EP3747241A1 - Atmospheric plasma jet having a straight cannula tube - Google Patents

Atmospheric plasma jet having a straight cannula tube

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Publication number
EP3747241A1
EP3747241A1 EP19701688.4A EP19701688A EP3747241A1 EP 3747241 A1 EP3747241 A1 EP 3747241A1 EP 19701688 A EP19701688 A EP 19701688A EP 3747241 A1 EP3747241 A1 EP 3747241A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cannula tube
outer conductor
atmosphärenplasmajet
cannula
tube
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP19701688.4A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Holger Heuermann
Luc Langer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ionics SA
Original Assignee
Ionics SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Ionics SA filed Critical Ionics SA
Publication of EP3747241A1 publication Critical patent/EP3747241A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24Generating plasma
    • H05H1/46Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • C23C16/513Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using plasma jets
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24Generating plasma
    • H05H1/46Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
    • H05H1/461Microwave discharges
    • H05H1/4637Microwave discharges using cables
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24Generating plasma
    • H05H1/26Plasma torches
    • H05H1/30Plasma torches using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy

Definitions

  • the present invention relates to a novel construction for the construction of an atmospheric plasma jet operated by a high frequency signal in the MHz or GHz range, as well as the use of novel atmospheric plasma in cutting or gluing processes, as well as in the treatment or coating of workpiece surfaces.
  • Plasma systems have been in the industry for several decades
  • these Plasmajets are operated in the DC to the lower MHz range.
  • the plasmas are generated and blown out by arc or spark discharges generated inside. Based on these plasma jets, around 99% of the jets on the market are built.
  • the first microwave jets in the power class up to 200 W were from the
  • HHF Heuermann HF-Technik GmbH
  • the patent application DE102012004034 was filed on March 2, 2012 and published in 2013. It relates to a high-frequency plasma ignition head with a cannula as electrode and a two-way impedance transformer, which is able to generate a high voltage at a fixed frequency and, as soon as a plasma is formed, to feed energy into it optimally.
  • the design cools the electrodes and, similar to the high energy intensity laser, focuses the plasma jet in a small space.
  • the spotlight can be used as a cutting and welding head.
  • Ignition generates a high voltage and provides for the operation of the optimal adjustment for the supply of electrical energy.
  • two different electrical drive modules e.g., high voltage generator and power source
  • the new microwave jets get by with only one generator whose operating frequency only has to be changed over.
  • control electronics and control process are z. B. in DE102011055624 described.
  • This control uses a so-called bi-static matching; that is, a high voltage is generated at one frequency (often in the IMS band at 2.45GHz). After plasma ignition is, to maintain the plasma, switched to another frequency (about 20-70MHz away, also in the IMS band). For this switching you need a special measuring and control electronics as well as very broadband
  • Operating frequency is between the ignition and the operating frequency.
  • Operating frequency is targeted in practice the 2.45 GHz frequency.
  • jets are constructed as a pin: cylindrical, narrow and with an input on one side and an output on the other side. This design is also ideal for many applications, as it saves so much space and mechanical
  • Loads can be optimally intercepted.
  • the above-mentioned HHF Kanülenjet has an S-shaped curved cannula. If only gas is to be passed through the cannula, the S-shape forms no particular disadvantage. However, S-forming already involves many problems in the transportation of powder, so that no reliable operation for all powders is possible. The cannula is not easy to clean. Blockages occur due to the design with the curves and the
  • the aim of the invention is to provide an improved Plasmajet that does not have the above-mentioned disadvantages.
  • the plasma jet according to the invention should allow powdery or particulate, fibrous and wire-like materials to pass unhindered through the cannula.
  • the invention Plasmajet to activate, cleaning, cutting, welding, ignition, for surface treatment, coating, liquid and
  • Metal evaporation, soldering, melting, air and other gas cleaning be suitable.
  • the invention now provides an Atmophrplasmajet available, which can be operated by a high frequency signal in the MHz or GHz range, and a metallic substantially tubular outer conductor which is closed at one end and open at the opposite end to the plasma generation and comprising a cannula tube as a plasma generation electrode, wherein the cannula tube passes through the outer conductor substantially straight, from one end to the other, and the closed end has a cannula tube entrance, and the high frequency signal is supplied laterally via a coaxial conduit system.
  • the plasma jet comprises at least two impedance transformers.
  • the cannula tube is on
  • Impedanztransformator forms, with another impedance transformer through the
  • the cannula tube is further, between the at least one
  • Inductance and the open outer conductor end connected by at least one further inductance with the outer conductor and thus forms a further impedance transformer.
  • the plasma jet according to the invention does not have the abovementioned disadvantages. In addition, it has many advantages that are highly relevant in practice.
  • the plasma jet has, in contrast to the laser beam, only a finite length. Thus omitted, in the applications, the elaborate safeguards typical for
  • the cannula tube construction allows the use of electrodes that are not made of tungsten, up to quite high powers are made.
  • oxygen can also be used in the process.
  • This plasma jet does not require a counter electrode and can thus also optimally process plastics and other non-conductors. Due to the microwave excitation, the energy flow of the plasma jet penetrates well oxide layers, which include the processing of eg
  • gas consumption in the implementation with the cannula is significantly lower than standard jets, which leads to an inexpensive use with it.
  • the cannula tube is substantially rectilinear, it can be easily cleaned.
  • This Hochfrequenzplasmajetkonstrutechnisch invention can, in conjunction with the increasingly cheaper semiconductor generators, be made cheaper than the best alternatives (eg., Laser welding equipment) and is otherwise in the same cost frame as the established and used in the mass technique.
  • the best alternatives eg., Laser welding equipment
  • the Plasmajet of the invention is particularly suitable for the treatment with powders that can be passed through the cannula tube.
  • thin wires as an alternative to powders, may also be used as delivery or treatment material, e.g. for melting, welding or soldering. Care should then be taken to route the wires through the cannula tube at controllable delivery rates.
  • rigid wires and fibers such as e.g. Glass fibers or carbon fibers, or particles can be passed through the straight cannula tube, which can then be treated by the traversed plasma jet, e.g. ionised, purified, stabilized, carbonized, etc.
  • a dielectric material e.g. Glass or ceramic, preferably shaped as a tube
  • such tube inserts can produce different jet jet diameter and thus energy densities.
  • additional energy can be supplied to the arc discharge by a suitable current source over the process material in order to noticeably increase the total plasma energy.
  • FIG. 1 is a schematic illustration of a plasma jet according to the invention, in section.
  • Figure 2 is a corresponding to the Plasmajet of Figure 1 electrical
  • Plasmajets is designed as a tubular outer conductor 16 which is closed at one end by an end cap 20 and at the opposite end to the plasma generation is open.
