EP2251086A2 - Method and device for producing a bipolar ion atmosphere using electrical barrier layer discharge - Google Patents

Method and device for producing a bipolar ion atmosphere using electrical barrier layer discharge Download PDF

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EP2251086A2
EP2251086A2 EP10004911A EP10004911A EP2251086A2 EP 2251086 A2 EP2251086 A2 EP 2251086A2 EP 10004911 A EP10004911 A EP 10004911A EP 10004911 A EP10004911 A EP 10004911A EP 2251086 A2 EP2251086 A2 EP 2251086A2
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EP
European Patent Office
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electrode
dielectric
wall
flow channel
gas
Prior art date
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Withdrawn
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EP10004911A
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German (de)
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EP2251086A3 (en
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Gerhard Prof. Dr. Kasper
Markus Dipl.-Ing. Wild
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GIP MESSINSTRUMENTE GmbH
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GIP MESSINSTRUMENTE GmbH
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Publication date
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Publication of EP2251086A3 publication Critical patent/EP2251086A3/en
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C3/00—Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
    • B03C3/34—Constructional details or accessories or operation thereof
    • B03C3/38—Particle charging or ionising stations, e.g. using electric discharge, radioactive radiation or flames
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
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    • B03C3/00—Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
    • B03C3/02—Plant or installations having external electricity supply
    • B03C3/04—Plant or installations having external electricity supply dry type
    • B03C3/06—Plant or installations having external electricity supply dry type characterised by presence of stationary tube electrodes

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a bipolar ionic atmosphere by means of electrical barrier layer discharge, in particular for neutralizing gas-borne particles or for generating a defined ionic atmosphere for ion mobility spectroscopy, and to a device suitable for carrying out the method, Particles are electrically charged, inter alia, through interactions with their environment.
  • the electrical charges are usually undesirable and must be neutralized.
  • electrically charged liquid droplets or dust particles (“aerosols”) are difficult to handle. Sparking may even cause a dust explosion.
  • the known methods for the neutralization of aerosols are carried out by generating the gas ions by means of ionizing radiation or electrical discharge.
  • radioactive substances as an ion source
  • radioactive decay emits energy quanta, which generate a relatively balanced bipolar ionic atmosphere in the surrounding gas space by ionization of neutral molecules.
  • a practical application of this type of neutralizers is, for example, in the field of particle measurement.
  • the disadvantage are the strict safety regulations when handling radioactive material.
  • the method and apparatus for aerosol transfer or aerosol transfer in a defined charge state of bipolar diffusion charging by means of an electrical discharge in the aerosol space is in DE 103 48 217 A1 described.
  • Known ( DE 2007 042 436 B3 ) is also a method for charging, transfer or discharge of ions, in particular for loading and transloading of aerosol particles.
  • Generation of the ions takes place outside a neutralization region in an ion generation region.
  • the transport of the ions into the neutralization region is convective by means of an oscillating flow.
  • Ion mobility spectroscopy is a measurement method for detecting foreign substances of low concentration in the ambient air or in gases.
  • An ion mobility spectrometer such as the flight-time type consists of a reaction chamber in which the substances to be analyzed are partially ionized and a drift chamber in which the ions generated are separated according to their mobility in a drift gas.
  • the two chambers are separated by an electric control grid.
  • radioactive materials are used for the primary ionization of gas molecules in the reaction chamber.
  • the ionization can also be done by means of corona discharge.
  • a significant disadvantage of corona-based systems is that high electrical field strengths are required to maintain the gas discharge, resulting in undesirable separation of particles to be neutralized. Spatial separation of ion production from the charging space eliminates this disadvantage, but with much of the ions lost prior to entry into the particle charging zone through recombination or wall losses.
  • the invention has for its object to provide a method for generating a bipolar ionic atmosphere by means of electrical junction discharge, which is characterized by an economical operation and avoids the disadvantages of known methods. Furthermore, a device suitable for carrying out the method is to be provided. According to the invention the object is achieved by the features specified in claim 1.
  • Advantageous procedural developments are subject matter of claims 2 to 6.
  • a device suitable for carrying out the method is given.
  • Advantageous embodiments of this device are subject matter of claims 8 to 15. According to the proposed procedure is on the wall of a flowed through by a gaseous medium channel in more or less regular temporal
  • the said flow channel is formed by a dielectric and at least one electrode (the wall electrode) in such a way that the channel wall in the flow direction alternately consists of dielectric and conductive electrode material. In principle, it is sufficient if the channel consists of only one dielectric and one conductive section exists, which border on each other.
  • the said electrical surface discharge is triggered by at least one second electrode (the excitation electrode) separated by the dielectric from the wall electrode and the flow channel, which is impressed with a time-varying high voltage. It does not depend on the exact shape of the high-voltage pulses or their exact time interval.
  • ions of both signs in approximately the same concentration are generated in the gas flowing through the channel under field-free conditions, which can be used for various applications.
  • Preferred applications are the neutralization of gas-borne particles or the generation of a defined ionic atmosphere for ion mobility spectroscopy.
  • the proposed method can also be used to neutralize extended charged surface, e.g. in the field of electrophotographic reproduction or coating of substrates.
  • Another possibility is the use for chemical transformations in the plasma, be it in the gas phase or the aerosol.
  • the voltage source used for the excitation electrode is a high-voltage pulse generator.
  • the pulses required to form and maintain the plasma may be of any shape, with triangular, sine, rectangular or needle pulses being suitable in principle.
  • the pulse sequence can be periodic or random. The prerequisite, however, is that the pulses are often enough and intense enough to ensure continuous supply of the gas stream with ions.
  • the pulse repetition frequency is e.g. between 100 and 5000 Hz, the pulse voltage, for example, between 2000 and 10,000 volts.
  • the number of pulses can be controlled as a function of the volume flow, wherein the gas stream is continuously supplied with sufficient ions.
  • the proposed procedure is preferably suitable for the neutralization of gas-borne particles (aerosols) of any kind, including liquids in the form of drops, down to the size range of nanometers.
  • the gas-borne particle stream (aerosol) is passed through the flow channel, wherein the bipolar ions attach to the aerosol particles and neutralize them.
  • This embodiment has the advantage that a working according to this principle neutralizer can be integrated directly into a line leading to the aerosol flow, and no further dilution occurs. The generation of the ions and the electrical transposition of the particles contained in the aerosol flow thus take place in a space in the flow channel.
  • a suitable device for carrying out the method has a flow channel, the channel wall in the flow direction alternately at least from an electrically conductive portion as a first electrode (wall electrode) and formed of a formed as a dielectric portion.
  • the sections of wall electrode and dielectric adjoin one another.
  • a second electrode excitation electrode
  • a surface discharge is generated between the wall electrode and the dielectric.
  • the excitation electrode is connected to a high voltage pulse generator.
  • the flow channel consisting of one or more wall electrode segments and one or more dielectric segments, is formed as a cylindrical tube with a uniform inner diameter.
  • the inner diameters of electrodes and dielectric may also be different and have respective transitions (e.g., chamfers, steps).
  • the inner channel of the electrode may also be formed in a different cross-sectional shape, e.g. as a slot or slot. Both serial and parallel arrangements of the flow channels are possible.
  • the flow channel consists of two grounded wall electrode segments which lie on a common axis and are separated by a segment of dielectric. Due to the additional electrode, the flow channel is better electrically shielded and thus improves the field freedom. In addition, the grounded version leads to a reduction of particle losses when the aerosol enters the flow channel.
  • the excitation electrode is embedded as an annular electrode either in the dielectric or attached to the outer wall of the dielectric. It may be formed as a solid ring with a round or rectangular cross-section or consist of a wire-shaped material.
  • the dielectric can also be made divisible, wherein the excitation electrode is then arranged between these two parts.
  • the device When using the device as a neutralizer this is used for better handling in a housing and has corresponding connection piece for installation in an aerosol flow line.
  • the device according to the invention is characterized by a very small construction with a low production cost.
  • a version as a neutralizer only has a length of approx. 5 cm and can be operated without additional control technology compared to corona-based neutralizers.
  • the apparatus shown consists of a tubular dielectric 1, an excitation electrode 2, which is connected to a high voltage pulse generator 3 and a grounded wall electrode 4, which is tubular.
  • the excitation electrode 2 is made of metallic wire material potted with conductive epoxy resin and formed as a ring placed around the tubular dielectric 1.
  • the ring electrode 2 and the inside flowed through wall electrode 4 are arranged coaxially with each other.
  • the dielectric 1 consists of PTFE (polytetrafluoroethylene). As a dielectric, all other suitable materials such as ceramic or glass, can be used.
  • the grounded wall electrode 4 has a central channel 4 a and is inserted into the PTFE tube 1. At the side facing in the direction of the ring electrode 2, the wall electrode 4 is chamfered.
  • the flow channel 5 of the dielectric has the shape of a cylinder through the bevel arranged on the wall electrode 4.
  • the chamfering formed as a transition can also take place in the opposite direction, from inside to outside, as in Fig. 3 shown. Otherwise, the structure of in Fig. 3 shown device analogous to those in the Figures 1 and 2 shown.
  • Dielectric 1 with ring electrode 2 and the wall electrode 4 are arranged in a housing 6 having an inlet 6a and an outlet 6b.
  • the housing 6 is made of conductive material. It is cylindrical inside and has a cuboid outer shape, which allows better handling. In addition, it leads by the shielding effect to improve the electromagnetic compatibility.
  • the device When using the device for the neutralization of aerosols, the device is connected via the terminals 6a and 6b in a supply line through which aerosol is fed to a particle meter. The aerosol flows at a predetermined speed in the direction indicated by an arrow through the central flow channel 4a, 5 of the neutralizer. For neutralization or transhipment of the particles contained in the aerosol, a pulsating high voltage is applied to the excitation electrode 2.
  • the ring electrode 2 and the wall electrode 4 are separated by a solid dielectric 1, the PTFE tube.
  • a plasma forms on the inner surface of the PTFE tube 1.
  • time-variable high-voltage pulses is formed in the zone between the wall electrode 4, the dielectric 1 and the adjacent gas space 5, an electrical discharge, whereby simultaneously positive and negative ions are generated in approximately the same concentration.
  • the experiments were carried out with aerosol flow rates of up to 10 l / min.
  • the size of the aerosol particles ranged from 40 to 200 nm.
  • the particles were electrically neutral within the measurement accuracy of ⁇ 0.1 elemental charges.
  • FIG. 4 The embodiment shown differs from the embodiment according to the Figures 1 and 2 only in that, to improve the shield nor a second wall electrode 7 is arranged, which has a cylindrical channel 7 a, through which the neutralized aerosol flows.
  • the chamfers of the two wall electrodes 4 and 7 are designed differently in their inclination angle.

