JP5404039B2 - 大気圧プラズマを生成する装置 - Google Patents

Description

本発明は、第１に請求項１の上位概念に記載の大気圧プラズマを生成する装置に関する。

大気圧下で、場合によってはより高い圧力でも生成され得るプラズマが、本発明の意味での大気圧プラズマと呼ばれる。大気圧プラズマを生成する装置の場合、ポンプ等のような真空装置が省略される。それ故にこのような装置は、低圧プラズマ又は低温プラズマを生成する装置に比べて基本的に簡単な構造を有する。

本発明は、特に基板を加工するために使用する大気圧プラズマを生成する装置に関する。この場合、特に２次元又は３次元の固体が、基板と解される。この固体の表面が、場合によっては特定の加工深さまで加工され、例えばコーティングされ、活性化され、洗浄され、変更されるか又はその他に処理され得る。しかし、例えば処理すべきガス流も、例えば洗浄すべき排気ガスが、本特許出願の意味での基板と解される。

大気圧プラズマは、一般に１００℃未満のガス温度によるいわゆる「冷たい」非熱プラズマ及びより高いガス温度による熱プラズマと区別することができる。本発明は、特に非熱プラズマに関する。この非熱プラズマには、ガス温度が室温の範囲内にあるか又は室温を僅かしか超えないという利点がある。基板に対するプラズマのより長いホールドアップタイムも可能である。そして、基板の表面又は基板自体が、破損されることなしに、例えば薄いポリマー膜のような非常に傷付きやすい基板も、このプラズマによってより長く処理され得る。

例えば米国特許第５，６３７，２７９号号明細書から公知であるようなバリア放電の場合でも、例えば本出願人のドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２ ０３ ５４３号明細書から公知であるような大気圧グロー放電プラズマを生成する装置の場合でも、動作ガスを電離するために必要な高電圧が、励起電極から分離された外部の高電圧電源によって供給される。この高電圧電源は、強磁性体の変圧器を有する。この変圧器は、比較的小さい交流電圧から、最も簡単な場合は２３０Ｖ／５０Ｈｚの電源から１〜１５ｋＶの範囲内の高電圧を生成する。例えば希ガス，酸素，窒素又は空気が、動作ガスとして考えられる。高電圧電源で生成された高電圧が、絶縁電線を通じて電極に供給される。基本的には、このような強磁性体の変圧器の重量，この変圧器の大きさ及びイオンを生成するフィラメント（の部分放電）の形成時に発生する電気パルスが変圧器を通じて電源に帰還されるという事実が、この変圧器によって大気圧プラズマを生成するこの公知の装置の場合の欠点である。確かにこの欠点は、絶縁変圧器によって抑制され得るものの、追加の経費を必要とする。さらに電気安全性の理由から及び電磁的な影響から保護するため、電線を電極に対して絶縁することが必要である。このことは、技術経費をさらに上げる。さらに、高い変換損失及び伝達損失が発生する。

必要な高電圧を制御された圧電変換器（ＰＴ）によって生成することが、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０１ ２９ ０４１号明細書から公知である。その結果、構造が遥かによりコンパクトである。この解決手段は、知られている圧電効果に基づく。この場合、バルク状の圧電セラミックが、機械的な変形時に電圧を出力する；この電圧は、技術的には例えば点弧装置で消費される。この圧電変換器の原理は、共振で動作する圧電セラミックが共振点で動作する低電圧の交流電圧をこの圧電セラミックの１次領域に印加することによって振動し、他方ではこれらの生成された機械的な振動がこの圧電セラミックの他方の端部、いわゆる２次領域で再び高電圧の交流電圧に変換される点にある。このドイツ連邦共和国特許出願公開第１０１ ２９ ０４１号明細書中で説明されている解決手段の場合、圧電変換器は、独立した部品である。すなわち生成された高電圧が、既に説明した絶縁電線を通じて電極に供給される。

プラズマを使用してオゾンを生成するため、同時に高電圧電極の機能を請け負う圧電変換器を使用して高電圧を生成することが、刊行物（Ｋ． Ｔｅｒａｎｉｓｈｉ， Ｓ． Ｓｕｚｕｋｉ， Ｈ． Ｉｔｏｈ： ‘Ｈｉｇｈ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｏｚｏｎ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｂｙ ａ Ｃｏｍｐａｃｔ Ｏｚｏｎｉｓｅｒ Ｕｓｉｎｇ Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｔｒａｎｓｆｏｍｅｒ’， Ｃｈｉｂａ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）以下では伊藤氏の刊行物、から既に公知である。このため、扁平で一般的ないわゆる「ローゼンタイプ」のＰＴが使用される。圧電材から成る装置が、ローゼンタイプのＰＴとして挙げられる。この装置は、主に扁平で長手方向に伸ばされた直方体の形を有する。直方体は、１次領域と２次領域とに区分されている。２つの電極が、１次領域に設けられている。これらの電極は、材料領域の厚さによってプリセットされている間隔で離れている。１次領域が、低電圧の交流電圧、すなわち特に５００Ｖ未満の振幅を有する交流電圧を印加することによって振動する。これらの振動は、１次領域から２次領域に伝達される。２次領域が、この２次領域の縦延在部分に沿って延在する所定の分極方向を有するので、電場つまり電位差が、２次領域の縦方向に沿って形成される。

ローゼンタイプＰＴは、１次領域内では特に横方向に分極していて、２次領域内では特に縦方向に分極している。

伊藤氏の刊行物による装置の場合、その所定の構造様式に起因して小さい隙間内の平面放電だけが可能である。酸素が、２次領域の横側に沿って、つまり外部から冷却ハウジングによって包囲されている環状空間内に送られる。オゾンの生成を超えた使用は、伊藤氏の刊行物に記されている装置によっては実現不可能である。オゾン生成自体は、伊藤氏の刊行物に記載の装置によっては特に効率が良くない。さらに伊藤氏の刊行物に記載の装置には、その用途が非常に限定されるという別の欠点がある：第一に場の制御が不可能である。さらに、プラズマ放電の場所的又は空間的な制御を不可能にする寄生放電が、異なる場所で発生する。さらにスケーリングが、機械的な理由から不可能である。広い面積の使用の可能性は排除される。この説明した装置は、プラズマが着火管から出て、プラズマ生成装置の輪郭からはみ出る「プラズマジェット」の技術に対しても適さない。
米国特許第５，６３７，２７９号号明細書 ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２ ０３ ５４３号明細書 ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０１ ２９ ０４１号明細書 Ｋ． Ｔｅｒａｎｉｓｈｉ， Ｓ． Ｓｕｚｕｋｉ， Ｈ． Ｉｔｏｈ： ‘Ｈｉｇｈ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｏｚｏｎ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｂｙ ａ Ｃｏｍｐａｃｔ Ｏｚｏｎｉｓｅｒ Ｕｓｉｎｇ Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｔｒａｎｓｆｏｍｅｒ’， Ｃｈｉｂａ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ

本発明の課題は、説明した伊藤氏の刊行物中に記されているような請求項１の上位概念に記載の装置から出発して改善したプラズマ生成が可能になるように公知の装置を改良することにある。

本発明は、この課題を第一に請求項１の特徴、特に請求項１の特徴部分によって解決し、したがって２次領域が２つの部分領域を有し、これらの部分領域が長手方向に沿って正反対に分極されていることを特徴とする。

主に本発明の原理は、本発明の設備の場合に圧電材から成る変更した装置を提供することにある。この装置の場合、２次領域が、異なって分極している２つの異なる部分領域を有する。この場合、両部分領域が圧電材から成る単一の加工品の構成要素であることが、本発明の実施の形態で提唱されている。これらの部分領域は、後でさらに説明する分極方法の範囲内でいろいろに分極される。代わりに、両部分領域は、圧電材から成る別々の加工品から形成されてもよく、互いに隣接して、間隔をあけて又は密接して配置されてもよい。