  • the high-frequency energy (short RF energy) is supplied via the coaxial connector 12 with the circular metallic inner conductor 11 and the dielectric 18 located between the inner conductor 11 and the outer conductor 12.
  • This RF connector is i.d.R. on a firm
  • 10 is the circular configured as a cannula metallic inner conductor, which is connected to the coaxial feed line (with the characteristic impedance in the range of Zzu) is shown.
  • the cannula 10 is guided by the end cap 20 of the otherwise tubular metallic outer conductor 16, and extends to the open end of
  • the i.d.R. higher resistance inner conductor 15 and complete the i.d.R. Both 15 and 19 are constructed as a cannula and, in combination with the two inductors 13a and 13b, form the impedance transformer of the first two stages.
  • the transformer shown here has a three-stage impedance transformation.
  • the third stage results from a portion of 19 and the final capacity at point 14 against the outer housing 16.
  • the length of the end cap up to the contact point between the cannula 10 and the inner conductor 11 is approximately 90 degrees (electrical length at the average operating frequency).
  • the line length of 10 between the contact point between 10 and 11 and the coil terminal of 13a can be almost arbitrary, since the characteristic impedance is also in the range of the supply line Zzu.
  • the inner conductors 15 and 19 have an electrical length of less than 180 °. That is, as long as no plasma has been ignited in the plasma region 14, the electrical input impedance Z to the line 10 via the subsequent
  • Network of 13a, 15, 13b and 19 transformed into a very high impedance (almost no load) to the point 14.
  • Microwave energy via the connector (12, 18) a line segment to the coil 13 a on. This is followed by a microwave circuit with a three-stage impedance transformation.
  • the first two stages 13a and 15 as well as 13b and half of 19 are also referred to as autotransformers.
  • the third stage half of 19 and final capacity is a gamma transformer.
  • Coupling unit and transformation stages can also be seen from Figure 2 and can be referred to hereinafter as the operating unit of the jet.
  • Ignition These three transformers are designed at the ignition frequency so that the impedance of Zzu is transformed in several stages in the high kOhm or even better in the MOhm range. Since the injected power P is very little attenuated in this circuit, remains at the top almost the same power as at the entrance. However, due to the high end impedance Zend, the voltage Uend at the jet tip becomes due to the relationship:
  • Uend (P Zend) (1) very high (often in the kV range). This high voltage and the associated very high electric field strengths trigger the ionization of the gas. If a noble gas is passed through the cannula (inter alia), then preferably only this is ionized. In this case, a slender plasma jet with very high energy density results. When air or a similar gas (e.g., pure nitrogen) or no gas is passed through the cannula, there is a relatively broad plasma that forms as a ball when there is no gas flow.
  • a similar gas e.g., pure nitrogen
  • the plasma has the Footpoint impedance of Zin on.
  • the transformers now need to be designed to transform Zzu's impedance to that of Zin. In this case, the plasma size is maximum and the losses in the SF jet are minimal.
  • the SF jet is unique in comparison to the previously known cannula jets in that the cannula passes straight through the jet. This construction corresponds to a spare circuit modified from the prior art. It allows u.a. Ceramic or
  • Inert gas atmosphere can be used. If you only want to ignite or operate the jet in pulsed mode, then this supply line can be omitted. In this case, the entire interior or only a part may be filled by means of a dielectric, preferably a pressure-tight dielectric in the head region.
  • the inductors 13a and 13b are realized by thin wires between the inner conductor and the ground (outer case 16).
  • the cannula can be cleaned very simply due to the straight design. Blockages can be due to the design without
  • impedance transformers can also be used in the HF range
  • Resonators various filters, lambda / 4-lines, taped lines as well as concentrated components can be used.
  • the Plasmajets invention can be easily used for the surface treatment with powders that can be passed through the cannula tube.
  • thin wires as an alternative to powders, may also be used as delivery or treatment material, e.g. for melting, welding or soldering.
  • rigid wires and fibers such as glass fibers or carbon fibers, or particles can be passed through the straight cannula tube, which then by the traversed plasma jet can be treated, eg ionised, cleaned, stabilized, carbonized etc.
  • a dielectric material e.g. Glass or ceramic, preferably formed as a tube, are introduced into the cannula tube, wherein the dielectric is used for insulation between the process material and the metallic cannula tube, which acts as an electrode.

Abstract

The invention relates to an atmospheric plasma jet operated by means of a high frequency signal in the MHz or GHz range supplied laterally via a coaxial line system (12, 18), comprising a metallic, substantially tubular outer conductor (16) provided with a cannula tube inlet at one end (20), the opposite end (14) thereof being open for plasma generation, and a cannula tube (10, 15, 19) as electrode for plasma generation, wherein the cannula tube passes through the outer conductor in a substantially straight manner from one end to the other. The atmospheric plasma jet according to the invention can be used for cutting or gluing workpieces, or for treating or coating workpiece surfaces. Treatment or coating material can be introduced into the plasma jet by way of the cannula tube.

Description

ATMOSPHÄRENPLASMAJET MIT GERADEM KANÜLENROHR  ATMOSPHERE PLASMAJET WITH STRAIGHT CANNULA TUBE
[0001] Die gegenwärtige Erfindung betrifft eine neuartige Konstruktion zum Aufbau eines Atmosphärenplasmajets betrieben durch ein Hochfrequenzsignal im MHz- oder GHz- Bereich, sowie die Verwendung von neuartigen Atmosphärenplasmajets in Schneide- oder Klebeverfahren, sowie in der Behandlung oder Beschichtung von Werkstückoberflächen. The present invention relates to a novel construction for the construction of an atmospheric plasma jet operated by a high frequency signal in the MHz or GHz range, as well as the use of novel atmospheric plasma in cutting or gluing processes, as well as in the treatment or coating of workpiece surfaces.
[0002] Plasmaanlagen haben sich seit mehreren Jahrzehnten in der Industrie für Plasma systems have been in the industry for several decades
Niederdruck- und atmosphärischen Anwendungen etabliert. So wurde bereits 1970 das US- Patent 3,534,388, PLASMA JET CUTTING PROCESS für ein Jet zum Schneiden erteilt. Ein alternativer Plasmajet US 3,567,898, PLASMA ARC CUTTING TORCH wurde 1971 erteilt. Low pressure and atmospheric applications established. For example, in 1970, US Patent 3,534,388, PLASMA JET CUTTING PROCESS, was issued for a jet for cutting. An alternative Plasmajet US 3,567,898, PLASMA ARC CUTTING TORCH was issued in 1971.