Abstract

The method involves activating an electric surface discharge at a wall of a central channel that is flowed-through by a gaseous medium by application of variable high-voltage to an excitation electrode (2), such that ions are produced in the gaseous medium under field-free conditions. The electrode is separated from a wall electrode (4) and a flow channel (5) by a dielectric (1), and voltage impulse is applied to the excitation electrode, where passages are formed between the wall electrode and the dielectric. An independent claim is also included for a device for neutralization of gas-carried particles or for generation of bipolar ion atmosphere for an ion mobility spectroscopy.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erzeugung einer bipolaren lonenatmosphäre mittels elektrischer Sperrschichtentiadung, insbesondere zur Neutralisation gasgetragener Partikeln oder zur Erzeugung einer definierten Ionenatmosphäre zur lonenmobilitätsspektroskopie, sowie eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung,
Partikeln sind u.a. durch Wechselwirkungen mit ihrer Umgebung elektrisch geladen. Die elektrischen Ladungen sind in der Regel unerwünscht und müssen neutralisiert werden. So sind in einem Gasstrom enthaltene, elektrisch geladene Flüssigkeitströpfchen oder Staubpartikeln ("Aerosole") nur schwer zu handhaben. Durch Funkenbildung kann es sogar zu einer Staubexplosion kommen. Außerdem lassen sich beim Einsatz von Aerosolen in der Industrie oder in der messtechnischen Charakterisierung von Aerosolen (beispielsweise für den Umweltschutz) vergleichbare und reproduzierbare Ergebnisse nur bei einheitlichen und definierten Ladungszuständen der Partikeln ("Boltzmann-Ladungsverteilung") erzielen.
Aus den vorgenannten Gründen wurden Verfahren und Vorrichtungen entwickelt, um die elektrische Ladung der Partikeln zu neutralisieren, d.h. die vorhandene Nettoladung möglichst weit zu reduzieren. Zu diesem Zweck werden Neutralisatoren eingesetzt, die im die Partikeln umgebenden Gasraum ausreichend viele Gasionen beiderlei Vorzeichen (Ionenpaare) pro Zeiteinheit erzeugen, weiche anschließend durch Anlagerung an die entsprechenden Partikeloberflächen einen Ladungsausgleich und damit eine Absenkung oder Beseitigung der Oberflächenladung bewirken. Durch die Bereitstellung von positiven und negativen lonen in gleicher Konzentration ist eine Neutralisation sowohl vom positiven als auch vom negativen Ladungszustand aus möglich.
Die bekannten Verfahren zur Neutralisation von Aerosolen erfolgen durch Erzeugung der Gasionen mittels ionisierender Strahlung oder elektrischer Entladung.
Bei der Nutzung radioaktiver Substanzen als lonenquelle werden durch den radioaktiven Zerfall Energiequanten emittiert, die im umgebenden Gasraum durch Ionisation neutraler Moleküle eine relativ ausgewogene bipolare lonenatmosphäre erzeugen. Eine praktische Anwendung dieser Art von Neutralisatoren erfolgt z.B. auf dem Gebiet der Partikelmesstechnik. Von Nachteil sind jedoch die strengen sicherheitstechnischen Vorschriften beim Umgang mit radioaktivem Material.The invention relates to a method for producing a bipolar ionic atmosphere by means of electrical barrier layer discharge, in particular for neutralizing gas-borne particles or for generating a defined ionic atmosphere for ion mobility spectroscopy, and to a device suitable for carrying out the method,
Particles are electrically charged, inter alia, through interactions with their environment. The electrical charges are usually undesirable and must be neutralized. Thus, in a gas stream, electrically charged liquid droplets or dust particles ("aerosols") are difficult to handle. Sparking may even cause a dust explosion. In addition, the use of aerosols in industry or in the metrological characterization of aerosols (for example, for environmental protection) comparable and reproducible results can be achieved only with uniform and defined charge states of the particles ("Boltzmann charge distribution").
For the above reasons, methods and devices have been developed to neutralize the electric charge of the particles, ie to reduce the net charge as much as possible. For this purpose, neutralizers are used, which generate sufficient gas ions of both signs (ion pairs) per unit of time in the gas space surrounding the particles, which subsequently cause a charge balance and thus a lowering or elimination of the surface charge by attachment to the corresponding particle surfaces. By providing positive and negative ions in the same concentration, neutralization is possible from both the positive and negative charge states.
The known methods for the neutralization of aerosols are carried out by generating the gas ions by means of ionizing radiation or electrical discharge.
When using radioactive substances as an ion source, radioactive decay emits energy quanta, which generate a relatively balanced bipolar ionic atmosphere in the surrounding gas space by ionization of neutral molecules. A practical application of this type of neutralizers is, for example, in the field of particle measurement. The disadvantage, however, are the strict safety regulations when handling radioactive material.