両部分領域が、異なって分極する共通の加工品から成る場合、１つの共通の１次領域が、両部分領域に付設されていることが有利になり得る。この１次領域は、両電極に低電圧の交流電圧を印加することによって振動する。これらの振動が、２次領域の両部分領域に伝達する。電場が、両部分領域の表面に沿った正反対の分極方向に起因してこれらの両部分領域の表面に沿って生成される。この場合、最大の電位差及び最大の場の強さが、両部分領域間で発生する、つまり特に２次領域の自由端部の領域内で発生する、すなわち１次領域から離れた部分領域の端部の領域内で発生する。大気圧プラズマが、これらの自由端部の領域内で高効率に生成され得る。

本特許出願で意図する１次領域の印加（励起）は、低電圧の交流電圧が圧電材から成る装置の共振周波数に一致する周波数を有することを意味する。この共振周波数は、選択された圧電材に依存する、特に圧電材中の音速に依存し、かつ１次領域及び２次領域の幾何配置に依存する。一般的な共振周波数は、１０〜５００ＫＨｚの範囲内にある。１次領域の励起は、波長が共振波長のｎ倍又はｎ×０．５倍である周波数によっても可能である。励起モードが、ｎの選択に応じて異なる。

本発明の設備では、高い電場が、低電圧の交流電圧源によって事前に決めた場所又は事前に決めた領域で生成できて、そこでプラズマを生成する。すなわち、高電圧がそこで直接生成される。そこでは、プラズマが強い電場を必要とする。高い電圧を送るための特別に保護されたケーブル又は電線は省略できる。さらに、特にコンパクトで場所を節約する構造形態が実現可能である。

圧電セラミックス自体が、絶縁体である。したがって、２次領域の表面に沿った電圧差が検出されて測定され得る。例えば人の指が、２次領域の外面に触れた場合、電気ショックの危険がない程度の常に僅かな電荷しか流れない。したがって、従来の技術の既存の設備より低い安全要求を満たすだけでよい。０．９より大きい非常に高い効率が、本発明の設備によって実現可能である。構造上の観点から特に簡単な構造が、存在する「自然な」誘電バリアに起因して得られる。

本発明の好適な構成によれば、両部分領域が互いにほぼ平行に配置されている。このことは、特に効率の良いプラズマ生成を可能にする。

本発明の別の好適な構成によれば、１次領域の励起が、両部分領域間の電位差を長手方向に対して横方向に生成する。したがって、高い電場も両部分領域間の領域内で生成される、つまり特に両部分領域間の結合領域の近くで生成される。このことは、特にプラズマを２次領域の自由端部の領域内で生成させることを可能にし、そして多数の部分領域が直線に沿って又は平面に沿って配置されている場合に広面積のプラズマを生成することを基本的に可能にする。さらに、生成される場は、非常に正確に事前に決定され得る。

両部分領域間の電位差を長手方向に対して横方向に沿って生成することは、最大電位差が部分領域の自由端部の領域内に生じることを意味する。したがって、最大電場がそこに生成される。その結果、好ましいプラズマが、この領域内で発生する。

本発明の別の好適な構成の場合、両部分領域が互いに隣接して配置されている。このことは、非常にコンパクトな構造、両部分領域間の高い電位差の実現、すなわち高い電場の強さの実現を可能にする。

本発明の別の好適な構成の場合、２次領域の両部分領域が、異なって分極している１つの共通の加工品から形成され得るので、両部分領域が互いに密接している。この構成は、圧電材から成る装置の特に簡単な構造を可能にする。分極化及び対応する分極方法の実施は、本出願の後の箇所に説明されている。本発明のこの構成は、特にコンパクトで簡単な構造を可能にする。

本発明の別の好適な構成の場合、両部分領域が、異なる方向に分極している１つの共通の加工品から形成されている。このことは、特に簡単な構造を可能にする。

本発明の別の好適な構成によれば、１次領域及び２次領域が、少なくとも３つの異なる方向に分極している１つの共通の加工品から形成される。このことは、特に簡単でコンパクトな構造を可能にする。

本発明の別の好適な構成によれば、１次領域及び２次領域並びに／又は部分領域が、互いに固定されている複数の異なる加工品から形成されている。このことは、モジュール構造を可能にする。このモジュール構造は、例えば部分領域と１次領域とが最初に分離され、製造後に分極されることを可能にする。この場合、次いで初めて取り付けが実施される。この取り付けは、適切な結合手段によって、例えば適切な接着手段によって実施できる。この結合が、共振周波数を１次領域から２次領域に伝達させることを可能にすることが重要である。適切な結合手段が、従来の技術で公知である。

本発明の別の好適な構成によれば、両部分領域が互いに僅かに間隔をあけている。このことは、一方では両部分領域間の自由空間の提供を可能にする。この自由空間は、これらの部分領域を機械的に及び／又は電気的に遮断できる。この自由空間は、気体流路も提供できる。この気体流路は、一方ではプラズマ生成に好ましく影響し、他方ではプラズマを生成する処理ガスつまり動作ガスも提供できる。最終的に気体流路は、加工すべきガス状の基質も送ることができる。

さらに絶縁要素も、両部分領域間の存在する自由空間内に配置され得る。このような絶縁区間は、両部分領域を機械的に又は場合によっては電気的に遮断できる。その結果、高い電場つまり電位差が、予め設定した所定の領域だけに沿って生じる。このことは、精度を上げる。プラズマが生成される領域が、この精度で予め確定され得る。

本発明の別の好適な構成によれば、１つの固有の１次領域が、各部分領域に付設されている。このことは、第１の１次領域が第１部分領域に付設されていて、第２の１次領域が第２部分領域に付設されていることを意味する。これらの両１次領域はそれぞれ、少なくとも一対の接続電極を有する。その結果、交流電圧が、各１次領域に別々に印加される。このことは、少なくとも３つの電極が両１次領域に対して設けられていることを意味する。１つの電極が、両１次領域に共通に付設され得る。

両１次領域が、位相を同じくして又は１８０°移相して励起され、いずれにしても同位相に印加されることが非常に重要である。このことは、高い電場及び大きい電位差の効率の良い制御された生成を可能にする。

本発明の別の好適な構成の場合、多数の部分領域が、直線状に列を成して、特に長手方向に対して横に配置されている。部分領域のこのような列配置は、直線方向に任意の長さで延在する構造を可能にする。１つの固有の１次領域が、各部分領域に付設されている。その結果、１つの自由空間が、２つの部分領域間ごとに確保され得る。電極対の数は、部分領域の数に一致する。部分領域の分極方向が、列に沿って交互にできる。したがって、プラズマの生成が、２つの隣接した部分領域間ごとに、特にそれらの自由端部の領域内で可能である。

本発明の別の好適な構成の場合、多数の部分領域が、ラスター状の平面に沿って配置されている。このことは、特に広面積のプラズマ生成及びこれに応じて特に広面積の基板加工を可能にする。

さらに本発明は、請求項１９の上位概念に記載の大気圧プラズマを生成する設備に関する。

この発明は、同様に上述した伊藤氏の刊行物から出発する。この発明の課題は、同様に大気圧プラズマの生成を改良することにある。

この発明の課題は、請求項１９の特徴によって、特に請求項１９の特徴部分によって解決され、したがって２次領域が２つの別々の部分領域から形成されていて、これらの部分領域は同じ分極方向に沿って分極していること、１つの固有の１次領域が各部分領域に付設されていること、及び両１次領域が反転して配置されていることを特徴とする。こうして、これらの両１次領域の励起が、両部分領域間の電位差を長手方向に対して横方向に生成する。