[0003] Generell werden diese Plasmajets im DC- bis dem unteren MHz-Bereich betrieben. Die Plasmen werden über im Inneren erzeugte Bogen- oder Funkenentladungen erzeugt und herausgeblasen. Basierend auf diesen Plasmajets sind rund 99% der im Markt befindlichen Jets aufgebaut. In general, these Plasmajets are operated in the DC to the lower MHz range. The plasmas are generated and blown out by arc or spark discharges generated inside. Based on these plasma jets, around 99% of the jets on the market are built.
[0004] Die ersten Mikrowellenjets in der Leistungsklasse bis 200 W wurden von dem The first microwave jets in the power class up to 200 W were from the
Unternehmen Heuermann HF-Technik GmbH (kurz HHF) ab 2011 in den Markt gebracht. Siehe http://www.hhft. de/index.php?page=plasma&subpage=ps_p4. In 2013 veröffentlichte HHF im Internet auch den ersten Kanülenjet: Company Heuermann HF-Technik GmbH (HHF) launched in 2011 from the market. See http: //www.hhft. com / index.php? page = plasma & subpage = ps_p4. In 2013, HHF also published the first cannula jet on the Internet:
[0005] Die Patentanmeldung DE102012004034 wurde am 2. März 2012 eingereicht und 2013 veröffentlicht. Sie betrifft einen Hochfrequenz-Plasma-Zündkopf mit einer Kanüle als Elektrode und einem Zwei-Wege-Impedanztransformator, der in der Lage ist, bei einer festen Frequenz eine Hochspannung zu erzeugen und sobald ein Plasma entsteht, in dieses bestens Energie einzuspeisen. Durch die Konstruktion werden die Elektroden gekühlt und der Plasmastrahl ähnlich wie beim Laser mit hoher Energieintensität auf einen kleinen Raum fokussiert. Der Strahler lässt sich als Schneid- und Schweisskopf einsetzen. The patent application DE102012004034 was filed on March 2, 2012 and published in 2013. It relates to a high-frequency plasma ignition head with a cannula as electrode and a two-way impedance transformer, which is able to generate a high voltage at a fixed frequency and, as soon as a plasma is formed, to feed energy into it optimally. The design cools the electrodes and, similar to the high energy intensity laser, focuses the plasma jet in a small space. The spotlight can be used as a cutting and welding head.
[0006] Generell ist es bei der Generation von Plasmen notwendig, dass man für die In general, it is necessary in the generation of plasmas that one for the
Zündung eine Hochspannung generiert und für den Betrieb die optimale Anpassung für die Einspeisung der elektrischen Energie bereit stellt. Hierfür werden oft zwei unterschiedliche elektrische Ansteuerungsmodule (z.B. Hochspannungsgenerator und Stromquelle) zur Verfügung gestellt. Die neuen Mikrowellenjets kommen mit nur einem Generator aus, dessen Betriebsfrequenz lediglich umgestellt werden muss. Eine Ausführungsform einer Ignition generates a high voltage and provides for the operation of the optimal adjustment for the supply of electrical energy. For this, often two different electrical drive modules (e.g., high voltage generator and power source) are provided. The new microwave jets get by with only one generator whose operating frequency only has to be changed over. An embodiment of a
zugehörigen Ansteuerelektronik sowie Ansteuerprozess sind z. B. in DE102011055624 beschrieben. [0007] Diese Ansteuerung verwendet ein sogenanntes Bi-Static-Matching; d.h., es wird bei einer Frequenz (oft im IMS-Band bei 2,45GHz) eine Hochspannung erzeugt. Nach erfolgter Plasmazündung wird, zur Aufrechterhaltung des Plasmas, auf eine andere Frequenz umgeschaltet (ca. 20-70MHz entfernt, ebenfalls im IMS-Band). Für diese Umschaltung benötigt man eine spezielle Mess- und Regelelektronik sowie recht breitbandige associated control electronics and control process are z. B. in DE102011055624 described. This control uses a so-called bi-static matching; that is, a high voltage is generated at one frequency (often in the IMS band at 2.45GHz). After plasma ignition is, to maintain the plasma, switched to another frequency (about 20-70MHz away, also in the IMS band). For this switching you need a special measuring and control electronics as well as very broadband
Transistorverstärker oder recht teuere Alternativen wie Klystrons oder Wanderfeldröhren. In diesem besonderen Fach der Technik, ist es dem Fachmann bekannt, dass man mit einer mittleren Festfrequenz und einer Suchfrequenz arbeitet. Die sogenannte mittlere Transistor amplifiers or quite expensive alternatives like klystrons or traveling wave tubes. In this particular art, it is known to those skilled in the art that one works with a mean fixed frequency and a search frequency. The so-called middle one
Arbeitsfrequenz liegt zwischen der Zünd- und der Betriebsfrequenz. Als mittlere Operating frequency is between the ignition and the operating frequency. As medium
Arbeitsfrequenz wird in der Praxis die 2,45 GHz Frequenz anvisiert. Operating frequency is targeted in practice the 2.45 GHz frequency.
[0008] Zum Zünden wird eine sehr hohe Spannung erzeugt, die oft im zweistelligen kV- Bereich liegt. Diese wird mit dem im Inneren befindlichen Impedanztransformator vollzogen. To ignite a very high voltage is generated, which is often in the two-digit kV range. This is done with the internal impedance transformer.
[0009] Diese Jets sind so aufgebaut wie ein Stift: zylindrisch, schmal und mit einem Eingang auf der einen und einem Ausgang auf der anderen Seite. Diese Konstruktion ist auch für viele Anwendungen optimal, da sich so viel Bauraum sparen lässt und mechanische These jets are constructed as a pin: cylindrical, narrow and with an input on one side and an output on the other side. This design is also ideal for many applications, as it saves so much space and mechanical
Belastungen bestens abgefangen werden können. Loads can be optimally intercepted.