Aufgrund der erforderlichen strahlenschutztechnischen Maßnahmen ist der Einsatz auf radioaktive Quellen mit sehr geringen Intensitäten beschränkt. Derartige Geräte besitzen nur eine geringe Neutralisationsleistung.
Bei Neutralisatoren, die auf Basis der Korona-Entladung arbeiten, ist zur Erzielung eines Neutralisationseffektes der Einsatz von zwei Entladungssystemen mit entgegen gesetzten Vorzeichen erforderlich, deren Ionenwolken in exakt gleichem Verhältnis erzeugt und gemischt werden müssen. Hierzu ist eine aufwendige Regelungstechnik erforderlich. Außerdem sind die Geräte gegenüber Änderungen bzgl. der Partikelbeladung und der Zusammensetzung der Gasphase empfindlich und somit störanfällig.
Es existiert auch eine Sonderform von koronabasierten Neutralisatoren, welche mit nur einem Entladesystem auskommt und dabei mittels einer Wechselspannung Entladungen wechselnder Polaritäten auslöst. Das Verfahren und eine Vorrichtung zur Aerosolauf- oder Aerosolumladung in einem definierten Ladungszustand einer bipolaren Diffusionsaufladung mit Hilfe einer elektrischen Entladung im Aerosolraum ist in DE 103 48 217 A1 beschrieben.
Bekannt ( DE 2007 042 436 B3 ) ist auch ein Verfahren zur Auf-, Um- oder Entladung von Ionen, insbesondere zur Auf- und Umladung von Aerosolpartikeln. Die Erzeugung der Ionen findet außerhalb eines Neutraüsationsbereiches in einem Ionenerzeugungsbereich statt. Der Transport der Ionen in den Neutralisationsbereich erfolgt konvektiv mittels einer oszillierenden Strömung.
Die lonenmobilitätsspektroskopie ist ein Messverfahren zum Nachweis von Fremdsubstanzen geringer Konzentration in der Umgebungsluft oder in Gasen. Ein lonenmobilitätsspektrometer, wie z.B. das vom Flugzeittyp, besteht aus einer Reaktionskammer, in der die zu analysierenden Substanzen partiell ionisiert werden, und aus einer Driftkammer, in der die erzeugten Ionen nach ihrer Mobilität in einem Driftgas getrennt werden. Die beiden Kammern sind durch ein elektrisches Schaltgitter getrennt. Zur primären Ionisation von Gasmolekülen in der Reaktionskammer werden derzeit hauptsächlich radioaktive Materialien verwendet. Die lonisation kann auch mittels Korona-Entladung erfolgen. Ein bedeutender Nachteil koronabasierter Systeme besteht darin, dass zur Aufrechterhaltung der Gasentladung hohe elektrische Feldstärken erforderlich sind, die zu einer unerwünschten Abscheidung zu neutralisierender Partikeln führen. Durch eine räumliche Trennung der lonenproduktion vom Aufladeraum kann dieser Nachteil beseitigt werden, wobei jedoch ein Großteil der Ionen vor dem Eintritt in die Partikelaufladezone durch Rekombination oder Wandverluste verloren gehen. Demzufolge müssen mehr Ionen und somit Ozon erzeugt werden, als zur Neutralisation benötigt, bzw. die Leistung des Neutralisators ist entsprechend geringer. Weiterhin wird zum Transport der Ionen von der Koronazone in den Aufladeraum ein Spülgasstrom benötigt, der zu einer unerwünschten Verdünnung des Aerosols führt,
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Erzeugung einer bipolaren Ionenatmosphäre mittels elektrischer Sperrschichtentladung zu schaffen, das sich durch eine wirtschaftliche Betriebsweise auszeichnet und die Nachteile bekannter Verfahren vermeidet. Ferner soll eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung geschaffen werden.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte verfahrenstechnische Weiterbildungen sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 6. Im Anspruch 7 ist eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung angegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Vorrichtung sind Gegenstand der Ansprüche 8 bis 15.
Gemäß der vorgeschlagenen Verfahrensweise wird an der Wand eines von einem gasförmigen Medium durchströmten Kanals in mehr oder weniger regelmäßigen zeitlichenDue to the required radiation protection measures, the use of radioactive sources with very low intensities is limited. Such devices have only a low neutralization performance.
Neutralizers based on corona discharge require the use of two discharge systems with opposite signs to obtain a neutralization effect, whose ion clouds must be generated and mixed in exactly the same ratio. For this purpose, a complex control technology is required. In addition, the devices are sensitive to changes in the particle loading and the composition of the gas phase and thus prone to failure.
There is also a special form of corona-based neutralizers, which requires only one discharge system and thereby discharges discharges of alternating polarities by means of an alternating voltage. The method and apparatus for aerosol transfer or aerosol transfer in a defined charge state of bipolar diffusion charging by means of an electrical discharge in the aerosol space is in DE 103 48 217 A1 described.
Known ( DE 2007 042 436 B3 ) is also a method for charging, transfer or discharge of ions, in particular for loading and transloading of aerosol particles. Generation of the ions takes place outside a neutralization region in an ion generation region. The transport of the ions into the neutralization region is convective by means of an oscillating flow.
Ion mobility spectroscopy is a measurement method for detecting foreign substances of low concentration in the ambient air or in gases. An ion mobility spectrometer such as the flight-time type consists of a reaction chamber in which the substances to be analyzed are partially ionized and a drift chamber in which the ions generated are separated according to their mobility in a drift gas. The two chambers are separated by an electric control grid. For the primary ionization of gas molecules in the reaction chamber currently mainly radioactive materials are used. The ionization can also be done by means of corona discharge. A significant disadvantage of corona-based systems is that high electrical field strengths are required to maintain the gas discharge, resulting in undesirable separation of particles to be neutralized. Spatial separation of ion production from the charging space eliminates this disadvantage, but with much of the ions lost prior to entry into the particle charging zone through recombination or wall losses. Consequently, more ions and thus ozone must be generated than needed for neutralization, or the power of the neutralizer is correspondingly lower. Furthermore, to transport the ions from the coronazone in the purge compartment requires a purge gas stream which results in undesirable dilution of the aerosol,
The invention has for its object to provide a method for generating a bipolar ionic atmosphere by means of electrical junction discharge, which is characterized by an economical operation and avoids the disadvantages of known methods. Furthermore, a device suitable for carrying out the method is to be provided.
According to the invention the object is achieved by the features specified in claim 1. Advantageous procedural developments are subject matter of claims 2 to 6. In claim 7, a device suitable for carrying out the method is given. Advantageous embodiments of this device are subject matter of claims 8 to 15.
According to the proposed procedure is on the wall of a flowed through by a gaseous medium channel in more or less regular temporal

