur langsam veränderliche Spannung angelegt wird, entstehen die Filamente daher zeitlich nacheinander, so lange die Spannung zwischen den Elektroden oberhalb der Zündspannung im Gas liegt und noch eine freie Fläche zwischen den Fußpunkten der bereits gezündeten und wieder erloschenen Filamente vorhanden ist. Aufgrund der Unabhängigkeit der Filamente untereinander können sich die Fußpunkte eines jeden einzelnen ungestört ausdehnen. Der maximale Durchmesser ist lediglich durch einige Randbedingungen bestimmt, die durch den Aufbau der Barrierenentladung vorgegeben werden. In M. Kogoma, S. Okazaki, "Raising of ozone formation effiency in a homogeneous glow discharge plasma at atmospheric pressure", J. Phys. D: Appl. Phys. 27, 1985-1987 (1994) sind einige Varianten beschrieben, mit denen unter starker Einschränkung der technischen Anwendbarkeit ein quasi filamentfreier Betrieb der Barrierenentladung erreicht werden kann, wie z. B. in speziellen Entladungsgasen oder Gasgemischen oder durch spezielle Ausgestaltung des Entladungsraumes durch Verwendung von feinmaschigen Drahtnetzen anstelle von massiven Metallelektroden. In diesem Betriebsmode werden z. B. bei der Ozonproduktion höhere Effizienzen als im vergleichbaren filamentären Mode erzielt.

Ein weiterer Weg zu einer quasi homogenen Barrierenentladung besteht darin, die Spannungsanstiegszeit an den Elektroden extrem kurz zu gestalten. Da die Zündung der Gasentladung als statistischer Prozeß selbst eine gewisse Zeit benötigt, wird dadurch eine im Vergleich zum langsamen Spannungsanstieg eine Überspannung am Elektrodensystem erreicht. Dadurch steht den sich ausbildenden Mikroentladungen mehr Energie gleichzeitig zur Verfügung, so daß sie sich in gegenseitiger Konkurrenz in sehr großer Zahl ausbilden.

Eine solche Vorgehensweise ist in J. Köhler "Dielectric barrier discharge pumped N2 laser', Appl. Optics 33, 3812-3815 (1994) beschrieben, wo eine Barrierenentladung zur Anregung eines Stickstofflasers eingesetzt wird. Der hohe Leistungsfluß wird mittels eines sogenannten pulsformenden Netzwerkes erreicht, in dem Funkenstrecken als besonders schnelle Schaltelemente verwendet werden. Diese Arbeiten zeigen, daß tatsächlich durch die schnelle Anstiegszeit eine gleichzeitige Zündung des Plasmas erreicht werden kann. Für technische Anwendungen ist eine solche Apparatur aufgrund des hohen technischen Aufwandes, der geringen, durch die Funkenstrecken auf ca. 100 Hz begrenzten Wiederholfrequenzen und des niedrigen elektrischen Wirkungsgrads von ca. 30% jedoch nicht geeignet. Aufgrund der geringen Pulsfolgefrequenz ist nach dieser Druckschrift jedoch zur Zündung einer homogenen Entladung eine zusätzliche Vorrichtung zur Vorionisation erforderlich.

Vorteilhafterweise werden in der Technik heute hocheffiziente Schaltgeneratoren für die Barrierenentladungen eingesetzt. Halbleiter- Schaltgeneratoren zur Erzeugung hoher Spannungen sind z. B. in der DE 41 12 161 A1 beschrieben. In diesen Generatoren wird eine Gleichspannung mittels Schaltungen, wie sie aus der Schaltnetzteiltechnik bekannt sind, hochfrequent zerhackt und über einen nachgeschalteten Transformator auf für die Zündung von Gasentladungen ausreichend hohe Werte von mehreren tausend Volt transformiert. Da die Wicklung des Transformators zusammen mit der Kapazität des Elektrodensystems einen Schwingkreis bilden, entsteht bei phasenrichtiger Ansteuerung der Schaltstufe ein nahezu sinusförmiger Spannungsverlauf an dem Elektrodensystem. Die maximal mögliche Frequenz der Sinusschwingung hängt von verschiedenen Parametern ab.