[0010] Der obengenannte HHF-Kanülenjet weist eine S-förmig gebogene Kanüle auf. Soll nur Gas durch die Kanüle geleitet werden, so bildet die S-Form keinen besonderen Nachteil. Jedoch birgt die S-Formung bereits beim Transport von Pulver viele Probleme in sich, so dass kein zuverlässiger Betrieb für alle Pulver möglich ist. Die Kanüle lässt sich nicht einfach reinigen. Verstopfungen treten aufgrund der Bauform mit den Rundungen und den The above-mentioned HHF Kanülenjet has an S-shaped curved cannula. If only gas is to be passed through the cannula, the S-shape forms no particular disadvantage. However, S-forming already involves many problems in the transportation of powder, so that no reliable operation for all powders is possible. The cannula is not easy to clean. Blockages occur due to the design with the curves and the
Übergängen relativ häufig auf. Auch zum Transport von Drähten durch die Kanüle ist diese Konstruktion nicht ideal, da die Drähte nur unter Berührung der Kanülenmetallelektrode zum Plasma transportiert werden können. Dadurch wird der Draht durch das Elektrodenmaterial verunreinigt. Weiterhin gibt es einen Verschleiß. Durch die unterschiedlichen Reibwerte lässt sich kein hoch kontinuierlicher Prozess einstellen. Harte Drähte und Fasern (Glasfaser, Kohlefaser u.v.m.) lassen sich gar nicht durch den Kanülenjet führen. Eine Isolation zwischen der Hochfrequenzelektrode und dem Inneren durchzuführenden Material ist bei der S-Form praktisch nicht möglich. Viele Materialien müssen insbesondere aufgrund der Verunreinigung mit der Kanülenmetallelektrode geschützt werden. Elektrisch kann man auf den Draht, der durch die Kanüle geht, keine weitere Stromquelle anlegen. Transitions relatively common. Also, for the transport of wires through the cannula, this construction is not ideal, since the wires can be transported only by touching the cannula metal electrode to the plasma. As a result, the wire is contaminated by the electrode material. Furthermore, there is a wear. Due to the different coefficients of friction, a highly continuous process can not be set. Hard wires and fibers (glass fiber, carbon fiber etc.) can not be guided through the cannula jet. An insulation between the high-frequency electrode and the interior material to be performed is practically impossible in the S-shape. Many materials must be protected in particular due to contamination with the cannula metal electrode. Electrically you can put on the wire, which goes through the cannula, no further power source.
[0011] Ziel der Erfindung ist es, einen verbesserten Plasmajet bereit zu stellen, der die obengenannten Nachteile nicht aufweist. [0012] Insbesondere, soll der erfindungsgemässe Plasmajet es erlauben, pulver- oder partikel-, faser- und drahtförmige Materialien ungehindert durch die Kanüle durch zu leiten. The aim of the invention is to provide an improved Plasmajet that does not have the above-mentioned disadvantages. In particular, the plasma jet according to the invention should allow powdery or particulate, fibrous and wire-like materials to pass unhindered through the cannula.
[0013] Der erfindungsgemässe Plasmajet soll zum Aktivieren, Reinigen, Schneiden, Schweissen, Zünden, zur Oberfächenbehandlung, -beschichtung, Flüssigkeits- und The invention Plasmajet to activate, cleaning, cutting, welding, ignition, for surface treatment, coating, liquid and
Metallverdampfung, Löten, Aufschmelzen, Luft- und sonstigen Gasreinungen geeignet sein. Metal evaporation, soldering, melting, air and other gas cleaning be suitable.
[0014] Die Erfindung stellt nun einen Atmophärenplasmajet zur Verfügung, der durch ein Hochfrequenzsignal im MHz- oder GHz-Bereich betrieben werden kann, und der einen metallischen im Wesentlichen rohrförmigen Aussenleiter, der an einem Ende verschlossenen und am entgegengesetzten Ende zur Plasma-Generation offen ist, und ein Kanülenrohr als Elektrode zur Plasma-Generation umfasst, wobei das Kanülenrohr den Aussenleiter im Wesentlichen gerade, von einem Ende zum anderen durchläuft und das verschlossene Ende einen Kanülenrohreingang aufweist, und das Hochfrequenzsignal seitlich über ein koaxiales Leitungssystem zugeführt wird. The invention now provides an Atmophärenplasmajet available, which can be operated by a high frequency signal in the MHz or GHz range, and a metallic substantially tubular outer conductor which is closed at one end and open at the opposite end to the plasma generation and comprising a cannula tube as a plasma generation electrode, wherein the cannula tube passes through the outer conductor substantially straight, from one end to the other, and the closed end has a cannula tube entrance, and the high frequency signal is supplied laterally via a coaxial conduit system.
[0015] Vorzugsweise umfasst der Plasmajet mindestens zwei Impedanztransformatoren. Preferably, the plasma jet comprises at least two impedance transformers.
[0016] Nach einer erfindungsgemässen Ausführungsform, ist das Kanülenrohr am According to an inventive embodiment, the cannula tube is on
verschlossenen Ende des Aussenleiters elektrisch leitend damit verbunden, und dahinter mit einer Hochfrequenzsignalquelle verbunden, wobei hiermit ein lamda/4-Transformator (Koaxialleiter mit einer Länge von ungefähr 90 Grad) gebildet wird ; und weiterhin, zwischen Hochfrequenzsignalquellenverbindung und offenem Aussenleiterende durch mindestens eine Induktivität mit dem Aussenleiter verbunden und somit mindestens einen electrically connected to the closed end of the outer conductor, and connected behind it with a high-frequency signal source, thereby forming a lamda / 4 transformer (coaxial conductor with a length of approximately 90 degrees); and furthermore, connected between the high-frequency signal source connection and the open outer conductor end by at least one inductance with the outer conductor and thus at least one
Impedanztransformator bildet, wobei ein weiterer Impedanztransformator durch die Impedanztransformator forms, with another impedance transformer through the
Endkapazität zwischen Kanülenrohrende und Aussenleiter an der Öffnung des offenen Aussenleiterendes gebildet wird, da ein Spalt zwischen Kanülenrohrende und Öffnung des offenen Aussenleiterendes gebildet wird. End Capacity between cannula tube end and outer conductor is formed at the opening of the open outer conductor end, since a gap between the cannula tube end and the opening of the open outer conductor end is formed.
[0017] Vorzugsweise ist das Kanülenrohr weiterhin, zwischen der mindestens einen Preferably, the cannula tube is further, between the at least one
Induktivität und dem offenen Aussenleiterende durch mindestens eine weitere Induktivität mit dem Aussenleiter verbunden und bildet somit einen weiteren Impedanztransformator. Inductance and the open outer conductor end connected by at least one further inductance with the outer conductor and thus forms a further impedance transformer.
[0018] Der erfindungsgemässe Plasmajet weist die obengenannten Nachteile nicht auf. Zudem weist er viele Vorteile auf, die in der Praxis höchst relevant sind. The plasma jet according to the invention does not have the abovementioned disadvantages. In addition, it has many advantages that are highly relevant in practice.
[0019] Der Plasmastrahl hat, im Gegensatz zum Laserstrahl, nur eine endliche Länge. Somit entfallen, bei den Anwendungen, die aufwendigen Schutzvorkehrungen typisch für The plasma jet has, in contrast to the laser beam, only a finite length. Thus omitted, in the applications, the elaborate safeguards typical for
Laseranlagen. Zudem entsteht kein Elektrodenabtrag. Durch die Kanülenrohrkonstruktion lassen sich bis zu recht großen Leistungen Elektroden verwenden, die nicht aus Wolfram gefertigt sind. Somit kann u. a. auch Sauerstoff im Prozess eingesetzt werden. Dieser Plasmastrahl benötigt keine Gegenelektrode und kann somit auch Kunststoffe und sonstige Nichtleiter bestens bearbeiten. Durch die Mikrowellenanregung durchdringt der Energiefluss des Plasmastrahls auch bestens Oxidschichten, was u. a. die Bearbeitung von z.B. Laser systems. In addition, no electrode removal occurs. The cannula tube construction allows the use of electrodes that are not made of tungsten, up to quite high powers are made. Thus, among other things, oxygen can also be used in the process. This plasma jet does not require a counter electrode and can thus also optimally process plastics and other non-conductors. Due to the microwave excitation, the energy flow of the plasma jet penetrates well oxide layers, which include the processing of eg
Aluminium vereinfacht. Aluminum simplified.