Abständen eine elektrische Oberflächenentladung ausgelöst. Der besagte Strömungskanal wird durch ein Dielektrikum und mindestens eine Elektrode (die Wandelektrode) in der Weise gebildet, dass die Kanalwand in Strömungsrichtung abwechselnd aus Dielektrikum und leitendem Elektrodenmaterial besteht, Im Prinzip genügt es, wenn der Kanal aus jeweils nur einem dielektrischen und einem leitfähigen Abschnitt besteht, welche aneinander grenzen. Die besagte elektrische Oberflächenentladung wird ausgelöst durch mindestens eine zweite, durch das Dielektrikum von der Wandelektrode und dem Strömungskanal getrennten Elektrode (die Anregungselektrode), der eine zeitlich variierende Hochspannung aufgeprägt wird. Es kommt dabei nicht auf die genaue Form der Hochspannungsimpulse oder ihren genauen zeitlichen Abstand an. Durch die besagte Oberflächenentladung werden in dem durch den Kanal strömenden Gas unter feldfreien Bedingungen Ionen beider Vorzeichen in annähernd gleicher Konzentration erzeugt, welche für verschiedene Anwendungen genutzt werden können. Bevorzugte Anwendungen sind die Neutralisation gasgetragener Partikeln oder die Erzeugung einer definierten lonenatmosphäre zur lonenmobilitätsspektroskopie.Intervals triggered an electrical surface discharge. The said flow channel is formed by a dielectric and at least one electrode (the wall electrode) in such a way that the channel wall in the flow direction alternately consists of dielectric and conductive electrode material. In principle, it is sufficient if the channel consists of only one dielectric and one conductive section exists, which border on each other. The said electrical surface discharge is triggered by at least one second electrode (the excitation electrode) separated by the dielectric from the wall electrode and the flow channel, which is impressed with a time-varying high voltage. It does not depend on the exact shape of the high-voltage pulses or their exact time interval. By means of said surface discharge, ions of both signs in approximately the same concentration are generated in the gas flowing through the channel under field-free conditions, which can be used for various applications. Preferred applications are the neutralization of gas-borne particles or the generation of a defined ionic atmosphere for ion mobility spectroscopy.

Das vorgeschlagene Verfahren kann auch zum Neutralisieren von ausgedehnten geladenen Oberfläche, wie z.B. auf dem Gebiet der elektrofotografischen Reproduktion oder der Beschichtung von Substraten, eingesetzt werden. Eine weitere Möglichkeit ist der Einsatz für chemische Umwandlungen im Plasma, sei es in der Gasphase oder am Aerosol.The proposed method can also be used to neutralize extended charged surface, e.g. in the field of electrophotographic reproduction or coating of substrates. Another possibility is the use for chemical transformations in the plasma, be it in the gas phase or the aerosol.

Für das Bestehen einer bipolarer Ionenatmosphäre in dem Strömungskanal ist es wesentlich, dass der Strömungskanal weitgehend frei von radialen elektrischen Feldern ist. Nach den Gesetzen der Elektrostatik wird dies erzielt, in dem der Strömungskanal weitgehend von elektrisch leitenden Flächen (der Wandelektrode) umgeben ist. Feldsimulationen haben gezeigt, dass das radiale elektrische Feld im Elektrodenbereich bei den typischen Ausformungen der Erfindung tatsächlich verschwindend gering ist.For the existence of a bipolar ionic atmosphere in the flow channel, it is essential that the flow channel is substantially free of radial electric fields. According to the laws of electrostatics, this is achieved in which the flow channel largely surrounded by electrically conductive surfaces (the wall electrode). Field simulations have shown that the radial electric field in the electrode region is actually negligible in the typical embodiments of the invention.

Als Spannungsquelle für die Anregungselektrode kommt ein Hochspannungs-Pulsgenerator zum Einsatz. Die zur Bildung und Aufrechterhaltung des Plasmas erforderlichen Pulse können von beliebiger Form sein, wobei grundsätzlich Dreieck-, Sinus-, Rechteck- oder Nadelimpulse geeignet sind. Die Pulsfolge kann periodisch oder zufällig sein. Voraussetzung ist jedoch, dass die Pulse oft genug erfolgen und intensiv genug sind, um eine kontinuierliche Versorgung des Gasstroms mit Ionen zu gewährleisten. Die Pulsfolge-Frequenz liegt z.B. zwischen 100 und 5000 Hz, die Puls-Spannung z.B, zwischen 2000 und 10000 Volt. Die Anzahl der Impulse kann in Abhängigkeit vom Gesvolumenstrom gesteuert werden, wobei der Gasstrom kontinuierlich mit ausreichend Ionen zu versorgen ist.The voltage source used for the excitation electrode is a high-voltage pulse generator. The pulses required to form and maintain the plasma may be of any shape, with triangular, sine, rectangular or needle pulses being suitable in principle. The pulse sequence can be periodic or random. The prerequisite, however, is that the pulses are often enough and intense enough to ensure continuous supply of the gas stream with ions. The pulse repetition frequency is e.g. between 100 and 5000 Hz, the pulse voltage, for example, between 2000 and 10,000 volts. The number of pulses can be controlled as a function of the volume flow, wherein the gas stream is continuously supplied with sufficient ions.