この発明の原理は、請求項１に記載の設備の上述した機能を考察するのと同様に最も理解される。

請求項１によれば、２次領域の２つの反対方向に分極した部分領域が設けられている一方で、この発明は、同じ分極方向に沿って分極している２つの別々の部分領域を使用する。確かにこれらの部分領域は、反転して励起される。このことは、いろいろな方法で実施できる。両１次領域の反転した配置は、例えば両１次領域が同じ分極方向に沿って分極していて、１８０°移相し、しかし位相を揃えて、すなわち一定の位相で励起されることを意味する。代わりに、両１次領域が、正反対の分極方向に沿って分極していて、同位相に、すなわち移相なしに、移送を揃えて励起されてもよい。１次領域が同期するものの、１８０°移相して振動することが重要である。その結果、２次領域の別々の両部分領域が、同様に一定の位相で、しかし互いに正反対に振動する。これによって、大気圧プラズマの生成を促進する同様に高い電場の強さが、両部分領域間で生成される。

これらの両１次領域の反転した配置は、１次領域の分極方向の選択の説明した両形態，これに応じて付随する電極幾何配置及び付随する電圧供給線を有する。

別々の両部分領域及び、例えば同様に付随する両１次部分領域も、間隔があいていて、その間に特に気体流路の形態の自由空間又は絶縁体を有し得る。これらの両部分領域間の気体流路の場合、プラズマが、気体流路内でも生成できる。絶縁体が、両部分領域間に存在する場合、プラズマが、特に部分領域の自由な前面に生成する、特に結合面に沿ってつまり両部分領域間の境界面に沿って生成する。

本発明の好適な構成の場合、両１次領域が、一致する分極方向を有し、１８０°移相して励起可能である。移相した励起は、両１次領域が一定の位相で互いに励起され、この場合、１８０°の移相が提供されていることを意味する。これらの両１次領域は、この実施の形態の場合は同じ分極方向に沿って分極できる。

代わりに両１次領域は、正反対の分極方向を有し、位相を同じくして、すなわち移相なしに、位相を揃えて励起可能である。

本発明の好適な構成の場合、両１次領域の各々は、一対の電極を有する。このことは、各１次領域が別々の一対の電極を所持できることを意味する。代わりに、複数の電極のうちの１つの電極が両１次領域に共通に付設されていて、この電極がこれらの両１次領域間に配置されている配置も提供され得る。

それぞれの１次領域及び部分領域は、好ましくは１つの共通の加工品から形成されている。このことは、特に簡単な構造を可能にする。

両部分領域は、さらに好ましくは互いに僅かに間隔をあけて配置されている。このことは、絶縁要素を両部分領域間に配置すること及び気体流路を両部分領域間に配置することを可能にする。

本発明の好適な構成の場合、多数の部分領域が、直線状に列を成して、特に長手方向に対して横に配置されている。このことは、プラズマを生成する多数の領域を有する設備の構成を可能にする。その結果、全体で非常に広面積の基板加工が可能になる。

本発明の好適な構成の場合、付随する１次領域の反転が、部分領域の列に沿って交互する。このことは、多数の部分領域が例えば列に沿って密接し又は間隔をあけて配置されていて、全ての部分領域が同じ分極方向を有することを意味する。電位差を長手方向に対して横に生成できるようにするためには、個々の部分領域に付設されている１次領域が、同期するものの１８０°移相して振動する必要がある。このことは、２つずつの隣接した１次領域が互いに反転して配置されていることを意味する。同様にこのことは、２つの異なる代わりの構成によって実現され得る。第１の構成の場合、隣接した両１次領域が、同じ分極方向に沿って分極しているものの、１８０°移相して励起されている。第２の構成の場合、１次領域が、正反対の分極方向を有し、位相を同じくして、すなわち移相なしに、位相を揃えて励起される。

本発明の別の好適な構成の場合、多数の部分領域が、ラスター状の平面に沿って配置されている。これによって、特に広面積の基板加工が可能になる。本発明のこの構成の場合、付随する１次領域の反転が、第１方向に沿って及び第２方向に沿って交互に起きてもよい。したがって請求項２９及び３０に関して説明されている装置は、説明されている１次元の配置から２次元の配置に変更されている。

さらに本発明は、請求項３３の上位概念に記載の大気圧プラズマを生成する設備に関する。

同様にこの発明は、上述した伊藤氏の刊行物中に記されているような設備から出発する。

この発明の課題は、同様に改良し特に効率の良いプラズマ生成が可能になるように公知の装置をさらに改良することにある。

この発明の課題は、請求項３３に記載の特徴によって、特に特徴部分によって解決され、したがって別々の第２の１次領域及び長手方向に延在する別々の第２の２次領域を有する第２装置が設けられていること、これらの両２次領域が互いに平行にかつ長手方向に対して横に互いに間隔をあけて配置されていること、及びこれらの両２次領域がその間に長手方向に沿って延在する気体流路を形成することを特長とする。

主にこの発明の原理は、２つの２次領域を２次領域の長手方向に対して横方向に互いに間隔をあけて、しかし互いに平行に配置することにある。したがってこれらの両２次領域は、その間に長手方向に延在する気体流路を形成できる。別々の１次領域が、両２次領域に１つずつ付設されている。この気体流路は、好ましくは別々の両１次領域間を貫通している。

これらの両１次領域は、一定の位相で互いに位相を同じくし又は代わりに１８０°移相して励起される。このため、両１次領域の各々は、一対の電極を有する。低い交流電圧が、これらの電極に印加される。両１次領域は、同期励起される。このことは、両１次領域が同じ分極方向に沿って分極していて位相を揃えて、位相を同じくして又は１８０°移相して配置されている。代わりに１次領域は、異なる方向に沿って、特に正反対の方向に沿って分極されてもよい。

両２次領域間に生じる電場によって影響を受ける気体流が、これらの両２次領域間を貫流できることが重要である。これらの電場は、それぞれの２次領域の長手方向に沿って又はこの長手方向に対して横に及ぶ電位差に起因して生じ得る。主に電場線の空間分布は、２次領域がどのように分極しているかに依存する、すなわち２つの互いに対向する２次領域が同じ分極方向に沿って分極しているか又は正反対の分極方向に分極しているかに依存する。両方の構成が可能である。

２つの互いに対向する２次領域が設けられていることが、この発明の機能原理に対して重要である。その結果、電場の幾何学的分布が非常に正確に予め決定可能である。この場合、電場が重畳して増幅する。２次領域の両部分領域間の領域内のプラズマ生成が、付随する１次領域の同期励起によって及び互いに対向する２次領域に沿った電場の対応する同期生成によって促進される。

本発明の好適な実施形の場合、多数の２次領域が、直線状に列を成して配置されていて、その間に長手方向に延在する多数の気体流路を形成する。このことは、大容量又は広面積のプラズマの生成を可能にする。

本発明の別の構成によれば、多数の２次領域が、特にラスター状の平面に沿って配置されていて、その間に長手方向に延在する多数の気体流路を形成する。このとは、特に大容量の又は特に広面積のプラズマの生成及び同様に広面積又は大容量の基板の加工を可能にする。

さらに本発明は、請求項３６の上位概念に記載の大気圧プラズマを生成する設備に関する。この発明は、同様に前述した伊藤氏の刊行物から出発する。

この発明の課題は、プラズマの改良した生成が可能になるように公知の設備を改良することにある。

この発明の課題は、請求項３６に記載の特徴によって、特に請求項３６の特徴部分によって解決され、したがって２次領域が湾曲した内面を有し、この内面が、気体流路の内壁を形成することを特徴とする。