[0020] Weiter ist der Gasverbrauch bei der Umsetzung mit der Kanüle deutlich geringer als bei Standardjets, was eine preiswerte Verwendung mit sich führt. Further, the gas consumption in the implementation with the cannula is significantly lower than standard jets, which leads to an inexpensive use with it.
[0021] Dadurch dass das Kanülenrohr im Wesentlichen geradlinig ist, lässt es sich einfach reinigen. The fact that the cannula tube is substantially rectilinear, it can be easily cleaned.
[0022] Diese erfindungsgemäße Hochfrequenzplasmajetkonstruktion kann, in Verbindung mit den zunehmend preiswerter werdenden Halbleitergeneratoren, preiswerter ausgestaltet werden als die besten Alternativen (z. B. Laserschweißgeräte) und liegt ansonsten im gleichen Kostenrahmen wie die etablierte und in der Masse eingesetzte Technik. This Hochfrequenzplasmajetkonstruktion invention can, in conjunction with the increasingly cheaper semiconductor generators, be made cheaper than the best alternatives (eg., Laser welding equipment) and is otherwise in the same cost frame as the established and used in the mass technique.
[0023] Der Plasmajet der Erfindung eignet sich insbesondere für die Behandlung mit Pulvern, die durch das Kanülenrohr geführt werden können. Zudem können auch dünne Drähte, alternativ zu Pulvern, als Zuführ- oder Behandlungsmaterial, z.B. zum Aufschmelzen, Schweissen oder Löten, eingesetzt werden. Es sollte dann dafür gesorgt werden, dass die Drähte mit kontrollierbaren Zuführgeschwindigkeiten durch das Kanülenrohr geleitet werden. The Plasmajet of the invention is particularly suitable for the treatment with powders that can be passed through the cannula tube. In addition, thin wires, as an alternative to powders, may also be used as delivery or treatment material, e.g. for melting, welding or soldering. Care should then be taken to route the wires through the cannula tube at controllable delivery rates.
[0024] Es hat sich herausgestellt, dass insbesondere auch starre Drähte sowie Fasern, wie z.B. Glasfasern oder Carbonfasern, oder Partikel durch das gerade Kanülenrohr geleitet werden können, die dann durch den durchquerten Plasmastrahl behandelt werden können, z.B. ionisiert, gereinigt, stabilisiert, carbonisiert usw. It has been found that, in particular, also rigid wires and fibers, such as e.g. Glass fibers or carbon fibers, or particles can be passed through the straight cannula tube, which can then be treated by the traversed plasma jet, e.g. ionised, purified, stabilized, carbonized, etc.
[0025] Ein anderer Vorteil des erfindungsgemässen Plasmajets liegt darin, dass ein dielektrisches Material, z.B. Glas oder Keramik, vorzugsweise als Rohr geformt, in das Kanülenrohr eingebracht werden kann zur Isolation zwischen Prozessmaterial und dem metallischen Kanülenrohr, das als Elektrode dient. Another advantage of the plasma jet according to the invention is that a dielectric material, e.g. Glass or ceramic, preferably shaped as a tube, can be introduced into the cannula tube for insulation between the process material and the metallic cannula tube, which serves as an electrode.
[0026] Zudem können solche Rohreinsätze unterschiedliche Jetstrahldurchmesser und somit Energiedichten erzeugen. In addition, such tube inserts can produce different jet jet diameter and thus energy densities.
[0027] Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann durch eine geeignete Stromquelle über dem Prozessmaterial zusätzlich Energie der Bogenentladung zugeführt werden, um dabei die Gesamtplasmaenergie merklich zu erhöhen. [0028] Diese und weitere bevorzugte Varianten werden hiernach, mit Bezug auf beiliegende Zeichnungen weiter beschrieben. According to a particularly preferred embodiment, additional energy can be supplied to the arc discharge by a suitable current source over the process material in order to noticeably increase the total plasma energy. These and other preferred embodiments will be further described hereinafter with reference to the accompanying drawings.
[0029] Figur 1 ist eine schematische Abbildung eines erfindungsgemässen Plasmajets, im Schnitt. FIG. 1 is a schematic illustration of a plasma jet according to the invention, in section.
[0030] Figur 2 ist eine zum Plasmajet der Figur 1 korrespondierende elektrische Figure 2 is a corresponding to the Plasmajet of Figure 1 electrical
Ersatzschaltung. Equivalent circuit.
[0031] Das Grundprinzip der Erfindung wird in dem Schnittbild in Fig. 1 am The basic principle of the invention is shown in the sectional view in Fig. 1 am
Applikationsbeispiel eines TEM-Koaxialleiters dargestellt. Application example of a TEM coaxial conductor shown.
[0032] Das Gehäuse des erfindungsgemässen Plasmajets ist als rohrförmiger Aussenleiter 16 ausgeführt, der an einem Ende durch eine Endkappe 20 verschlossen ist und am entgegengesetzten Ende zur Plasma-Generation offen ist. Die Hochfrequenzenergie (kurz HF-Energie) wird über den koaxialen Steckverbinder 12 mit dem kreisrunden metallischen Innenleiter 11 und dem zwischen dem Innenleiter 11 und dem Außenleiter 12 befindlichen Dielektrikum 18 zugeführt. Dieser HF-Steckverbinder ist i.d.R. auf einen festen The housing of the invention Plasmajets is designed as a tubular outer conductor 16 which is closed at one end by an end cap 20 and at the opposite end to the plasma generation is open. The high-frequency energy (short RF energy) is supplied via the coaxial connector 12 with the circular metallic inner conductor 11 and the dielectric 18 located between the inner conductor 11 and the outer conductor 12. This RF connector is i.d.R. on a firm
Wellenwiderstand (Zzu) ausgelegt. Characteristic impedance (Zzu) designed.
[0033] Mit 10 ist der kreisrunde als Kanüle ausgestaltete metallische Innenleiter, der mit der koaxialen Zuleitung (mit dem Wellenwiderstand im Bereich von Zzu) verbunden ist, dargestellt. 10 is the circular configured as a cannula metallic inner conductor, which is connected to the coaxial feed line (with the characteristic impedance in the range of Zzu) is shown.