• - der Leistungsfähigkeit der in den Schaltgeneratoren verwendeten Halbleiterbauteilen
• - da in jeder Halbwelle der Sinusschwingung Energie in die Barrierenentladung eingespeist wird ist die Maximalfrequenz durch die thermische Belastbarkeit der Elektroden als Obergrenze oder bei plasmachemischen Anwendungen durch die maximal für den Prozeß verträgliche Gastemperatur begrenzt
• - je nach Gaszusammensetzung in der Barrierenentladung klingt die Elektronendichte durch Rekombinations- oder Attachmentprozesse mit bestimmten Zeitkonstanten ab. Bleibt von einer Energieeinspeisung bis zur nächsten beispielsweise eine Elektronendichte von mehr als 10⁹ cm^-3 erhalten, so ist das Gas im Entladungsspalt der Barrierenentladung vorionisiert und die physikalischen Eigenschaften beim Ablauf der Entladung ändern sich. Je höher die Vorionisierung ist, desto mehr erniedrigt sich die Zündspannung und damit auch die für die meisten Anwendungen erforderliche mittlere Energie der erzeugten Elektronen
• - der Ablauf der plasmachemischen Reaktionen zwischen den kurzzeitig in den Entladungsfilamenten gebildeten Radikalen und den im Gas befindlichen Molekülen ist erheblich langsamer als die Entladung selbst, so daß negative Beeinflussungen durch zu hohe Wiederholfrequenzen auftreten können.

Durch die genannten Prozesse ist die Frequenz der Anregungsspannung meistens auf wenige Kilohertz maximal auf einige hundert Kilohertz beschränkt. Die Anstiegszeit der Spannung liegt daher üblicherweise im Bereich von Milli- bis Mikrosekunden und ist damit weit langsamer als erforderlich.

Eine Weiterentwicklung der o. g Schaltgeneratoren zu Pulsbetrieb mit kürzerer Anstiegszeit ist in der DE 43 11 455 A1 beschrieben. Die Leistungspulse werden durch phasenrichtige Überlagerung sinusförmiger Spannungen mit definiert unterschiedlicher Frequenz erzeugt. Amplitude und Polarität jedes einzelnen Pulses sind selbst bei höchsten Frequenzen frei wählbar. Spannungsamplituden von mehreren 10 kV sind bei Versorgungsspannungen von nur einigen 10 V realisierbar. Diese Generatoren können vorteilhaft dort eingesetzt werden, wo sehr hohe Spannungen benötigt werden, wie bei der Plasma-Immersions­ lonenimplantation (J. R. Conrads, J. Appl. Phys. 62, 777 (1987)).

Die DE 44 01 986 A1 offenbart ein Verfahren zum Betreiben eines Vakuumlichtbogenverdampfers zur Herstellung dünner und harter homogener Schichten. Der Gleichstromlichtbogen wird bei einem einmaligen Zündvorgang kontinuierlich am Brennen gehalten.

Die DE 43 02 465 C1 lehrt den Einsatz einer Vorrichtung zur Erzeugung einer dielektrisch behinderten Entladung, bei der zwischen zwei zündspannungsbeaufschlagbaren Elektroden ein gasgefüllter Entladungsraum ist, und bei der zumindest eine der Elektroden mit einem Dielektrikum vom Entladungsraum getrennt ist. Zur möglichst homogenen Ausbildung der Hauptentladung wird vorgeschlagen, den Gasdruck für die Gasentladung gezielt einzustellen.

Die DE 196 16 187 A1 lehrt ferner eine Vorrichtung zum Anregen elektrischer Gasentladungen mittels getakteter Spannungsspitzen unter Einsatz konventioneller Halbleiterbauelemente.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde den Wirkungsgrad beim Betreiben einer Gasentladung zu erhöhen.

Eine Verbesserung des Wirkungsgrads der Barrierenentladung kann, wie oben bereits beschrieben, dann erreicht werden, wenn möglichst viele Filamente gleichzeitig dicht nebeneinander zünden. Aufgrund der entstehenden Konkurrenzsituation wird dadurch der Ladungstransport in jedem einzelnen Filament niedriger, d. h. der Stromfluß wird auf noch kürzere Zeiten begrenzt (z. B. auf weniger als 1 Nanosekunde). Über die gesamte Elektrodenfläche gemittelt findet jedoch etwa der gleiche Ladungstransport statt, jedoch mit dem Unterschied, daß die mittlere Energie der Ladungsträger wunschgemäß höher ist.