主にこの発明の原理は、２次領域を湾曲して形成することにある。この湾曲の結果、２次領域が、湾曲した内面を有する。この内面は、本発明にしたがって気体流路の内壁を提供する。したがって動作ガスつまり処理ガスが、２次領域の表面に直接沿って送られ得る。この場合、拡大された表面が、この湾曲に起因して得られる。したがってプラズマが、より大きい容積内で又はより広い表面に沿って生成され得る。つまり、ガスとプラズマとの間の改良された相互作用が実現され得る。湾曲した内面に沿って延在する電場線が、従来の技術と比べてプラズマの生成を促進する。

特にこの装置は、プラズマを生成する領域に対してガスを送るための独立した容器を完全に省略する可能性も提供する。電場線つまり交流電場に不利に影響する従来の技術で必要な容器は、この発明では不都合な影響を受けることなしに２次領域自体によって提供できる。

内面は、好ましくは湾曲線に沿って湾曲している。主にこの湾曲線は、２次領域の長手方向に沿って延在する。したがって気体流も、長手軸線に沿って送られ得る。特に、１次領域が放射状に分極している。このことは、１次領域内の分極方向が湾曲線に向かって指向するか又は湾曲線から離れるように指向することを意味する。

本発明の好適な構成によれば、湾曲した内面が、大気圧プラズマに対する境界面になる。したがって、独立した境界面が省略できる。

さらに本発明は、請求項３８の上位概念に記載の大気圧プラズマを生成する設備に関する。この発明は、同様に前述した伊藤氏の刊行物から出発する。

この発明の課題は、改良したプラズマ生成が可能になるように公知の設備を改良することにある。

この発明の課題は、請求項３８に記載の特徴によって、特に請求項３８の特徴部分によって解決され、したがって長手方向に延在して貫通している気体流路が２次領域内に配置されていること、及び２次領域が気体流路を完全に包囲することを特徴とする。

主にこの発明の原理は、２次領域が貫通開口部を有し、この貫通開口部が気体流路を形成する点にある。この２次領域は、気体流路を完全に包囲する。この２次領域は、プラズマジェット用の出口領域も提供できる。プラズマが、気体流路内に生成され得る。例えばガスの流速のような種々のパラメータに依存して、気体流路の出口の後方の流れ方向に沿ったプラズマも、気体流路内のプラズマにつなげてもよい。このため、出口領域がノズル状に形成されてもよい。

気体流路を提供するための独立した容器が完全に省略できることが、特に好ましい。２次領域内の貫通開口部の内壁が、気体流路の内壁を直接提供できる。したがって、設備の簡単な構造でプラズマを特に好ましく最適に生成することが可能になる。

本発明の好適な構成によれば、気体流路が、１次領域も貫通する。したがって、この発明の蜂の巣構造が可能になる。この蜂の巣構造は、理想的な場合は単一の加工品から製造され得る。以下に、このような蜂の巣構造の製造をさらに説明する。

気体流路が、１次領域も貫流する場合、この１次領域は特に放射状に分極する。このことは、１次領域内の分極方向が、気体流路の中心つまり中心線に向かって指向しているか又はこの中心線から離れるように指向している。

このような分極化は、電極が気体流路の内面及び気体流路の外面に取り付けられることによって可能な簡単な方法で実施できる。

本発明の好適な構成によれば、装置が、ほぼ管形に形成されている。このような構造は、特に簡単な構造を可能にする。

多数の対応する管形の装置が、例えば直線配置で又は平面に沿ってラスターに配置されて統合され得る。したがって、広面積又は大容量の蜂の巣状の構成も可能になる。

さらに本発明は、請求項４２の上位概念に記載の大気圧プラズマを生成する設備に関する。

この発明は、前述した伊藤氏の刊行物から出発する。

この発明の課題は、大気圧プラズマの改良した効率の良い生成を可能にすることにある。

この発明の課題は、請求項４２に記載の特徴によって、特に請求項４２の特徴部分によって解決され、したがって長手方向に延在し、貫通しそして互いに平行な多数の気体流路が、２次領域内に配置されていることを特徴とする。

主にこの発明の原理は、多数の気体流路を２次領域内に設けることにある。これらの気体流路は、２次領域の長手方向に延在する。その結果、気体も、電位差が生じる方向に沿って流れる。これらの気体流路は、２次領域を蜂の巣状に構成する。このことは、この発明の設備の特に簡単でコンパクトな構造及び特に大容量又は広面積のプラズマ生成を可能にする。

さらに本発明は、圧電材から成る加工品に関する。

さらに本発明は、前述した伊藤氏の刊行物から出発する。請求項１の上位概念に記載の加工品が、この刊行物中で説明されている。

この公知の設備から出発して、この発明の課題は、公知の加工品が、特に簡単に加工可能であり、大気圧プラズマを生成する設備で使用するために特に適するように、公知の加工品を改良することにある。

この発明の課題は、加工品が異なって分極化する少なくとも３つの区域を有することを特徴とする。

主にこの発明の原理は、加工品を異なって分極化する多数の区域に区分することにある。公知の加工品が、異なって分極化する２つだけの区域を有するのに対して、この発明によれば異なって分極化する少なくとも３つの区域が設けられている。したがって、第１分極方向に沿って分極している１次領域及び２つの部分領域を有する２次領域が提供され得る。これらの部分領域は、２次領域の長手方向に沿って、すなわち１次領域の分極方向に対して横に、確かに正反対の分極方向に沿って分極している。これによって、加工品の特に簡単な製造が可能になる。この加工品は、大気圧プラズマを生成する設備で使用され得る。

さらに本発明は、圧電材から成る一様な加工品を分極する方法に関する。

このような方法は、印刷物で公知でない。前述した伊藤氏の刊行物では、確かにローゼンタイプのＰＴから構成される加工品が記されている。加工品の分極が、ローゼンのＰＴを製造するために実施される。２つの電極が、このＰＴの１次領域に取り付けられる。分極が、第１分極方向に沿って実施される。このため、キロボルト範囲内の高い分極電圧が、両電極間に印加される。引き続き、これらの両電極が同電位にされ、第３電極が、２次領域の前面に取り付けられる。キロボルト範囲内の分極電圧が、この電極と既に上述した両固定電極との間に印加される。このことは、１次領域の分極方向に対して横の２次領域内の分極方向、すなわち２次領域の長手方向に沿った分極方向を実現する。

この発明の方法の場合、一様な加工品内で３つの異なる分極区域を生成することが可能になる。これによって、正反対の分極を有する２次領域の２つの部分領域から成る加工品が製造され得る。このことは、加工品の特に便利な分極を可能にする。

さらに本発明は、圧電材から成る一様な蜂の巣状の加工品を製造する方法に関する。このような方法は、平均的な従来の技術において本出願人に公知でない。

この発明の課題は、蜂の巣状の加工品が特に簡単に製造され得る方法を提供することにある。

したがって、加工品が押出法にしたがって製造されることが提唱されている。

したがって圧電材が、押出装置のノズルから出される。このノズル、すなわち圧電材用の排出装置は、製造すべき加工品の蜂の巣構造に対して相補的な逆蜂の巣構造を有する。この逆蜂の巣構造は、多数の孔（Ｄｏｒｎｅｎ）を有する。これによって、長手方向に延在する複数の貫通開口部を有する加工品が製造される。圧電材は、希望する長さに切断され得る。この場合、貫通開口部は、後に加工品の気体流路を提供できる。

電極を取り付けるため、切断された圧電材から成る蜂の巣構造が、長手方向に電極の浸漬槽内に浸漬され得る。これによって電極が、蜂の巣構造に取り付けられ得る。その後に、分極が実施され得る。２次領域が、第２の分極ステップで分極され得る。