[0034] Weiterhin wird die Kanüle 10 durch die Endkappe 20 des ansonsten rohrförmigen metallischen Außenleiters 16 geführt, und erstreckt sich bis zum offenen Ende des Furthermore, the cannula 10 is guided by the end cap 20 of the otherwise tubular metallic outer conductor 16, and extends to the open end of
Aussenleiters, wobei ein Spalt zwischen Kanülenrohrende und Öffnung des offenen Outside conductor, whereby a gap between Kanülenrohrende and opening of the open
Aussenleiterendes gebildet wird. Outside conductor end is formed.
[0035] Anschließend folgt im mittleren Bereich der i.d.R. hochohmigere Innenleiter 15 und abschließen der i.d.R. dünnste und somit hochohmigste Innenleiter 19. Sowohl 15 wie auch 19 sind als Kanüle aufgebaut und bilden in Kombination mit den zwei Induktivitäten 13a und 13b den Impedanztransformator der ersten zwei Stufen. Subsequently, in the middle region, the i.d.R. higher resistance inner conductor 15 and complete the i.d.R. Both 15 and 19 are constructed as a cannula and, in combination with the two inductors 13a and 13b, form the impedance transformer of the first two stages.
[0036] Der hier dargestellte Transformator weist eine dreistufige Impedanztransformation auf. Die dritte Stufe ergibt sich aus einem Teilbereich von 19 und der Endkapazität am Punkt 14 gegen das äußere Gehäuse 16. The transformer shown here has a three-stage impedance transformation. The third stage results from a portion of 19 and the final capacity at point 14 against the outer housing 16.
[0037] Die Länge von der Endkappe bis hin zum Kontaktpunkt zwischen Kanüle 10 und Innenleiter 11 beträgt rund 90 Grad (elektrische Länge bei der mittleren Arbeitsfrequenz). Dadurch wird der Kurzschluss im Bereich der Endkappe, der u.a. für eine mechanische Stabilität sorgt in ein Leerlauf am Kontaktpunkt zwischen 10 und 11 transformiert und hat somit keinen merklichen Einfluss auf die elektrische Funktionalität. The length of the end cap up to the contact point between the cannula 10 and the inner conductor 11 is approximately 90 degrees (electrical length at the average operating frequency). As a result, the short circuit in the area of the end cap, which, inter alia, for a mechanical Stability ensures a neutral at the contact point between 10 and 11 transformed and thus has no noticeable effect on the electrical functionality.
[0038] Die Leitungslänge von 10 zwischen dem Kontaktpunkt zwischen 10 und 11 und dem Spulenanschluss von 13a kann nahezu beliebig sein, da der Wellenwiderstand ebenfalls im Bereich der Zuleitung Zzu liegt. Die Innenleiter 15 und 19 weisen eine elektrische Länge von weniger als 180° auf. D.h., solange im Plasmabereich 14 noch kein Plasma gezündet wurde, wird die elektrische Eingangsimpedanz Zzu der Leitung 10 über das anschließende The line length of 10 between the contact point between 10 and 11 and the coil terminal of 13a can be almost arbitrary, since the characteristic impedance is also in the range of the supply line Zzu. The inner conductors 15 and 19 have an electrical length of less than 180 °. That is, as long as no plasma has been ignited in the plasma region 14, the electrical input impedance Z to the line 10 via the subsequent
Netzwerk aus 13a, 15, 13b und 19 in eine sehr hochohmige Impedanz (nahezu Leerlauf) an den Punkt 14 transformiert. Network of 13a, 15, 13b and 19 transformed into a very high impedance (almost no load) to the point 14.
[0039] Der in Fig. 1 dargestellte Aufbau weist somit hinter der Einkopplung der The structure shown in Fig. 1 thus has behind the coupling of
Mikrowellenenergie über den Steckverbinder (12, 18) ein Leitungssegment bis zur Spule 13a auf. Danach folgt eine Mikrowellenschaltung mit einer dreistufigen Impedanztransformation. Die beiden ersten Stufen (13a und 15 wie auch 13b und Hälfte von 19) werden auch als Spartransformatoren bezeichnet. Bei der dritten Stufe (Hälfte von 19 und Endkapazität) handelt es sich um einen Gamma-Transformator. Microwave energy via the connector (12, 18) a line segment to the coil 13 a on. This is followed by a microwave circuit with a three-stage impedance transformation. The first two stages (13a and 15 as well as 13b and half of 19) are also referred to as autotransformers. The third stage (half of 19 and final capacity) is a gamma transformer.
[0040] Das gesamte innere Netzwerk (aus schaltungstechnischer Sicht) aus The entire inner network (from a circuit engineering point of view)
Einkoppeleinheit und Transformationsstufen ist ebenfalls aus Figur 2 ersichtlich und kann im Weiteren als Betriebseinheit des Jets bezeichnet werden. Coupling unit and transformation stages can also be seen from Figure 2 and can be referred to hereinafter as the operating unit of the jet.
[0041] Zündung: Diese drei Transformatoren werden bei der Zündfrequenz so ausgelegt, dass die Impedanz von Zzu in mehreren Stufen in den hohen kOhm- oder noch besser in den MOhm-Bereich transformiert wird. Da die eingespeiste Leistung P in dieser Schaltung sehr wenig gedämpft wird, liegt an der Spitze weiterhin nahezu die gleiche Leistung wie am Eingang an. Jedoch wird durch die hohe Endimpedanz Zend die Spannung Uend an der Jetspitze aufgrund des Zusammenhanges: Ignition: These three transformers are designed at the ignition frequency so that the impedance of Zzu is transformed in several stages in the high kOhm or even better in the MOhm range. Since the injected power P is very little attenuated in this circuit, remains at the top almost the same power as at the entrance. However, due to the high end impedance Zend, the voltage Uend at the jet tip becomes due to the relationship:
Uend = ( P Zend) (1 ) sehr hoch (oft im kV-Bereich). Durch diese hohe Spannung und die zugehörigen sehr hohen elektrischen Feldstärken wird die Ionisation des Gases ausgelöst. Wird durch die Kanüle (u.a.) ein Edelgas geleitet, so wird bevorzugt nur dieses ionisiert. In diesem Fall ergibt sich ein schlanker Plasmastrahl mit sehr hoher Energiedichte. Wird Luft oder ein ähnliches Gas (z.B. reiner Stickstoff) oder gar kein Gas durch die Kanüle geleitet, so ergibt sich ein relativ breites Plasma, das sich bei nicht vorhandenem Gasfluss als Kugel bildet. Uend = (P Zend) (1) very high (often in the kV range). This high voltage and the associated very high electric field strengths trigger the ionization of the gas. If a noble gas is passed through the cannula (inter alia), then preferably only this is ionized. In this case, a slender plasma jet with very high energy density results. When air or a similar gas (e.g., pure nitrogen) or no gas is passed through the cannula, there is a relatively broad plasma that forms as a ball when there is no gas flow.