Entladungen bei Atmosphärendruck sind normalerweise inhomogen. Aufgrund der niedrigen freien Weglängen der Elektronen findet oberhalb der Zündfeldstärke eine lawinenartige Vermehrung der Ladungsträger statt, die im Nanosekundenbereich zu einem leitfähigen Plasmakanal zwischen den Elektroden führt. Diese Situation ist schematisch in der Abb. 1 links dargestellt. Das elektrische Feld zwischen den Elektroden wird rasch abgebaut und weitere Zündungen können nicht mehr stattfinden. Erst wenn vor mindestens eine der Elektroden eine dielektrische Barriere eingefügt wird (Barrierenentladungsaufbau), wird nur in einem bestimmten Bereich um den Plasmakanal das Feld abgebaut, so daß auch noch zu einem späteren Zeitpunkt daneben noch Plasmakanäle (Filamente) entstehen können. Der Abstand benachbarter Kanäle ist durch den Durchmesser des sogenannten Fußpunktes bestimmt, der durch die Ausbreitung von Ladungsträgern aus dem Filament auf dem Dielektrikum entsteht (Abb. 2). Dieser Abstand ist in der Regel erheblich größer als der Kanaldurchmesser. Die normale Barrierenentladung ist also wesentlich inhomogener als das in der Abb. 1 rechts dargestellte Plasma.

Homogene Entladungen im Bereich des Atmosphärendrucks können dann erzielt werden wenn im Gasvolumen vor dem Anlegen der Spannung in ausreichender Menge Startelektronen vorhanden sind, die nach Anlegen der Spannung in großer Zahl zu Mikroentladungen führen (Abb. 1 rechts). Üblicherweise wird das durch Zusatzeinrichtungen zur Vorionisation erzielt, wo z. B. UV-Licht oder Röntgenstrahlung eingestrahlt wird. Allerdings führt die Vorionisation dazu, daß die Zeitdauer, in der die Entladung zündet, beeinflußt wird. Dieser Zusammenhang L. Bakowski, "Aufbauphase eines Funkenplasmas in Stickstoff", Dissertation TH-Darmstadt (1982) ist in der Abb. 3 dargestellt. Die Meßergebnisse wurden in einer Atmosphärendruckentladung in Stickstoff erzielt. Bei elektrischen Feldstärken von weniger als 10⁵ V/cm (Arbeitsbereich der Barrierenentladung) nimmt die Durchbruchzeit in Abhängigkeit von der Vorionisationsstärke von einigen 10^-4 s auf etwa 10^-8 s ab. Voraussetzung ist allerdings, daß der zur elektrischen Anregung verwendete Generator eine Anstiegszeit der Spannung an den Elektroden aufweist, die kürzer als die Durchbruchszeit ist. Die Anforderungen an den Generator nehmen also mit steigender Vorionisation und der damit verbunden besseren Homogenität zu. Insbesondere kann am Elektrodensystem eine Überspannung erreicht werden, die um so größer ist, je kürzer die Anstiegszeit im Vergleich zur Durchbruchszeit ist. Dadurch steht der Gasentladung pro Puls noch mehr Energie zur Verfügung, was sich positiv auf die Erzeugung schneller Elektronen auswirkt.

Zur Erzielung einer homogenen Barrierenentladung ohne besondere Vorrichtung zur Vorionisation wird erfindungsgemäß die verbleibende Restionisierung im Gasvolumen aus dem vorherigen Puls verwendet (Abb. 4). Diese Restionisierung hängt natürlich von der Gasart, der Gaszusammensetzung und insbesondere von der Pulswiederholfrequenz ab. Bei dem Betrieb muß also darauf geachtet werden, daß die Wiederholfrequenz z. B. nicht zu hoch gewählt wird, da sonst die Durchbruchszeit schneller als der Spannungsanstieg erfolgt, mit dem Ergebnis, daß die Entladung wieder inhomogen wird.

Ein solcher Betrieb der Barrierenentladung erfordert allerdings, daß der Leistungsfluß vom Generator zum Elektrodensystem im Vergleich zum Stand der Technik erheblich vergrößert wird, da die gesamte umgesetzte Energie in weniger als einer Mikrosekunde zur Verfügung gestellt werden muß. Aus den o. g. Gründen kann dies nicht mehr mit sinusförmiger Anregung erfolgen sondern durch gepulsten Betrieb, bei dem Anstiegszeit und Wiederholfrequenz nicht voneinander abhängig sind.