貫通開口部は、任意の横断面、例えば正方形の横断面を有してもよい。

本発明のその他の利点を説明しなかった従属請求項及び図中に示された多数の実施の形態の以下の説明に基づいて説明する。

全体を１０で示した本発明のプラズマを生成する設備を、本発明の第１の実施の形態に関して最初に図１に基づいてその基本原理によって説明する。図中の説明では異なる実施の形態の場合も、同じか又は匹敵するか又は機能的に同じ部分は、分かりやすくするために同じ符号と同じ文字で、一部が小さい添え字で示されていることが、最初の特記事項である。

図１は、本発明の圧電材から成る装置１１を有する設備１０の第１の実施の形態を示す。圧電効果を呈する材料、例えばチタン酸ジルコン酸鉛のようなＰＸＥセラミックスが、圧電材として適切に考慮される。

装置１１は、例えば唯一の加工品から形成され得る。この加工品は、異なる分極の３つの区域１６ａ，１６ｂ，１６ｃに区分されている。これらの分極方向が、矢印Ｐで示されている。

高い分極電圧が印加されることによって、圧電材の１つの分極方向が生じる。その結果、この圧電材中のワイスの双極子の全てのドメインが、印加された電圧によってつまり電極の幾何配置によって定められるこの方向に整列する。それ故にこの分極方向は、印加されたこれらの両電極間の最短の幾何結合によって及びこれらの両電極の極性によって定められる。

図１によれば、装置１１は、１次区域１２つまりほぼ横方向Ｑに延在する分極方向Ｐを有する１次領域及び２次領域つまり長手方向Ｌに沿ってかつ反対方向に延在する複数の分極方向を有する２次領域を備える。

図１の装置１１は、例えば直方体の形を成してもよい。この直方体は、紙面に対して垂直に距離ｓに沿って延在し、この距離ｓは、例えば装置１１の幅ｄより大きい。

ほぼ板状の電極１７ａ及び１７ｂが、１次領域１２内で装置１１に対応して形成された側面Ｂ１及びＢ２に沿って取り付けられている。

これらの両電極１７ａ及び１７ｂは、電圧供給線１９ａ及び１９ｂを通じて電圧供給源１９に接続されている。この電圧供給源１９は、所定の周波数でかつ５００Ｖ未満の振幅の低電圧の交流電圧を発生する。

１次領域１２が、例えば１００ＫＨｚの所定の共振周波数によって印加される場合、この１次領域１２が、印加された交流電圧によって機械振動する。これらの機械振動は、電極１７ａ，１７ｂ間の１次領域１２の厚さｄを周期的に変化させる。これらの機械振動は、２次領域１３にも伝達される。

２次領域１３は、本発明の方法で２つの部分領域１４及び１５に区分されている。これらの部分領域１４及び１５は、相違する、つまり正反対の分極方向Ｐを有する。２次領域１３が同様に共振振動すると、この２次領域１３の長手方向Ｌの長さｌに沿った電場つまり電位差が変化する。

確かに最大電位差、すなわち最大の電場の強さが、両部分領域１４及び１５間の結合領域２１内、つまり特に２次領域１３の自由端部領域内で発生する。図１中に扁平に形成されたプラズマ雲によって示されているように、プラズマ２０が、この自由端部領域で生じる。

それ故に高効率の最大プラズマが、図１中に示されている装置によって生成され得る。

装置１１は、圧電変換器（ＰＴ）を提供し、低電圧源１９によって２次領域１３に沿って高電圧の電位差を生成することを可能にする。したがって、特にコンパクトでかつ簡単に構成された本発明の設備が実現され得る。

１次領域１２並びに両部分領域１４及び１５を有する２次領域１３がただ１つの加工品から形成され得ることが、図１に関して分かる。この加工品は、対応する分極電圧の印加及び適切な電極の配置に起因した異なる分極方向を有する３つの区域１６ａ，１６ｂ，１６ｃに区分され得る。

この代わりに、１次領域１２が、２次領域１３に連結されている別々の加工品から形成されてもよい。このことは、図１中に示されていない。最後に、２次領域１３の両部分領域１４及び１５を同様に互いに連結され得る異なる加工品から提供することが可能である。このことは、図１中に示されていない。つまり、図１の装置１１が１つ、２つ又は３つの異なる加工品から構成され得ることが分かる。

この点に関しては、１次領域１２が１つ又は多数の加工品から構成され得ることが分かる。図１は、２つの電極１２ａ及び１２ｂが１次領域１２に付設されている配置を示す。しかし１次領域は、多数の部分領域に区分されてもよい。この場合、交流電圧が、多数の電極に印加され得る。このような層構造は後でさらに説明する。

本発明の設備１０の機能原理を図２に基づいてさらに説明する。ここでは、１次領域１２及び両部分領域１４及び１５を有する２次領域１３がそれぞれ、別々の要素から構成されている。例えば接着剤のような適切な接合剤が、境界層２２ａ，２２ｂの領域内に存在する。このような接合剤は、十分な機械的な接合を実現し、機械的な振動を１次領域１２から２次領域１３に伝達することに特に寄与する。

図２は、１次領域１２が異なる分極方向Ｐ１，Ｐ２又はＰ３に沿って分極され得ることを示す。この場合、図２の分極方向Ｐ１は、図１の分極方向Ｐに一致する。この場合、図２の設備の場合の電極は示されていない。この場合、分極方向Ｐ_１の方向は、ここでは重要でない。この代わりに１次領域１２が、分極方向Ｐ_２に沿って分極されてもよい。この場合には、複数の扁平な電極が、図２中に示された前側Ｖ及び図２中に示されなかった後側に配置される必要がある。その結果、電極の結合線が、分極方向Ｐ_２に相当する。

分極方向Ｐ_２に選択された分極が、同様に１次領域１２の機械的な共振振動を発生させ、これに応じて２次領域１３の機械振動を引き起こす。最終的にこの機械振動は、図２中にＥ矢印によって示された電場を発生させる。

分かりやすさのため図２中には、発生したプラズマが、装置１１の上面Ｆに示されている。

図２は、最後に完璧を期するために分極方向Ｐ３をさらに示す。この分極方向Ｐ３は、２次領域の分極方向Ｐに対してほぼ平行に延在する。電極を例えば１次領域１２の下端部の領域内及び１次領域１２の上端部の領域内に配置すると、１次領域１２を均質に印加することが可能である。確かにこのような構造形態は構造的に欠点があるものの、この発明の原理は実現可能である。

交流電場を印加することによって、１次領域１２又は後でさらに説明する１次領域をその都度全体的に振動させる必要があることが、図１及び２に関して分かる。このためには、互いに間隔をあけた２つの電極で十分である。これらの電極は、厚さ（Ｄ）の圧電材領域（１次領域）を挟んで包囲できる。この代わりに多数の平行な電極板が、１次領域１２の厚さつまり幅Ｄに沿って配置されてもよい。その結果、後でさらに別の実施の形態で説明するように、層構造が形成される。この層構造は、構造上第一により複雑であるものの、実現可能な高電圧に対する印加される低電圧の伝達比が改善される利点がある。２つより多い電極を全体的に均一に振動させなければならない１次領域に配置する場合、電極の適切な接続つまり１次領域の区域の分極方向の適切な順序が必要である。このことは、後でさらに詳しく説明する。

図３は、図１に匹敵する本発明の設備の別の実施の形態を示す。この実施の形態の場合の本発明の設備１０は、装置１１を有する。この装置１１は、２つの別々の１次領域１２ａ及び１２ｂ並びに正反対に分極した２つの空間的に分離された部分領域１４及び１５を有する。図３の実施の形態の場合、絶縁要素２３が、２次領域１３の両部分領域１４及び１５の間に存在する。この場合、絶縁要素は、機械的及び／又は電気的な絶縁要素でもよい。機械的な絶縁要素は、両部分領域１４及び１５の機械振動の少なくとも一部を互いに隔離できる。この電気絶縁要素２３は、両部分領域１４及び１５の互いに面した境界面の領域内の電場が不都合な効果を発生させず、プラズマ２０が装置１１の前部Ｆの領域内だけで生成されることに寄与できる。