Die vorgeschlagene Verfahrensweise ist vorzugsweise zur Neutralisation von gasgetragenen Partikeln (Aerosolen) jeder Art geeignet, also auch Flüssigkeiten in Form von Tropfen, bis in den Größenbereich von Nanometern.The proposed procedure is preferably suitable for the neutralization of gas-borne particles (aerosols) of any kind, including liquids in the form of drops, down to the size range of nanometers.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung wird der vom gasgetragenen Partikelstrom (Aerosol) durch den Strömungskanal geleitet, wobei sich die bipolaren Ionen an den Aerosolpartikeln anlagern und diese neutralisieren. Diese Ausführungsvariante hat den Vorteil, dass ein nach diesem Prinzip arbeitender Neutralisator direkt in eine den Aerosolstrom führende Leitung eingebunden werden kann, und keine weitere Verdünnung erfolgt. Die Erzeugung der Ionen und die elektrische Umladung der im Aerosolstrom enthaltenen Partikeln erfolgen somit in einem Raum, im Strömungskanal, Alternativ besteht auch die Möglichkeit, den Strömungskanal, in dem die Oberflächenentladung stattfindet, nur mit Gas zu durchströmen. Anschließend kann der Ionen beider Vorzeichen enthaltende Gasstrom in einen getrennten Raum geleitet werden, zur Neutralisation eines Aerosols oder einer anderen Oberfläche.According to a preferred embodiment of the gas-borne particle stream (aerosol) is passed through the flow channel, wherein the bipolar ions attach to the aerosol particles and neutralize them. This embodiment has the advantage that a working according to this principle neutralizer can be integrated directly into a line leading to the aerosol flow, and no further dilution occurs. The generation of the ions and the electrical transposition of the particles contained in the aerosol flow thus take place in a space in the flow channel. Alternatively, it is also possible to flow through the flow channel in which the surface discharge takes place only with gas. Subsequently, the gas stream containing ions of both signs may be directed into a separate space for neutralization of an aerosol or other surface.

Das vorgeschlagene Verfahren kann ansonsten unter den gleichen Bedingungen wie handelsübliche Neutralisatoren betrieben werden.
Beispielhaft sind hierzu folgende Parameter genannt:

  • Druck: 100 mbar bis 5 bar (oberhalb dieses Bereiches ist es schwierig, die Entladung aufrecht zu erhalten); die Betriebstemperatur ist vorwiegend abhängig vom Dielektrikum (PTFE < 200°C; Keramik deutlich höher); Luftfeuchtigkeit: < 90%; Aerosolkonzentration:
    • 108 cm-3 oder höher (also mindestens so hoch wie übliche Apparate).
Im Vergleich zu den bekannten Verfahren zur Neutralisation von Partikeln mittels ionisierender Strahlung oder Korona-Entladung ermöglicht das vorgeschlagene Verfahren eine zuverlässige und sichere Handhabung und höhere Leistung. Außerdem ist der gerätetechnische Aufwand zur Realisierung dieser Verfahrensweise relativ gering. Im Rahmen von Laborversuchen wurden sehr gute Neutralisationsergebnisse erzielt.The proposed method can otherwise be operated under the same conditions as commercially available neutralizers.
By way of example, the following parameters are mentioned for this purpose:
  • Pressure: 100 mbar to 5 bar (above this range it is difficult to maintain the discharge); the operating temperature is mainly dependent on the dielectric (PTFE <200 ° C, ceramic much higher); Humidity: <90%; Aerosol concentration:
    • 108 cm -3 or higher (ie at least as high as conventional apparatus).
Compared to the known methods for neutralizing particles by means of ionizing radiation or corona discharge, the proposed method enables reliable and safe handling and higher performance. In addition, the device is technical Effort to implement this procedure relatively low. Laboratory tests yielded very good neutralization results.

Eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung besitzt einen Strömungskanal, dessen Kanalwandung in Strömungsrichtung abwechselnd mindestens aus einem elektrisch leitenden Abschnitt als erste Elektrode (Wandelektrode) und aus einem als Dielektrikum ausgebildetem Abschnitt besteht. Die Abschnitte von Wandelektrode und Dielektrikum grenzen aneinander an. Mittels einer zweiten Elektrode (Anregungselektrode), welche von der ersten Elektrode und dem Strömungskanal getrennt angeordnet ist, wird zwischen Wandelektrode und Dielektrikum eine Oberflächenentladung erzeugt.A suitable device for carrying out the method has a flow channel, the channel wall in the flow direction alternately at least from an electrically conductive portion as a first electrode (wall electrode) and formed of a formed as a dielectric portion. The sections of wall electrode and dielectric adjoin one another. By means of a second electrode (excitation electrode), which is arranged separately from the first electrode and the flow channel, a surface discharge is generated between the wall electrode and the dielectric.

Dadurch entfällt die Notwendigkeit einer zweiten Elektrode im Gasraum, sodass sich im Strömungskanal im Bereich der Entladung ein nahezu feldfreier Raum ausbildet. Die Anregungselektrode ist an einen Hochspannungs-Pulsgenerator angeschlossen. Vorzugsweise ist der Strömungskanal, bestehend aus einem oder mehreren Wandelektrodensegmenten und einem oder mehreren dielektrischen Segmenten, als zylindrisches Rohr mit einheitlichem Innendurchmesser ausgebildet. Die Innendurchmesser von Elektroden und Dielektrikum können auch unterschiedlich sein, und entsprechende Übergänge (z.B. Fasen, Stufen) aufweisen. Der innere Kanal der Elektrode kann auch in einer anderen Querschnittsform ausgebildet sein, wie z.B. als Schlitz oder Langloch. Es sind sowohl serielle als auch parallele Anordnungen der Strömungskanäle möglich.This eliminates the need for a second electrode in the gas space, so that an almost field-free space is formed in the flow channel in the discharge area. The excitation electrode is connected to a high voltage pulse generator. Preferably, the flow channel, consisting of one or more wall electrode segments and one or more dielectric segments, is formed as a cylindrical tube with a uniform inner diameter. The inner diameters of electrodes and dielectric may also be different and have respective transitions (e.g., chamfers, steps). The inner channel of the electrode may also be formed in a different cross-sectional shape, e.g. as a slot or slot. Both serial and parallel arrangements of the flow channels are possible.

