DE4214975A1 - Vorrichtung zum Verändern des statischen elektrischen Potentials einer aus Isoliermaterial gebildeten Oberfläche - Google Patents
Vorrichtung zum Verändern des statischen elektrischen Potentials einer aus Isoliermaterial gebildeten OberflächeInfo
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- H05F1/00—Preventing the formation of electrostatic charges
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verändern des
statischen elektrischen Potentials einer aus Isoliermaterial
gebildeten Oberfläche mit Hilfe einer Elektrode, deren akti
ve Oberfläche der aus Isoliermaterial gebildeten Oberfläche
zugekehrt ist und eine Feinstruktur aufweist, deren Struktu
relemente Ausgangspunkte einer Koronaladung sind.
Aus der EP 0295431 B1 ist eine Vorrichtung dieser Art
bekannt, bei der die aktiven Elemente die Spitzen nichtme
tallischer, elektrisch leitfähiger Fasern sind, die büsche
lartig einzeln längs nebeneinander angeordnet sind, und zwar
zu etwa 100 000 Faserenden pro Quadratzentimeter. Auf diese
Weise erzielt man in der aktiven Oberfläche eine Fein
struktur, die das Entstehen einer Koronaentladung, die von
der gesamten aktiven Oberfläche ausgeht, begünstigt. Eine
solche Koronaentladung ist für eine gesteuerte Potentialver
änderung günstig.
Um die angestrebte Wirkung zu erzielen, ist es wichtig, daß
einzelne aktive Elemente hinsichtlich des Potentials gleich
günstig liegen, damit sich die Koronaentladung gleichmäßig
verteilt und nicht auf günstig gelegene lokale Bezirke
konzentriert.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs
genannten Art mit einer möglichst hohen Feinstruktur in der
aktiven Oberfläche unter Berücksichtigung der zuvor genann
ten Funktionsbedingungen zu schaffen, die möglichst einfach
reproduzierbar herstellbar ist.
Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß die Strukture
lemente Fullerenmoleküle sind.
Unter Fullerenen werden sogenannte Käfigmoleküle aus sphä
risch angeordneten C-Atomen verstanden, vorzugsweise mit der
chemischen Summenformel C2n, wobei sich n = 30, also die
Summenformel C60 besonders bewährt hat.
Nach der Erfindung übernehmen einzelne Fullerenmoleküle die
Funktion der Faserenden bei der bekannten Vorrichtung. Ful
lerenmoleküle kann man, einfacher jedenfalls als
Faserbüschel, in der gewünschten Struktur anordnen und man
kann auch die Leitfähigkeit sehr differenziert steuern, in
dem man die Fullerene durch Dotierung in der gewünschten
Weise leitfähig macht.
Für ein dotiertes Fullerenmolekül ergibt sich die Summenfor
mel XrC2n
mit X = H, Li, Na, K, Rb, Cs und/oder Fr
mit r = 0, 1, 2, . . ., vorzugsweise 1
mit n = 16, 17, 18, . . ., vorzugsweise 30.
mit X = H, Li, Na, K, Rb, Cs und/oder Fr
mit r = 0, 1, 2, . . ., vorzugsweise 1
mit n = 16, 17, 18, . . ., vorzugsweise 30.
Die Fremdatome X sind dem Fulleren durch Dotierung,
Einlagerung, Anlagerung und/oder Beimischung zugefügt. Ein
dotiertes Fulleren mit der Summenformel K3C60 ist besonders
bevorzugt.
Man kann die Fullerene unterschiedlich auftragen, zum Bei
spiel mit Hilfe von Laser. Vorteilhaft ist elektrolytischer
Auftrag, weil er einfach zu handhaben ist und den Auftrag
der Käfigmoleküle leicht steuerbar macht, beispielsweise
durch elektrische Felder.
Vorteilhaft und leicht sehr präzise steuerbar ist es auch,
wenn man die Fullerene, die die aktive Oberfläche bilden,
auf den Kristallflächen eines Halbleiters, vorzugsweise
Galliumarsenid, Gallium-Aluminiumarsenid, Aluminium-
Galliumarsenid, Indiumphosphid oder Indiumgalliumarsenid,
aufwachsen läßt. Der Halbleiter kann dann gleichzeitig als
Stromzuleitung zu den Fullerenen dienen.
Die die aktive Oberfläche bildenden Fullerene sind vorzugs
weise in Form einer monomolekularen Schicht mit Kristall
struktur aufgetragen. Dann ergibt sich über die ganze aktive
Oberfläche ein gleichförmiges Muster der elektrisch aktiven
Elemente.
Die Fullerene einer monomolekularen Schicht können in einer
einzigen Ebene angeordnet sein, es kann sich um gleichgroße
Moleküle handeln, es kann sich um gleichdotierte Moleküle
handeln und/oder diese Moleküle können hinsichtlich ihrer
Dotierung sphärisch identisch in der Schicht angeordnet
sein.