両１次領域つまり１次領域１２ａ及び１２ｂはそれぞれ、一対の電極を有する。両１次領域１２ａ及び１２ｂが共通の電極１７ｂも有し得ることが、図３から明らかである。

３つの電極１７ａ，１７ｂ，１７ｃが、低電圧源１９に接続されていて、同位相につまり位相を同じくして印加される。すなわち、図３の実施の形態の場合の両１次領域１２ａ及び１２ｂによって形成された全体の１次領域１２は、図１の設備１０の１次領域に相当し、全体的に同期して振動する。図４は、本発明の設備１０の別の実施の形態を示す。この設備１０の場合、両１次領域１２ａ及び１２ｂ並びに２次領域１３の両部分領域１４及び１５が、自由空間２４によって完全に互いに分離されている。自由区間２４は、気体流路を提供する。適切な動作ガス又はキャリアガスが、この気体流路を長手方向Ｌに貫流できる。図４は、電場Ｅの形成を示す。これらの電場Ｅは、電位差を発生させ、プラズマが、これらの電位差に沿って生成できる。図４は、最大の電場の強さが両部分領域１４，１５の両前面Ｆ１及びＦ２間の領域内で発生することを示す。

図５は、多数の部分領域１４ａ，１４ｂ，１４ｃ及び１５ａ，１５ｂ，１５ｃ等が列状に配置されている装置１０を示す。したがって２次領域１３は、例えば直方体状に形成された部分領域１４ａ，１５ａ，１４ｂ，１５ｂ，１４ｃ，１５ｃの列配置から形成されている。

プラズマ雲２０ａが、異なって分極した２つずつの部分領域間で、例えば部分領域１４ａと１５ａとの間で発生する。１４で示された全ての部分領域は、第１分極方向に沿って分極し、１５で示された全ての部分領域は、正反対の分極方向に分極する。

１次領域１２は、多数の個々の１次領域に区分されている。例えば１４ａは、付随する１次領域１２ａを有する。この１次領域１２ａは、１次領域１２ａ１と正反対に分極した第２の１次領域１２ａ２とに区分されている。１次領域１２ａは、３つの電極１７ａ，１７ｂ及び１７ｃを有する。これらの電極１７ａ，１７ｂ及び１７ｃは、電圧供給線を通じて電源１９に接続されている。両１次領域１２ａ１及び１２ａ２は、同位相につまり位相を同じくして印加される。その結果、全ての１次領域１２が共振振動し、その振動が対応する部分領域１４ａに伝達され得る。別の１次領域１２ｂ及び図５中に示されたものの符号を付けなかった１次領域も、全て同期して振動する。その結果、上面Ｆの領域内で異なって分極し、互いに間隔をあけた２つずつの部分領域の間で、プラズマ雲２０ａ，２０ｂ，２０ｃが発生する。

図６は、矢印ＶＩから見た１次領域１２の幾何構造を明らかにし、１次領域１２が方向Ｓに沿って長く延在し、層構造の方式にしたがう多数の要素によって形成されていることを示す。１次領域（例えば、１２ａ１）はそれぞれ、板状の要素によって形成されていて、１つの電極が、２つずつの１次領域間に、例えば１次領域１２ａ１と１次領域１２ａ２との間に存在する。したがって、装置１０の上面Ｆのプラズマ雲２０ａ，２０ｂ，２０ｃが、同様に方向Ｓに沿って延在する。その結果、プラズマ雲のストリップ状のパターンが形成され得る。

図７は、２次領域１３の多数の部分領域１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ，１４ｆ，１４ｇ，１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ，１５ｆが平面に沿ってラスターの方式にしたがって配置されてもよいことを明らかにする。すなわち部分領域１４，１５の分極方向が、方向Ｓに沿って交互に起こり得る。図７中で選択された構成は、設備１０の上面Ｆを正面で示す。クローバ状に形成された多数のプラズマ雲２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄが発生することが明らかになる。

隣接した２つずつの部分領域、例えば部分領域１４ａ，１５ｃ又は部分領域１４ａ及び１５ａが、正反対の分極方向を有する。このことは、丸で囲まれたｘ及び丸で囲まれた点の符号によって示されている。すなわち隣接した部分領域の分極方向が、横方向Ｑ及び矢印Ｓの方向の双方で交互に起こる。

図７は、非常に広い面積のプラズマ生成、すなわち広い面積の基板加工が可能になることを示す。加工すべき基板が表面Ｆに沿って移動してもよいし、又は、設備１０が固定すべき基板に対して移動してもよい。

基本的に異なる幾何配置を、図８〜１５に基づいてプラズマを生成する本発明の装置の実施の形態によって説明する。

１次領域又は１次部分領域に沿って配置されている電極が、見やすさのために図８〜１５中に示されていないことをこの点に対して注記する。

図８は、１次領域１２を有する装置１１及び２次領域１３を示す。この２次領域１３は、多数の部分領域１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ，１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄに区分されている。これらの部分領域１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ，１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄは、棒状で三角形の複数の立体から形成されている。異なって分極した２つの部分領域間、例えば部分領域１４ａと部分領域１５ａとの間の境界面２２ｂの領域内ごとに、図８中に図示しなかったプラズマ雲が、前面で発生する。

図９の設備１０の別の構成の場合、１次領域１２及び２次領域１３がそれぞれ、多数の部分領域から形成されている。すなわち１次領域１２が、１次部分領域１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅから形成されていて、２次領域１３が、対応する２次部分領域１３ａ，１３ｂ，１３ｃ等から形成されている。この場合、９つの２次部分領域及び９つの１次領域が示されているものの、全ては示されていない。

隣接した部分領域１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１５ａ，１５ｃが、同様に反対方向に分極している。その結果、高い電場が、異なって分極した２つの部分領域１４ａ，１５ａ間ごとに発生し得る。気体流路２４が、２つの部分領域１４ａ，１５ａ間ごとに延在する。この気体流路２４は、長手方向Ｌに延在する。図９中に示された矢印Ｇが、気体流を示す。

全ての１次部分領域１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ等が、互いに一定の位相関係で、すなわち特に位相を同じくして印加される。その結果、部分領域１４ａ，１４ｂ，１４ｃと１５ａ，１５ｂ，１５ｃとの間の電場の生成を制御することができる。

図９は、プラズマが正反対に分極した２つの部分領域１５ａ，１４ｂ間で貫流する気体流を通過できることを明らかにする。プラズマは、部分領域１５ａ，１４ｂの前面の領域内だけに生成できるのではなくて、流路２４の領域内でも生成できる。このことは、気体流とプラズマとの改善された相互作用を可能にする。

図１０は、図８で示した本発明の設備１０の別の実施形を示す。この設備１０は、図８で示された幾何構造に比較的近い。２次領域１３の部分領域１４ａ，１５ａは、ここでは正方形の横断面を有するシリンダ状の複数の立体から形成されている。２次領域の２つずつの隣接した部分要素、例えば部分領域１４ａ及び１５ａ又は部分領域１５ａ及び１４ｂが、反対方向の分極方向を有する。その結果、図示しなかったプラズマ雲が、異なる分極方向の２つずつの部分領域間の境界面２２ｂの領域内で発生する。図１１は、本発明の設備１０の別の実施の形態を示す。この設備１０の場合、２つの別々のユニットが設けられている。これらのユニットはそれぞれ、１次領域１２及び２次領域を有する。第１ユニットは、棒状の立体の形態で形成されていて、したがって正方形の横断面を成す１次部分領域１２ａを有する。この横断面は、部分領域１４に沿って同じ横断面で延在する。第２ユニットは、正方形の横断面を有するシリンダ状の管の種類にしたがって形成されていて、第１ユニットを同心状に包囲する。第２ユニットに付随する放射状に分極する第２の１次部分領域１２ｂが、２次領域１３の部分領域１５の方向に延在する。この２次領域１３は、第２の１次部分領域１２ｂと同じ幾何構造を有する。