Vorzugsweise besteht der Strömungskanal aus zwei geerdeten Wandelektroden-Segmenten, die auf einer gemeinsamen Achse liegen und durch ein Segment aus Dielektrikum getrennt sind. Durch die zusätzliche Elektrode wird der Strömungskanal besser elektrisch abgeschirmt und damit die Feldfreiheit verbessert. Zusätzlich führt die geerdete Ausführung zu einer Reduzierung von Partikelverlusten beim Eintritt des Aerosols in den Strömungskanal.Preferably, the flow channel consists of two grounded wall electrode segments which lie on a common axis and are separated by a segment of dielectric. Due to the additional electrode, the flow channel is better electrically shielded and thus improves the field freedom. In addition, the grounded version leads to a reduction of particle losses when the aerosol enters the flow channel.

Die Anregungselektrode ist als ringförmige Elektrode entweder im Dielektrikum eingebettet oder an der Außenwandung des Dielektrikums befestigt. Sie kann als fester Ring mit runden oder rechteckigen Querschnitt ausgebildet sein oder aus einem drahtförmigen Material bestehen. Das Dielektrikum kann auch teilbar ausgeführt sein, wobei die Anregungselektrode dann zwischen diesen beiden Teilen angeordnet ist.The excitation electrode is embedded as an annular electrode either in the dielectric or attached to the outer wall of the dielectric. It may be formed as a solid ring with a round or rectangular cross-section or consist of a wire-shaped material. The dielectric can also be made divisible, wherein the excitation electrode is then arranged between these two parts.

Bei Verwendung der Vorrichtung als Neutralisator ist diese zur besseren Handhabung in ein Gehäuse eingesetzt und besitzt entsprechende Anschlussstutzen zum Einbau in eine Aerosolstromleitung.When using the device as a neutralizer this is used for better handling in a housing and has corresponding connection piece for installation in an aerosol flow line.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich durch eine sehr kleine Bauweise mit einem geringen Herstellungsaufwand aus. Eine Ausführung als Neutralisator besitzt beispielsweise nur eine Baulänge von ca. 5 cm und kann im Vergleich zu koronabasierten Neutralisatoren ohne zusätzliche Regelungstechnik betrieben werden.The device according to the invention is characterized by a very small construction with a low production cost. For example, a version as a neutralizer only has a length of approx. 5 cm and can be operated without additional control technology compared to corona-based neutralizers.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Beispiel erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1
eine vereinfachte schematische Darstellung einer ersten Ausführung der erfin- dungsgemäßen Vorrichtung als Längsschnitt,
Fig. 2
einen Schnitt gemäß der Linie A-A in Fig. 1,
Fig. 3
eine vereinfachte schematische Darstellung einer zweiten Ausführung der erfin- dungsgemäßen Vorrichtung als Längsschnitt und
Fig. 4
eine vereinfachte schematische Darstellung einer dritten Ausführung der erfin- dungsgemäßen Vorrichtung als Längsschnitt.
The invention will be explained below by way of example. In the accompanying drawing show:
Fig. 1
2 is a simplified schematic representation of a first embodiment of the device according to the invention as a longitudinal section,
Fig. 2
a section along the line AA in Fig. 1 .
Fig. 3
a simplified schematic representation of a second embodiment of the inventive device as a longitudinal section and
Fig. 4
a simplified schematic representation of a third embodiment of the inventive device as a longitudinal section.

Die in den Figuren 1 und 2 gezeigte Vorrichtung besteht aus einem rohrförmigen Dielektrikum 1, einer Anregungselektrode 2, die an einen Hochspannungs-Pulsgenerator 3 angeschlossen ist und einer geerdeten Wandelektrode 4, die rohrförmig ausgebildet ist.
Die Anregungselektrode 2 besteht aus metallischem Drahtmaterial, welches mit leitfähigem Epoxydharz vergossenen ist, und als Ring ausgebildet ist, der um das rohrförmige Dielektrikum 1 gelegt ist. Die Ringelektrode 2 und die innen durchströmte Wandelektrode 4 sind koaxial zueinander angeordnet. Das Dielektrikum 1 besteht aus PTFE (Polytetrafluorethylen). Als Dielektrikum können auch alle anderen hierfür geeigneten Materialien, wie z.B. Keramik oder Glas, eingesetzt werden. Die geerdete Wandelektrode 4 besitzt einen zentralen Kanal 4a und ist in das PTFE-Rohr 1 eingesetzt. An der in Richtung zur Ringelektrode 2 zeigenden Seite ist die Wandelektrode 4 angefast. Der Strömungskanal 5 des Dielektrikums besitzt durch die an der Wandelektrode 4 angeordnete Fase die Form eines Zylinders.The in the Figures 1 and 2 The apparatus shown consists of a tubular dielectric 1, an excitation electrode 2, which is connected to a high voltage pulse generator 3 and a grounded wall electrode 4, which is tubular.
The excitation electrode 2 is made of metallic wire material potted with conductive epoxy resin and formed as a ring placed around the tubular dielectric 1. The ring electrode 2 and the inside flowed through wall electrode 4 are arranged coaxially with each other. The dielectric 1 consists of PTFE (polytetrafluoroethylene). As a dielectric, all other suitable materials such as ceramic or glass, can be used. The grounded wall electrode 4 has a central channel 4 a and is inserted into the PTFE tube 1. At the side facing in the direction of the ring electrode 2, the wall electrode 4 is chamfered. The flow channel 5 of the dielectric has the shape of a cylinder through the bevel arranged on the wall electrode 4.

Die als Übergang ausgebildete Anfasung kann auch in entgegengesetzter Richtung, von innen nach außen, erfolgen, wie in Fig. 3 dargestellt. Ansonsten ist der Aufbau der in Fig. 3 gezeigten Vorrichtung analog wie die in den Figuren 1 und 2 gezeigte.The chamfering formed as a transition can also take place in the opposite direction, from inside to outside, as in Fig. 3 shown. Otherwise, the structure of in Fig. 3 shown device analogous to those in the Figures 1 and 2 shown.

Dielektrikum 1 mit Ringelektrode 2 und die Wandelektrode 4 sind in einem Gehäuse 6 angeordnet, das einen Einlass 6a und einen Auslass 6b besitzt.Dielectric 1 with ring electrode 2 and the wall electrode 4 are arranged in a housing 6 having an inlet 6a and an outlet 6b.