[0042] Betrieb: Nachdem die Zündung erfolgte muss auf eine andere Frequenz Operation: After the ignition has been made to a different frequency
umgeschaltet werden, die für die Betriebsbedingung ausgelegt ist. Das Plasma weist die Fusspunktimpedanz von Zin auf. Die Transformatoren müssen nun so ausgelegt werden, dass die Impedanz von Zzu auf die von Zin transformiert wird. In diesem Betriebsfall wird die Plasmagröße maximal und werden die Verluste im SF-Jet minimal. be switched, which is designed for the operating condition. The plasma has the Footpoint impedance of Zin on. The transformers now need to be designed to transform Zzu's impedance to that of Zin. In this case, the plasma size is maximum and the losses in the SF jet are minimal.
[0043] Der SF-Jet ist gegenüber den zuvor bekannten Kanülenjets dadurch einzigartig, da die Kanüle gerade durch den Jet geht. Diese Konstruktion entspricht einer, dem Stand der Technik gegenüber, abgeänderten Ersatzschaltung. Sie erlaubt u.a. Keramik- oder The SF jet is unique in comparison to the previously known cannula jets in that the cannula passes straight through the jet. This construction corresponds to a spare circuit modified from the prior art. It allows u.a. Ceramic or
Glasröhrchen in die Kanüle einzuführen um eine Reaktion oder Reibung zwischen dem im Inneren durch geführten Material (fest, pulverförmig, flüssig oder gasförmig) und den äußeren (i.d.R.) metallischen Kanülenrohr zu verhindern. Introduce glass tubes into the cannula to prevent reaction or friction between the inside material (solid, powder, liquid or gaseous) and the outside (i.d.R.) metallic cannula tube.
[0044] Zur Realisierung eines Strahlers gibt es eine zweite Gaszuleitung 17, die For the realization of a radiator, there is a second gas supply line 17, the
hauptsächlich zur Kühlung des Jets dient, aber auch zur Erzeugung einer mainly for cooling the jet, but also for generating a
Schutzgasatmosphäre eingesetzt werden kann. Möchte man nur Zünden oder den Jet im Pulsbetrieb betreiben, dann kann diese Zuleitung entfallen. In diesem Fall kann auch der gesamte Innenraum oder nur ein Teil mittels eines Dielektrikums gefüllt sein, vorzugsweise eines druckdichten Dielektrikums im Kopfbereich. Inert gas atmosphere can be used. If you only want to ignite or operate the jet in pulsed mode, then this supply line can be omitted. In this case, the entire interior or only a part may be filled by means of a dielectric, preferably a pressure-tight dielectric in the head region.
[0045] Die Induktivitäten 13a und 13b sind durch dünne Drähte zwischen dem Innenleiter und der Masse (Äußeres Gehäuse 16) realisiert. The inductors 13a and 13b are realized by thin wires between the inner conductor and the ground (outer case 16).
[0046] Beim erfindungsgemässen Plasmajet lässt sich die Kanüle aufgrund der geraden Bauform sehr einfach reinigen. Verstopfungen können aufgrund der Bauform ohne In the case of the plasma jet according to the invention, the cannula can be cleaned very simply due to the straight design. Blockages can be due to the design without
Rundungen und Übergänge leicht verhindert warden. Zugeschmolzene Kanülen können einfach wieder aufgebohrt werden. Rounding and transitions are easily prevented. Remelted cannulas are easy to ream.
[0047] Alternativ zu den hier dargestellten Impedanztransformatoren als Gamma- und Spartransformatoren können im HF-Bereich auch Impedanztransformatoren mittels As an alternative to the impedance transformers shown here as gamma and autotransformers, impedance transformers can also be used in the HF range
Resonatoren, diversen Filtern, Lambda/4-Leitungen, getaperte Leitungen wie auch konzentrierte Bauelemente eingesetzt werden. Resonators, various filters, lambda / 4-lines, taped lines as well as concentrated components can be used.
[0048] Wie aus obiger Beschreibung ersichtlich, lassen sich die erfindungsgemässen Plasmajets leicht für die Oberflächenbehandlung mit Pulvern, die durch das Kanülenrohr geführt werden können, einsetzen. Zudem können auch dünne Drähte, alternativ zu Pulvern, als Zuführ- oder Behandlungsmaterial, z.B. zum Aufschmelzen, Schweissen oder Löten, eingesetzt werden. As can be seen from the above description, the Plasmajets invention can be easily used for the surface treatment with powders that can be passed through the cannula tube. In addition, thin wires, as an alternative to powders, may also be used as delivery or treatment material, e.g. for melting, welding or soldering.
[0049] Insbesondere können auch starre Drähte sowie Fasern, wie z.B. Glasfasern oder Carbonfasern, oder Partikel durch das gerade Kanülenrohr geleitet werden, die dann durch den durchquerten Plasmastrahl behandelt werden können, z.B. ionisiert, gereinigt, stabilisiert, carbonisiert usw. In particular, rigid wires and fibers such as glass fibers or carbon fibers, or particles can be passed through the straight cannula tube, which then by the traversed plasma jet can be treated, eg ionised, cleaned, stabilized, carbonized etc.
[0050] Als Variante, kann ein dielektrisches Material, z.B. Glas oder Keramik, vorzugsweise als Rohr geformt, in das Kanülenrohr eingebracht werden, wobei das Dielektrikum zur Isolation zwischen Prozessmaterial und dem metallischen Kanülenrohr dient, das als Elektrode fungiert. As a variant, a dielectric material, e.g. Glass or ceramic, preferably formed as a tube, are introduced into the cannula tube, wherein the dielectric is used for insulation between the process material and the metallic cannula tube, which acts as an electrode.