Im Sinne der technischen Anwendbarkeit von Barrierenentladungen, wird durch die Erzeugung der elektrischen Leistungspulse vorteilhafterweise mittels spezieller Halbleiter-Schaltgeneratoren oder deren Kombination mit einem geeignet aufgebauten Elektrodensystem eine erhebliche Verbesserung erreicht. Solche Anwendungen sind z. B. die Erzeugung von UV-Licht in Excimer-UV-Strahlern und die Stimulation von plasmachemischen Vorgängen bei der Ozonsynthese oder der Reinigung von motorischen Abgasen.

Eine beispielhafte Vorrichtung zur Erzeugung der erforderlichen steilen Spannungspulse ist die im folgenden erläuterte Generatorstufe, die derart optimiert ist, daß die maximale Schaltleistung kommerziell erhältlicher Halbleiterbauelemente voll ausgeschöpft wird. Vorteilhafterweise kann dabei ausgenutzt werden, daß diese maximale Schaltleistung um so höher ist, je niedriger die Pulswiederholfrequenz ist. Im Vergleich zu sinusförmiger Anregung ist also im Pulsbetrieb bei gleicher Frequenz und damit ähnlicher mittlerer Leistung ein wesentlich steilerer Spannungsanstieg mit den gleichen Bauteilen zu erzielen.

Das Schaltungsprinzip ist schematisch in der Abb. 5 dargestellt. Ein Pufferkondensator 4 wird mittels eines Thyristorstellers 2 und eines Gleichrichters 3 auf eine vorgewählte Gleichspannung aufgeladen. Eine Induktivität 5 verbindet den Pufferkondensator mit einem wesentlich kleineren kapazitiven Zwischenspeicher 6, der niederinduktiv mit der Schaltstufe 7 verbunden ist. In der Schaltstufe 7 können je nach gewünschtem Maximalstrom mehrere Transistoren parallel ein- und ausgeschaltet werden und so einen Strom in die niederinduktive Primärwicklung 8 eines Transformators einspeisen. Die gewünschte Hochspannung wird über eine entsprechende Anzahl von Sekundärwicklungen 9 erzielt. Der Hochspannungspuls wird niederinduktiv zu der Barrierenentladung 10 geführt. Während des Stromflusses in der Schaltstufe 7 wird der Zwischenspeicher 6 entladen, da die Induktivität 5 so dimensioniert ist, daß sie nur einen erheblich geringeren Leistungsfluß als die Schaltstufe 7 zuläßt. Dadurch ist es möglich, daß nicht verbrauchte Energie zu einem großen Teil von der Sekundärseite 9 des Transformators wieder über die Schaltstufe 7 zurückgespeist werden kann. Dadurch wird ein hoher Wirkungsgrad von mehr als 70% erzielt. In der Abb. 6 ist das elektrische Ersatzschaltbild des obigen Schaltungsprinzips dargestellt. Die daraus berechneten zeitlichen Verläufe des Stromes durch die Schaltstufe und der Spannung an der Barrierenentladung sind in Abb. 7 links und ein Meßsignals der Spannung rechts gezeigt. Mit einem Generator, der eine mittlere Leistung von etwa 500 W bei Wiederholfrequenzen von 20 kHz abgibt werden beispielsweise 100 kW Pulsleistung erzielt, womit an einer Barrierenentladung Anstiegszeiten der Spannung von weniger als 500 ns möglich sind. Ein solcher Spannungspuls ist in der Abb. 6 gezeigt. Bei derartig kurzen Anstiegszeiten wurde beobachtet, daß die Barrierenentladung im ganzen Elektrodensystem innerhalb einer Zeit von etwa 20 ns gleichzeitig zündet, wobei ein großer Teil der im Elektrodensystem gespeicherten elektrischen Energie verbraucht wird. Während dieser kurzen Zeit ist es selbst mit einem Generator mit 100 kW Pulsleistung nicht möglich in erheblichem Umfang weitere Leistung in die sich ausbildende Gasentladung nachzuliefern um so den Wirkungsgrad noch zu erhöhen.