Das Gehäuse 6 besteht aus leitfähigem Material. Es ist innen zylindrisch ausgeführt und hat eine quaderförmige Außenform, wodurch eine bessere Handhabung ermöglicht wird. Außerdem führt es durch die abschirmende Wirkung zu einer Verbesserung der elektromagnetischen Verträglichkeit. Bei Anwendung der Vorrichtung zur Neutralisation von Aerosolen wird die Vorrichtung über die Anschlüsse 6a und 6b in eine Zuführungsleitung eingebunden, über die Aerosol einem Partikelmessgerät zugeführt wird. Das Aerosol strömt mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit in der durch einen Pfeil gekennzeichneten Richtung durch den zentralen Strömungskanal 4a, 5 des Neutralisators. Zur Neutralisation bzw. Umladung der im Aerosol enthaltenen Partikeln wird an die Anregungselektrode 2 eine pulsierende Hochspannung angelegt. Die Ringelektrode 2 und die Wandelektrode 4 sind durch ein festes Dielektrikum 1, das PTFE-Röhrchen, getrennt. Durch Anlegen einer pulsierenden Hochspannung bildet sich an der inneren Oberfläche des PTFE-Röhrchens 1 ein Plasma aus. Durch zeitlich variable Hochspannungsimpulse entsteht in der Zone zwischen der Wandelektrode 4, dem Dielektrikum 1 und dem angrenzenden Gasraum 5 eine elektrische Entladung, wodurch gleichzeitig positiv und negativ geladene Ionen in annähernd gleicher Konzentration erzeugt werden. Aufgrund der speziellen Geometrie der geerdeten Wandelektrode 4, deren Ausbildung als von innen durchströmter Röhre, wird im Bereich der Entladung ein feldfreier Raum geschaffen. Nur dadurch bleibt der inhärent bipolare Charakter des Plasmas erhalten.The housing 6 is made of conductive material. It is cylindrical inside and has a cuboid outer shape, which allows better handling. In addition, it leads by the shielding effect to improve the electromagnetic compatibility. When using the device for the neutralization of aerosols, the device is connected via the terminals 6a and 6b in a supply line through which aerosol is fed to a particle meter. The aerosol flows at a predetermined speed in the direction indicated by an arrow through the central flow channel 4a, 5 of the neutralizer. For neutralization or transhipment of the particles contained in the aerosol, a pulsating high voltage is applied to the excitation electrode 2. The ring electrode 2 and the wall electrode 4 are separated by a solid dielectric 1, the PTFE tube. By applying a pulsating high voltage, a plasma forms on the inner surface of the PTFE tube 1. By time-variable high-voltage pulses is formed in the zone between the wall electrode 4, the dielectric 1 and the adjacent gas space 5, an electrical discharge, whereby simultaneously positive and negative ions are generated in approximately the same concentration. Due to the special geometry of the grounded wall electrode 4, the formation of a tube through which flows from the inside, a field-free space is created in the region of the discharge. Only in this way does the inherent bipolar character of the plasma remain intact.

Bei ausreichender Amplitude und Flankensteilheit können Anregungssignale unterschiedlicher Form verwendet werden. Durch die zentralen Kanalabschnitte 4a und 5 strömt das Aerosol. Dabei gelangen die positiv und negativ aufgeladenen Gasionen durch Diffusion in Kontakt mit der Oberfläche der im Aerosolstrom enthaltenen Partikeln, infolgedessen sich ein Ladungsgleichgewicht einstellt.
Bei Anwendung des Verfahrens zur Neutralisation kann die Neutralisationsleistung erforderlichenfalls über die Parameter Arbeitsspannung und Frequenz angepasst werden. Die anzuwendenden Betriebsparameter des Neutralisators hängen von der Geometrie der Elektroden ab. Bei einem zur Erprobung eingesetzten Prototyp betrug die Wanddicke des PTFE-Röhrchens ca. 0,3 bis 0,5 mm und die Wandelektrode 4 hatte einen Innendurchmesser von 4 mm und einen Außendurchmesser von 6 mm. Die Baulänge des Neutralisators beträgt ca. 5 cm inklusive der als Anschlüsse 6a, 6b genutzten Wandelektroden 4, 7. Die elektrische Entladung erfolgte unter folgenden Bedingungen:

  • Potential 5 bis 8 kV (positiv und negativ), Pulsform: Rechtecksignale, Tastverhältnis 1:1 bis 1:50, Frequenzen 100 bis 5000 Hz.
With sufficient amplitude and slope, excitation signals of different shapes can be used. Through the central channel sections 4a and 5, the aerosol flows. The positively and negatively charged gas ions come into contact with the surface of the particles contained in the aerosol stream as a result of diffusion, as a result of which a charge equilibrium is established.
When using the method for neutralization, the neutralization power can be adjusted if necessary via the parameters working voltage and frequency. The applicable operating parameters of the neutralizer depend on the geometry of the electrodes. In a prototype used for testing, the wall thickness of the PTFE tube was about 0.3 to 0.5 mm and the wall electrode 4 had an inner diameter of 4 mm and an outer diameter of 6 mm. The length of the neutralizer is about 5 cm including the used as terminals 6a, 6b wall electrodes 4, 7. The electrical discharge took place under the following conditions:
  • Potential 5 to 8 kV (positive and negative), pulse shape: square wave signals, duty cycle 1: 1 to 1:50, frequencies 100 to 5000 Hz.

Die Versuche wurden mit Aerosol-Volumenströmen von bis zu 10 l/min durchgeführt.
Die Größe der Aerosolpartikeln lag im Bereich von 40 bis 200 nm. Nach dem Austritt aus dem Neutralisator waren die Partikeln innerhalb der Messgenauigkeit von ∼0,1 Elementarladungen elektrisch neutral.
Die in Figur 4 gezeigte Ausführung unterscheidet sich von der Ausführung gemäß den Figuren 1 und 2 lediglich dadurch, dass zur Verbesserung der Abschirmung noch eine zweite Wand elektrode 7 angeordnet ist, die einen zylinderförmigen Kanal 7a besitzt, über den das neutralisierte Aerosol abströmt. Die Anfasungen der beiden Wandelektroden 4 und 7 sind in ihrem Neigungswinkel unterschiedlich ausgeführt.The experiments were carried out with aerosol flow rates of up to 10 l / min.
The size of the aerosol particles ranged from 40 to 200 nm. After leaving the neutralizer, the particles were electrically neutral within the measurement accuracy of ~ 0.1 elemental charges.
In the FIG. 4 The embodiment shown differs from the embodiment according to the Figures 1 and 2 only in that, to improve the shield nor a second wall electrode 7 is arranged, which has a cylindrical channel 7 a, through which the neutralized aerosol flows. The chamfers of the two wall electrodes 4 and 7 are designed differently in their inclination angle.