気体流路を形成するリング状の自由空間２４が、両１次部分領域１２ａ及び１２ｂとの間並びに両部分領域１４及び１５の間に存在する。プラズマが、気体流路２４内の両部分領域１４及び１５の間で発生できる。

両１次部分領域１２ａ及び１２ｂを有する１次領域１２が、同位相ですなわち同じ周期で印加される場合、両部分領域１４及び１５が正反対に分極している。その結果、プラズマが、部分領域１４の外面に沿ったつまり部分領域１５の内面に沿った気体流路２４の領域内で発生できる。

図１２は、本発明の設備１０の別の実施形を示す。この設備１０の場合、１次領域１２及び２次領域１３が、半径方向に互いに間隔をあけない同心状のリングから形成されている。正方形の横断面を有するほぼ棒状の立体が、中心に配置されている。この正方形の横断面は、１次部分領域１２ａを有し、２次部分領域１４ａの方向に延在する。１次部分領域１２ａは、第２の１次部分領域１２ｂによって同心状に包囲されている。この１次領域１２ｂは、２次領域の部分領域１５ａの方向に延在する。この場合、部分領域１５ｂは、部分領域１４ａに対して正反対の分極方向を有する。

最後に第３の１次部分領域１２ｃが設けられている。この１次部分領域１２ｃは、両１次部分領域１２ａ及び１２ｂを同心状に包囲する。２次領域１３の第３部分領域１４ｂが、部分領域１４ａと同じ分極方向を有する。

ほぼリング状のプラズマ雲が、図１２に対して後の前面Ｆの部分領域１４ａ，１５ｂ及び１４ｂの結合領域に沿って発生できる。

３つの同心状のリング１次部分領域１２ａ，１２ｂ及び１２ｃが、図１２中に示されたように設けられている場合、１つの管状の電極が、結合線２２ｂに沿ったリング領域１２ｃとリング領域１２ｂとの間に配置され得る。棒状の１次部分本体１２ａを被覆して包囲する絶縁体が、付随する結合線２２ｂに沿った１次部分領域１２ｂと１次部分領域１２ａとの間に配置され得る。この絶縁要素は、その内面上に例えば２つの板状の電極を有する。これらの電極は、互いに対向し、示された第１の分極方向ＰＰに作用する。このとき、リング領域１２ｅに付設された同様なもう１つの電極が、この絶縁要素のリング本体１２ｂに面した側面上に配置されてもよい。

この代わりに、１次領域１２の１２ｂで示された領域が絶縁区間から形成されていることが、図１２の幾何構造の場合に考えられる。このとき、１次領域１２は、絶縁体から分離された２つの１次部分領域１２ａ及び１２ｃだけを有する。

最後に１２ｂで示した１次部分領域は、省略してリング状の気体流路を形成してもよい。

図１３は、図１１に似ている本発明の設備１０の別の実施形を示す。この場合、図１１に比べて大きな違いは、１次部分領域１２ａが正方形の横断面を有するほぼ棒状でシリンダ状の立体から形成されているのではなくて、中心に開口部２５が設けられている中空のリング本体から形成されている点にある。この開口部２５は、同様に気体流路を形成できる。この図を観察する場合、２次領域１３が１次領域１２に対応する幾何構造を有することが明らかになる。

図１４は、本発明の設備の別の実施の形態を示す。この設備の場合、１次領域１２及び２次領域１３がそれぞれ、別々の部分領域から形成される。１次部分領域１２ａは、四角形の横断面を有する直方体の形を成し、２次領域１３の対応する部分領域１４ほ方向に延在する。１次部分領域１２ｂは、絶縁した横断面を有し、２次領域１３の部分領域１５の方向に延在する。気体流路として形成されている自由空間２４が、１次部分領域１２ａと１次部分領域１２ｂとの間並びに部分領域１４と部分領域１５との間に存在する。気体が、示された矢印Ｇの方向に流れる。部分領域１４及び１５は、長手方向Ｌに沿って正反対に分極している。

図１５は、図１４に似ている本発明の装置の別の実施形を示す。この場合、図１４と違って、絶縁要素２３が、直方体の両要素間の自由空間２４内に配置されている。この実施の形態は、図３の実施の形態に比較的似ている。

図１５中でも電極が１次領域１２内に示されていないことを注記する。絶縁区間の代わりに、電極が、両１次領域１２ａと１２ｂとの間に配置され得る。このとき、対応する対向電極が、１次部分領域１２ａ及び１２ｂの外面上に配置され得る。

図３の実施の形態と図１５の実施の形態とを組み合わせた種類による幾何配置も可能である。この配置の場合、絶縁区間２３は、両１次領域１２ａ及び１２ｂとの間に配置されている。この場合、電極が、絶縁区間２３の両外面上に１つずつ配置されている。

したがって上述した実施の形態の場合、１次部分領域が、同期する、すなわち共振して励起される。

以下に、本発明の設備１０の別の実施の形態を図１６に基づいて説明する。

設備１０は、低電圧の交流電圧によって共振励起可能な１次領域１２及びこれによって励起可能な高電圧を生成する２次領域１３を有する。２次領域１３は、２つの部分領域１４及び１５に区分されている。これらの部分領域１４及び１５は、同じ分極方向Ｐに分極されていて、絶縁要素２３が、両部分領域１４及び１５間に存在する。各部分領域１４，１５は、付随する１次部分領域１２ａ，１２ｂに振動接続されている。このことは、共振振動が１次領域１２ａ，１２ｂと２次領域１２の付随する部分領域１４，１５との間で伝達され得ることを意味する。第１の１次部分領域１２ａは、電極１７ａ及び対向する電極１７ｂを有する。第２の１次部分領域１２ｂは、電極１７ｃ及び先に既に説明した電極１７ｂを有する。両１次部分領域１２ａ及び１２ｂは、同じ分極方向Ｐに沿って分極している。図１６中に示された電極の接続に基づいて、同じ電位が、各時点に対して電極１７ａ又は１７ｃに印加される。したがって、両１次部分領域１２ａ及び１２ｂが、１８０°移相して印加される。したがって、両１次部分領域１２ａ及び１２ｂの配置は、逆位相に印加される。

両１次部分領域１２ａ及び１２ｂの説明した１８０°移相した又は位相シフトしている励起の結果、２次領域１３の部分領域１４及び１５が振動する。この場合、これらの部分領域１４，１５は均等に移相して振動する。したがって、最大電位差が、両部分領域１４及び１５の間の結合領域２１に沿って発生する。その結果、プラズマ２０が、設備１０の前面Ｆに沿って発生する。

絶縁要素２３は、両部分領域１４及び１５を互いに機械的にかつ電気的に分離するために使用される。

別の実施の形態で先に説明したように、単一の加工品から成る部分領域１４，１５及びこれに付随する１次部分領域１２ａ，１２ｂはそれぞれ、相違する分極によって形成され得るつまり互いに接合して固定された別々の加工品から製造され得る。図１６に示された配置の代わりに、両１次部分領域１２ａ，１２ｂに対して正反対の分極方向が提供されてもよい。この場合、同位相の励起が生じる。

図１７は、図１６の設備の機能原理を概略図で示す。この場合、両２次部分領域１４及び１５間に設けられている絶縁要素２３の代わりに、自由空間２４が存在する。この自由空間は、気体流路を提供できる。