Dieser gewünschte Effekt der sehr schnellen Leistungsnachlieferung kann aber erfindungsgemäß dadurch realisiert werden, daß parallel zum Elektrodensystem der Barrierenentladung sehr niederinduktiv ein kleiner kapazitiver Energiespeicher angeschlossen wird, der durch den Puls auf die Überspannung mit aufgeladen wird (Abb. 4). Die Größe dieses Speichers ist so zu bemessen, daß dadurch die Anstiegszeit der Spannung nur unwesentlich verringert wird. Bei erfolgter Zündung der Barrierenentladung übernimmt der Zusatzspeicher jetzt die Energienachlieferung, wodurch Leistungsflüsse von weit mehr als 1 MW erreicht werden können. Aufgrund der kurzzeitig stattfindenden Gasentladung im Elektrodensystem findet eine Aufladung der Oberfläche des Dielektrikums statt, die sich zwischen zwei aufeinanderfolgenden Spannungspulsen nicht wieder vollständig abbaut. Diese Oberflächenladungen beeinflussen die Zündung der Mikroentladungen, da sie lokal im Elektrodensystem das elektrische Feld verändern. Insbesondere kann dadurch die Homogenität der Gasentladung (Zahl der Mikroentladungen pro Elektrodenfläche) stark gestört werden, in dem der Einfluß der elektrischen Feldstörung durch die Oberflächenladungen größer wird als die statistischen Fluktuationen des Gasentladungsprozesses selbst. Der Entladungsmode kippt in den, von den konventionellen Barrierenentladungen bekannten, Filamentmode um, wo nur noch wenige, stromstarke Entladungsfilamente in großen Abstand auftreten. Wird als Dielektrikum ein Material mit geringer elektrischer Leitfähigkeit verwendet, so kann diesbezüglich eine Verbesserung erreicht werden. Die Leitfähigkeit ist so zu bemessen, daß der dadurch verursachte Stromfluß während der wenige Nanosekunden dauernden Phase des Stromflusses in den Filamenten vernachlässigbar ist, zwischen zwei aufeinanderfolgenden Spannungspulsen jedoch die Oberflächenladung abgebaut wird.

Eine weitere Möglichkeit, die Oberflächenladungen auf der Dielektrikumsoberfläche gezielt abzubauen, ist die Anwendung von Spannungspulsen mit unterschiedlicher Polarität.

Claims (13)

1. Verfahren zum Betreiben einer Gasentladung, bei dem ein Spannungsanstieg vor der Zündung an das Elektrodensystem angelegt wird, der schneller als die Durchbruchszeit der Gasentladung ist, und bei dem bis zum nächsten Spannungsimpuls eine ausreichende Restionisierung verbleibt, wobei das Maß der Restionisierung über die Wiederholfrequenz der Spannungspulse maximal so hoch eingestellt wird, daß die Spannungsanstiegszeit kürzer als die Durchbruchszeit bleibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um eine Barrierenentladung handelt

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß durch den schnellen Spannungsanstieg eine Überspannung vor der Zündung erreicht wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladung als Streamerentladung in vielen Mikroentladungen gezündet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikroentladungen in aufeinanderfolgenden Pulsen statistisch in verschiedenen Raumbereichen auftreten.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikroentladungen innerhalb von 20 ns, also nahezu gleichzeitig, gezündet werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß während der Zündung der Mikroentladungen der erhöhte Leistungsbedarf aus einem niederinduktiven Hilfsspeicher (6) nachgeliefert wird.

8. Verfahren zum Betreiben einer Barrierenentladung nach einem der Ansprüche 2-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Homogenität des Plasmas durch den vollständigen Abbau der Oberflächenladung auf dem Dielektrikum zwischen zwei Spannungsimpulsen erhöht wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtransport der Oberflächenladung durch die Auswahl eines Dielektrikums mit hinreichend geringer elektrischer Leitfähigkeit erfolgt.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die auf dem Dielektrikum angesammelte Oberflächenladung durch Anlegen bipolarer Spannungspulse abgebaut wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplituden der bipolaren Pulse je nach Polarität unterschiedlich gewählt werden.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10-11, dadurch gekennzeichnet, daß die bipolaren Pulse nicht alternierend aufeinander folgen, sondern daß sich Pulszüge verschiedener Polarität und Länge abwechseln.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10-12, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulsabstände nach einem vorgegebenen Muster variiert werden.