Man kann die monomolekulare Schicht aber auch hinsichtlich
der aufgeführten Kriterien unterschiedlich gestalten, aller
dings unter Wahrung eines Rasters, das eine gleichmäßige
Verteilung der aktiven Elemente bedingt. Eine dementspre
chende Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, daß die die
aktive Oberfläche bildenden Fullerene in mehrere Gruppen un
terteilt sind, daß die Fullerene der einzelnen Gruppen
gemischt, ein Raster bildend angeordnet sind, daß die Fulle
rene einer Gruppe unter sich gleichgroß, gleichdotiert und
mit Bezug auf ihre Dotierung sphärisch gleich orientiert an
geordnet sind und daß die Fullerene unterschiedlicher Grup
pen sich hinsichtlich Größe, Dotierung, sphärischer Anord
nung und/oder ihrer Anordnung in verschiedenen Ebenen vonei
nander unterscheiden.
Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung nä
her erläutert.
In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 eine Vorrichtung nach der Erfindung abge
brochen perspektivisch,
Fig. 2, 3 und 4 ein Rasterbild und
Fig. 5 eine Tabelle.
In Fig. 1 ist mit 1 ein metallisch leitender Tragkörper
bezeichnet, der mit einer halbleitfähigen, kristallinen
Galliumarsenid-Schicht 2 beschichtet ist. Auf die Schicht 2
ist eine monomolekulare Schicht 3 aus Fullerenmolekülen 4, 5
aufgewachsen oder elektrolytisch aufgetragen, deren Molekül
anordnung eine Kristallstruktur, im vorliegenden Fall ein
regelmäßiges Spalten- und Zeilenmuster, zugrundeliegt, be
dingt durch die Kristallstruktur der Galliumarsenid-Schicht
2.
Die einzelnen Fullerenmoleküle sind durch Dotierung leitfä
hig gemacht und bilden, jedes für sich, Ausgangspunkt einer
Koronaentladung, die hervorgerufen wird durch eine Poten
tialdifferenz zwischen der Schicht 3 und der gegenüberlie
genden Oberfläche 6 eines aus Isoliermaterial gebildeten
Elementes 7, deren statisches elektrisches Potential durch
die Koronaentladung verändert werden soll.
Gemäß einiger Abänderungen bestehen die die aktive Oberflä
che bildenden Fullerenmoleküle aus zwei oder drei Gruppen,
von denen diejenigen der ersten Gruppe gemäß Fig. 2, 3 und
4 mit A, diejenigen der zweiten Gruppe mit B und diejenigen
der dritten Gruppe mit C bezeichnet sind. Die Moleküle sind
im Raster angeordnet wie das in Fig. 2 bis 4 durch die An
ordnung der Buchstaben angedeutet ist. Die Moleküle der ein
zelnen Gruppen können sich unterscheiden, wie dies nun an
hand der Fig. 5 erläutert wird.
In Zeile I aus Fig. 5 sind drei unter sich gleiche und
gleichdotierte Fullerenmoleküle angezeigt, die sich jedoch
hinsichtlich ihrer durch einen schwarzen Punkt gekennzeich
neten Dotierung in ihrer sphärischen Anordnung
unterscheiden.
In Zeile II sind drei unter sich gleiche Fullerenmoleküle
dargestellt, die jedoch unterschiedlich dotiert sind; das
eine Molekül mit einem Dotierungselement, das nächste mit
zwei Dotierungselementen und das letzte mit drei
Dotierungselementen.
In Zeile III sind Fullerenmoleküle dargestellt, die sich
durch ihre Größe unterscheiden.
In Zeile IV sind Fullerenmoleküle dargestellt, die sich
durch die Art der eingesetzten Dotierung unterscheiden, was
zeichnerisch zum Ausdruck gebracht ist, indem die Dotierung
einmal durch einen Kreis, einmal durch ein Dreieck und ein
mal durch ein Viereck dargestellt ist.
In Zeile V sind identische Fullerenmoleküle dargestellt, die
jedoch in unterschiedlichen Ebenen 10, 11, 12 angeordnet
sind, wobei die beiden außen gelegenen Ebenen 10 und 12 ei
nen Abstand in der Größenordnung des Durchmessers eines Ful
lerenmoleküls aufweisen.
In Zeile VI sind die Fullerenmoleküle mit dem Leitfähig
keitstyp p, n und p dotiert.
Der ersten Gruppe, gekennzeichnet durch den Buchstaben A,
sind diejenigen Moleküle der Zeilen I bis V zugeordnet, die
in Spalte A stehen und so fort für Spalte B und Spalte C.
Die Zeilen I bis VI definieren in Verbindung mit Fig. 2 je
weils ein Ausführungsbeispiel für sich. Entsprechendes gilt
für die Fig. 3 und 4. Bei diesen sich daraus ergebenden
3×6 = 18 Ausführungsbeispielen unterscheiden sich die Fulle
rene immer nur durch ein einziges Kriterium. Es sind weitere
Ausführungsbeispiele möglich, bei denen sich die Moleküle
der einzelnen Gruppen A, B und C durch zwei, drei oder mehr
derjenigen durch die Zeilen I bis V definierten Kriterien
unterscheiden.