Claims (15)

Verfahren zur Erzeugung einer bipolaren lonenatmosphäre mittels elektrischer Sperrschichtentladung, insbesondere zur Neutralisation gasgetragener Partikeln oder zur Erzeugung einer definierten lonenatmosphäre zur lonenmobilitätsspektroskopie, wobei an der Wand eines von einem gasförmigen Medium durchströmten Kanals (4a, 5, 7a), der mindestens aus einem als Dielektrikum (1) ausgebildeten Abschnitt und einem elektrisch leitenden Abschnitt als erste Elektrode (Wandelektrode) (4) besteht, und mindestens einer zweiten Elektrode (Anregungselektrode) (2), die durch das Dielektrikum (1) von der ersten Elektrode (4) und dem Strömungskanal (4a, 5, 7a) getrennt angeordnet ist, durch Anlegen einer zeitlich variierenden Hochspannung an die zweite Elektrode (2) eine elektrische Oberflächenentladung ausgelöst wird, sodass in dem durch den Kanal (4a) strömenden Gas unter nahezu feldfreien Bedingungen lonen beider Vorzeichen in annähernd gleicher Konzentration erzeugt werden.Process for producing a bipolar ionic atmosphere by means of electrical junction discharge, in particular for neutralizing gas-borne particles or for generating a defined ionic atmosphere for ion mobility spectroscopy, wherein the wall of a channel (4a, 5, 7a) through which a gaseous medium flows is at least one dielectric. 1) formed portion and an electrically conductive portion as a first electrode (wall electrode) (4), and at least one second electrode (excitation electrode) (2) through the dielectric (1) of the first electrode (4) and the flow channel ( 4a, 5, 7a) is arranged separately, by applying a time-varying high voltage to the second electrode (2) an electrical surface discharge is triggered so that in the gas flowing through the channel (4a) under nearly field-free conditions ions of both signs in approximately the same Concentration are generated. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an die Anregungselektrode (2) Spannungsimpulse angelegt werden, die als dreieck-, sinus- oder rechteckförmige Impulse oder als Nadelimpulse erzeugt werden, deren Pulsfolge periodisch oder zufällig verläuft.A method according to claim 1, characterized in that the excitation electrode (2) voltage pulses are applied, which are generated as triangular, sinusoidal or rectangular pulses or as needle pulses whose pulse sequence is periodic or random. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Impulse in Abhängigkeit vom Gasvolumenstrom gesteuert wird, derart, dass der Gasstrom kontinuierlich mit ausreichend Ionen versorgt wird.Method according to one of claims 1 or 2, characterized in that the number of pulses is controlled in dependence on the gas volume flow, such that the gas stream is continuously supplied with sufficient ions. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Aufrechterhaltung des Plasmas ein stetiger Wechsel der Polarität mit einer Pulsfolge-Frequenz von 100 bis zu 5000 Hz vorgenommen wird.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that for the maintenance of the plasma, a continuous change of polarity with a pulse repetition frequency of 100 to 5000 Hz is made. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur elektrischen Neutralisierung gasgetragener Partikeln die Erzeugung der bipolaren Ionen und die elektrische Umladung im Strömungskanal (4a, 5, 7a) stattfinden.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that for the electrical neutralization of gas-borne particles, the generation of the bipolar ions and the electrical transposition in the flow channel (4a, 5, 7a) take place. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Neutralisierung gasgetragener Partikeln der Strömungskanal (4a, 5, 7a) von einem Gasstrom durchströmt wird und nach erfolgter Erzeugung der Ionen der bipolare Ionen enthaltende Gasstrom in einen getrennten Raum zur elektrischen Umladung gasgetragener Partikeln geleitet wird.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that for neutralization of gas-borne particles of the flow channel (4a, 5, 7a) is flowed through by a gas stream and after the generation of the ions of the bipolar ions containing gas stream is passed into a separate space for the electrical transfer of gas-borne particles. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass diese aus einem Strömungskanal (4a, 5, 7a), dessen Kanalwandung in Strömungsrichtung abwechselnd mindestens aus einem elektrisch leitenden Abschnitt (4) als erste Elektrode (Wandelektrode) und aus einem als Dielektrikum ausgebildetem Abschnitt (1) gebildet ist, die aneinander angrenzen, und einer zweiten Elektrode (Anregungselektrode) (2), die durch das Dielektrikum (1) von der ersten Elektrode (4) und dem Strömungskanal (4a, 5) getrennt angeordnet ist, besteht, und die Anregungselektrode (2) an einen Hochspannungs-Pulsgenerator (3) angeschlossen ist.Device for carrying out the method according to one of claims 1 to 6, characterized in that it consists of a flow channel (4a, 5, 7a), the channel wall in the flow direction alternately at least from an electrically conductive portion (4) as the first electrode (wall electrode) and is formed of a section formed as a dielectric (1) adjacent to each other and a second electrode (excitation electrode) (2) separated by the dielectric (1) from the first electrode (4) and the flow channel (4a, 5) is arranged, and the excitation electrode (2) to a high-voltage pulse generator (3) is connected. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (4a, 5, 7a) aus mehreren Abschnitten oder Segmenten (4, 7) als Wandelektrode und mehreren dielektrischen Abschnitten oder Segmenten (1) gebildet ist, die als zylindrisches Rohr ausgebildet sind.Apparatus according to claim 7, characterized in that the flow channel (4a, 5, 7a) of a plurality of sections or segments (4, 7) as a wall electrode and a plurality of dielectric sections or segments (1) is formed, which are formed as a cylindrical tube. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das zylindrische Rohr aus Wandelektrode (4) und Dielektrikum (1) einen einheitlichen Innendurchmesser aufweist.Device according to one of claims 7 or 8, characterized in that the cylindrical tube of wall electrode (4) and dielectric (1) has a uniform inner diameter. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass Wandelektrode (4) und Dielektrikum (1) unterschiedliche Innendurchmesser aufweisen.Device according to one of claims 7 or 8, characterized in that wall electrode (4) and dielectric (1) have different inner diameters. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Wandelektrode (4) und Dielektrikum (1) Übergänge vorgesehen sind.Device according to one of claims 7 to 10, characterized in that between the wall electrode (4) and dielectric (1) transitions are provided. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (4a) der Wandelektrode (4) eine schlitz- oder langlochartige Querschnittsform aufweist.Device according to one of claims 7 to 11, characterized in that the flow channel (4a) of the wall electrode (4) has a slot or slot-like cross-sectional shape. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (4a, 5, 7a) aus zwei geerdeten Segmenten (4, 7) als Wandelektroden besteht, die auf einer gemeinsamen Achse liegen und durch das Dielektrikum (1) getrennt sind.Device according to one of claims 7 to 12, characterized in that the flow channel (4a, 5, 7a) consists of two grounded segments (4, 7) as wall electrodes which lie on a common axis and are separated by the dielectric (1) , Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Anregungselektrode (2) als ringförmige Elektrode im Dielektrikum (1) eingebettet oder an der Außenwandung des Dielektrikums (1) befestigt und als fester Ring mit einem runden oder rechteckigen Querschnitt ausgebildet ist.Device according to one of claims 7 to 13, characterized in that the excitation electrode (2) as an annular electrode embedded in the dielectric (1) or attached to the outer wall of the dielectric (1) and is formed as a solid ring with a round or rectangular cross-section. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Dielektrikum (1) teilbar ausgeführt und die Anregungselektrode (2) zwischen den beiden Teilen angeordnet ist.Device according to one of claims 7 to 14, characterized in that the dielectric (1) made divisible and the excitation electrode (2) is arranged between the two parts.
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