Claims

Patentansprüche claims
1. Atmosphärenplasmajet durch ein Hochfrequenzsignal im MHz- oder GHz-Bereich betreibbar umfassend 1. Atmosphärenplasmajet by a high-frequency signal in the MHz or GHz range operable comprehensive
einen metallischen im Wesentlichen rohrförmigen Aussenleiter (16), der an einem Ende (20) verschlossenen und am entgegengesetzten Ende (14) zur Plasma- Generation offen ist,  a metallic substantially tubular outer conductor (16) which is closed at one end (20) and open at the opposite end (14) for plasma generation,
ein Kanülenrohr (10,15,18) als Elektrode zur Plasma-Generation, wobei das Kanülenrohr (10,15,18) den Aussenleiter (16) im Wesentlichen gerade von einem Ende (20) zum anderen (14) durchläuft und das verschlossene Ende (20) einen Kanülenrohreingang aufweist,  a cannula tube (10,15,18) as an electrode for plasma generation, wherein the cannula tube (10,15,18) passes through the outer conductor (16) substantially straight from one end (20) to the other (14) and the closed end (20) has a cannula tube entrance,
ein koaxiales Leitungssystem (12,18) konfiguriert ein Hochfrequenzsignal im Mhz- oder Ghz-Bereich seitlich zu zuführen  a coaxial line system (12, 18) configured to supply a high frequency signal in the Mhz or Ghz range laterally
wobei das Kanülenrohr (10,15,19) am verschlossenen Ende (20) des Aussenleiters (16) elektrisch leitend damit verbunden ist  wherein the cannula tube (10,15,19) at the closed end (20) of the outer conductor (16) is electrically conductively connected thereto
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
das Kanülenrohr (10,15,19) dahinter mit einer Hochfrequenzsignalquelle direkt metallisch und elektrisch verbunden ist (12,18), wobei hiermit ein lambda/4- Transformator (Koaxialleiter mit einer Länge von ungefähr 90 Grad) gebildet wird, das Kanülenrohr (10,15,19) weiterhin, zwischen Hochfrequenzsignalquellen- verbindung (12,18) und offenem Aussenleiterende (14) durch mindestens eine Induktivität (13a, 13b) mit dem Aussenleiter (16) verbunden ist und somit mindestens einen Impedanztransformator bildet  the cannula tube (10, 15, 19) behind it is directly metallically and electrically connected to a high-frequency signal source (12, 18), thereby forming a lambda / 4 transformer (coaxial conductor with a length of approximately 90 degrees), the cannula tube (10 , 15, 19), is connected between the high frequency signal source connection (12, 18) and the open outer conductor end (14) by at least one inductance (13a, 13b) with the outer conductor (16) and thus forms at least one impedance transformer
wobei ein weiterer Impedanztransformator durch die Endkapazität zwischen Kanülenrohrende (19) und Aussenleiter (16) an der Öffnung des offenen  wherein another impedance transformer through the end capacity between cannula tube end (19) and outer conductor (16) at the opening of the open
Aussenleiterendes (14) gebildet wird.  Outside conductor end (14) is formed.
2. Atmosphärenplasmajet nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das 2. Atmosphärenplasmajet according to claim 1, characterized in that the
Kanülenrohr (10,15,19) weiterhin, zwischen der mindestens einen Induktivität (13a) und dem offenen Aussenleiterende (14) durch mindestens eine weitere Induktivität (13b) mit dem Aussenleiter (16) verbunden ist und somit einen weiteren  Further, the hypotube (10, 15, 19) is connected between the at least one inductance (13a) and the open outer conductor end (14) by at least one further inductance (13b) with the outer conductor (16) and thus another
Impedanztransformator bildet. Impedanztransformator forms.
3. Atmosphärenplasmajet nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass das Kanülenrohr (10,15,19) hinter dem Anschluss der jeweiligen Induktivität als 3. Atmosphärenplasmajet according to claim 1 or 2, characterized in that the cannula tube (10,15,19) behind the connection of the respective inductance as
Innenleiter einer hochohmigen Koaxialleitung ausgeführt ist.  Inner conductor of a high-impedance coaxial line is executed.
4. Atmosphärenplasmajet nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Länge des Kanülenrohrs bei mittlerer Arbeitsfrequenz im Bereich von ca. 20 bis 70 MHz zwischen zwei Induktivitäten ungefähr 90 Grad beträgt. 4. Atmosphärenplasmajet according to one of claims 1 to 3, characterized in that the electrical length of the cannula tube at an average operating frequency in the range of about 20 to 70 MHz between two inductors is approximately 90 degrees.
5. Atmosphärenplasmajet nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch 5. Atmosphärenplasmajet according to one of the preceding claims characterized
gekennzeichnet, dass ein dielektrisches Rohr, vorzugsweise ein Keramik- oder Glasrohr, im Kanülenrohr (10,15,19) angebracht ist.  in that a dielectric tube, preferably a ceramic or glass tube, is mounted in the cannula tube (10, 15, 19).
6. Atmosphärenplasmajet nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch 6. Atmosphärenplasmajet according to one of the preceding claims characterized
gekennzeichnet, dass der Aussenleiter (16) ein Verbindungsstück (17) für eine Gaszuleitung zur Kühlung des Jets oder Bereitstellung einer Schutzgasatmosphäre aufweist.  characterized in that the outer conductor (16) has a connecting piece (17) for a gas supply line for cooling the jet or providing a protective gas atmosphere.
7. Atmosphärenplasmajet nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum des Aussenleiters gar nicht oder teilweise mit Dielektrikum, gefüllt ist. 7. Atmosphärenplasmajet according to one of claims 1 to 6, characterized in that the interior of the outer conductor is not or at least partially filled with dielectric.
8. Atmosphärenplasmajet nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum des Aussenleiters gar nicht, ganz oder teilweise mit 8. Atmosphärenplasmajet according to one of claims 1 to 6, characterized in that the interior of the outer conductor not at all, in whole or in part with
Dielektrikum, vorzugsweise druckdichtem Dielektrikum im Kopfbereich (14) gefüllt ist.  Dielectric, preferably pressure-tight dielectric in the head region (14) is filled.
9. Verwendung eines Hochfrequenz-Plasmajets mit im Wesentlichen geradem 9. Using a high-frequency Plasmajets with substantially straight
Kanülenrohr als Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zum Schneiden oder Verkleben von Werkstücken oder Behandeln oder Beschichten von  Needle tube as electrode according to one of claims 1 to 8 for cutting or bonding workpieces or treating or coating
Werkstückoberflächen.  Workpiece surfaces.
10. Verwendung nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, dass Behandlungs- oder Beschichtungsmaterial durch das Kanülenrohr in den Plasmastrahl geführt wird. 10. Use according to claim 9, characterized in that treatment or coating material is passed through the cannula tube in the plasma jet.
11. Verfahren zum Plasma-Behandeln oder -Beschichten von pulver- oder partikel-, faser-, draht- oder rohrförmigen Objekten mit geringem Querschnitt, dadurch gekennzeichnet, dass man die genannten Objekte durch ein geradliniges als Elektrode ausgeführtes Kanülenrohr eines Plasmajets nach einem der Ansprüche 1 bis 8 führt, wobei die genannten Objekte durch den Plasmastrahl hindurch geleitet und somit behandelt oder beschichtet werden. 11. A method for plasma treatment or coating of powder or particle, fiber, wire or tubular objects with a small cross-section, characterized in that said objects by a rectilinear designed as an electrode cannula tube of a Plasmajets according to any one of claims 1 to 8, wherein said objects are passed through the plasma jet and thus treated or coated.
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