Weitere Abänderungen sind möglich, indem man mehr als drei
Gruppen einsetzt. Man kann auch in Abänderung des Rasters
nach Fig. 2 den einzelnen Gruppen eine unterschiedliche An
zahl von Mitgliedern zuordnen. Wesentlich ist nur, daß sich
in der aktiven Oberfläche ein durchgehend gleichförmiges Ra
ster ergibt, so daß die aktiven Elemente gleichmäßig über
die aktive Oberfläche verteilt sind. Es können dann sämtli
che eingesetzte Fullerenmoleküle einer monomolekularen
Schicht aktive Elemente bilden, es können aber auch, je nach
der Anordnung, nur ausgewählte Moleküle einer monomolekula
ren Schicht aktive Elemente bilden, zum Beispiel nur die Mo
leküle A bei den Ausführungsbeispielen gemäß Zeile V aus Fig.
3.
Claims (10)
1. Vorrichtung zum Verändern des statischen elektrischen Po
tentials einer aus Isoliermaterial gebildeten Oberfläche mit
Hilfe einer Elektrode, deren aktive Oberfläche der aus Iso
liermaterial gebildeten Oberfläche zugekehrt ist und eine
Feinstruktur aufweist, deren Strukturelemente Ausgangspunkte
einer Koronaladung sind, dadurch gekennzeichnet,
daß die Strukturelemente (4, 5) Fullerenmoleküle sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß durch Dotierung leitfähig gemachte Fullerene einge
setzt sind.
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet,
daß die Fullerene elektrolytisch aufgetragen sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet,
daß die Fullerene auf die Kristallflächen eines
Halbleiters, vorzugsweise Galliumarsenid, Gallium-
Aluminiumarsenid, Aluminium-Galliumarsenid, Indiumphosphid
oder Indiumgalliumarsenid, aufgewachsen sind.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet,
daß die die aktive Oberfläche bildenden Fullerene in Form
einer monomolekularen Schicht (3) aufgetragen sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß der monomolekularen Schicht (3) eine Kristallstruk
tur zugrundeliegt.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet,
daß für die aktive Oberfläche gleichgroße Fullerene ein
gesetzt sind.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet,
daß für die aktive Oberfläche gleichdotierte Fullerene
eingesetzt sind.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet,
daß die die aktive Oberfläche bildenden Fullerene hin
sichtlich ihrer Dotierung mit gleicher sphärischer Orientie
rung angeordnet sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet,
daß die die aktive Oberfläche bildenden Fullerene in meh rere Gruppen unterteilt sind,
daß die Fullerene der einzelnen Gruppen gemischt, ein Ra ster bildend angeordnet sind,
daß die Fullerene einer Gruppe unter sich gleichgroß, gleichdotiert und mit Bezug auf ihre Dotierung sphärisch gleich orientiert angeordnet sind und
daß die Fullerene unterschiedlicher Gruppen sich hin sichtlich Größe, Dotierung, sphärischer Anordnung und/oder ihrer Anordnung in verschiedenen Ebenen voneinander unterscheiden (Fig. 2-5).
daß die die aktive Oberfläche bildenden Fullerene in meh rere Gruppen unterteilt sind,
daß die Fullerene der einzelnen Gruppen gemischt, ein Ra ster bildend angeordnet sind,
daß die Fullerene einer Gruppe unter sich gleichgroß, gleichdotiert und mit Bezug auf ihre Dotierung sphärisch gleich orientiert angeordnet sind und
daß die Fullerene unterschiedlicher Gruppen sich hin sichtlich Größe, Dotierung, sphärischer Anordnung und/oder ihrer Anordnung in verschiedenen Ebenen voneinander unterscheiden (Fig. 2-5).
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EP93107337A EP0569004B1 (de) | 1992-05-06 | 1993-05-06 | Vorrichtung zum Verändern des statischen elektrischen Potentials einer aus Isoliermaterial gebildeten Oberfläche |
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EP (1) | EP0569004B1 (de) |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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EP0295431B1 (de) * | 1987-06-19 | 1991-12-27 | Till Keesmann | Vorrichtung zum Verändern des statischen, elektrischen Potentials durch Koronaentladung an der aus Isoliermaterial gebildeten Oberfläche eines bewegten Elements |
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1992
- 1992-05-06 DE DE4214975A patent/DE4214975A1/de not_active Withdrawn
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1993
- 1993-05-06 AT AT93107337T patent/ATE135874T1/de not_active IP Right Cessation
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Non-Patent Citations (1)
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IIJIMA, Sumio: Helical microtubules of graphitic carbon. In: Nature, Vol.354, 7. Nov. 1991,S.56-58 * |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE4344764A1 (de) * | 1993-12-28 | 1995-06-29 | Abb Research Ltd | Hochspannungsanlage |
US5558915A (en) * | 1993-12-28 | 1996-09-24 | Abb Research Ltd. | High-voltage installation |
Also Published As
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EP0569004A2 (de) | 1993-11-10 |
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EP0569004A3 (en) | 1993-12-15 |
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