１次領域１２ａ又は１２ｂに対して並設されている電極は、見易さのために示されていない。発生したプラズマも、見やすさのために省略した。

図１７は、１次部分領域が３つの分極方向Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３のうちのどの分極方向に沿って励起するかは重要でないことを明確に示す。したがって、両１次部分領域１２ａ及び１２ｂが、１８０°移相して同期励起する。

電場が、反転した励起によって形成される。これらの電場は、図１７中では示された電場線Ｅによって概略的に示されている。自由空間２４内に存在する磁場は、両１次部分領域１２ａ，１２ｂの同期励起によって最適に増幅され得る。

本発明の装置の別の一群の実施の形態を図１８〜２６に基づいて説明する。

図１８は、ほぼ直方体状の本発明の１次部分領域１２及び２次部分領域１３を有する装置１０を示す。１次部分領域１２内では、分極方向がＰＰで付記されていて、２次領域１３内では分極方向がＰＳで示されている。図１８は、１次領域が半径方向に分極していて、２次領域が長手方向Ｌに分極していることを明らかにしている。

中心の貫通開口部２４が、設備１０を貫通している。この貫通開口部２４は、設備１０の軸線方向の全長Ａ＝ｌ＋ａに沿って延在する。この貫通開口部２４は、気体流路を提供できる。この場合、気体が、矢印Ｇの方向に設備を貫流できる。

１次領域１２が、図１８中に示さなかった電極によって共振励起する場合、長手方向Ｌに沿った電位差に起因した電場が、２次領域１３の内面ＩＦに沿った貫通開口部２４の領域内で発生する。それ故にプラズマが、貫通路２４内で発生できる。１次領域を印加するために必要な電極が、１次領域１２の内面及び外面に存在する。

図１９は、図１８に似た配置を示す。この配置の場合、貫通路２４が、円い横断面を有する。この場合、１次部分領域１２及び２次領域１３を提供する装置１１が、シリンダ状でほぼ管形の立体によって形成されている。

図１８の実施の形態の場合と同様に、１次領域１２が、半径方向ＰＰに分極している。この場合、１次領域１２の内周面ＩＦに存在する電極及びこれに対向して１次部分領域１２の外面ＡＦに存在する図１９中に示さなかった電極が、設備１０を動作させるために設けられている。

図２０は、本発明の設備１０の別の実施の形態を明らかにしている。この設備１０の場合、装置１１は、横断面が正方形の直方体状に形成されている。この直方体は、同様に１次部分領域１２と２次領域１３とに区分されている。正方形の横断面の貫通路が、装置１１の長手方向に沿って貫通している。貫通路２４ａ，２４ｂ，２４ｃ等の各々が、１次領域１２内に図示しなかった１つの電極を有する。すなわちそれぞれの電極が、１次領域１２内の気体流路２４の内壁を形成する。１次領域１２は、示された分極矢印ＰＰに応じて分極している。２次領域１３は、分極方向ＰＳに沿って一様に分極している。

大気プラズマが、２次領域１３の貫通路２４ａ，２４ｂ，２４ｃ等内で長手方向Ｌに沿って発生する。

図２１は、図１９の設備を図１式に示す。本発明の設備１０のこの実施の形態の場合、装置１１が、管形で円シリンダ状の立方体から形成されている。この立方体の１次領域１２は、半径方向に分極していて、この立方体の２次領域１３は、長手方向Ｌに沿って分極している。図２１ａは、両電極１７ａ及び１７ｂが軸線方向に適切に短く保持されているほぼ管の形態で形成されていることを示す。図２１及び２１ａ中に示された電極１７ａ及び１７ｂは、大きく誇張して示されている。これらの電極は実際には非常に薄く、例えば数μｍだけで形成されていることが当業者に自明である。このことは、一般に本特許出願で示された全ての別の実施の形態に対しても成立する。

１次領域１２の内側の電極１７ｂ及び２次領域１３の内周面ＩＦが、気体流路２４の内壁を提供する。気体流が、矢印Ｇによって示されている。

大気圧プラズマ２０が、２次領域１３内で気体流路２４に沿って発生する。この大気圧プラズマ２０は、プラズマジェット２６の形態で２次領域１３の出口Ｍから噴出する。図２１から見て例えば設備１０の上面Ｆの上に設置する必要がある加工すべき基板が、プラズマジェット２６によって捕捉されて加工され得る。長手方向Ｌのプラズマジェット２６長さは、特に気体の流速に依存する。

図２２は、多数の管状の装置１１が列を成して又は図２３でさらに良く分かるように平面に沿ってラスター状に配置されている場合に、多数のプラズマジェット２６ａ，２６ｂ，２６ｃが生成可能であることを明らかにしている。図２２の横方向Ｑに延在する列配置の場合、プラズマジェット２６ａ，２６ｂ，２６ｃが重なるか又は近くに寄る時に、長く伸びた１本のプラズマストリップが生成され得る。設備１０の場合の装置１１ａ，１１ｂ，１１ｃが、図２３にしたがって平面に沿ってラスターに配置され延在する場合、平面的なプラズマ又は相前後して配置された任意の多数のプラズマジェットが生成され得る。

個々の１次部分領域１２ａ，１２ｂ，１２ｃが、同位相にすなわち位相を同じくして動作されることによって、図２２又は図２３のマルチジェット設備が動作する。装置１１ａの各内側電極は、隣接した装置１１ｂの外側電極を同時に提供する。すなわち、例えば装置１１ａの内側電極１７ａが、装置１１ｂの外側電極１７ａを同時に提供する。２次領域１３の部分領域１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄが、全て同じ分極方向Ｐに沿って分極している。設備１０の２つずつの隣接した１次部分領域１２ａ，１２ｂ，１２ｃが、反転して配置されている。すなわちこれらの１次部分領域１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、１８０°移相して動作する。この場合、例えば気体流路２４ａ及び２４ｂ間の内壁が、１次部分領域１２ａ及び１２ｂによって共通に形成されていることが注目される。第１の１次部分領域１２ａが、気体流路２４ａに割り当てられていて、第２の１次部分領域１２ｂが、気体流路２４ｂに割り当てられている。１次部分領域１２ａが、特定の振動時点に対して例えば放射状に内側に向かう最大運動を実施し、気体流路２４ａが、１次部分領域１２ａによって（仮にごく僅かでも）締め付けられている一方で、隣接した気体流路２４ｂは、同じ時点に対して放射状に（ごく僅かに）最大に拡大している。それ故に、気体流路２４ｂに属する１次部分領域１２ｂは、同程度に最大に拡大する。したがって両１次部分領域１２ａ，１２ｂは、丁度１８０°移相して励起されている。こうして、３つの装置１１ａ，１１ｂ，１１ｃの気体流路２４ａ，２４ｂ，２４ｃ内の電場が、２次領域１３に沿って発生する。

気体流路２４ａ，２４ｂの横断面は、列配置の場合は任意であり、例えば円形又は正方形の横断面から形成されてもよく、代わりにその他の任意の横断面から形成されてもよい。

図２３は、図２２の装置をラスターに拡張した装置を図２２の矢印ＸＸＩＩＩから見下ろして示す。各電極が、４つの隣接した電極によって包囲されていることが分かる。すなわち、例えば電極１７ａが、４つの電極１７ｅ，１７ｂ，１７ｄ及び１７ｆによって包囲されている。

図２３は、電極１７ａが正方形の横断面を有する気体流路２４を包囲することを示す。その他の横断面の形も可能であることは、当業者に自明である。

図２３ａは、図２２の装置をラスターに拡張した装置の正面図、すなわち図２２の矢印ＸＸＩＩＩａから見た図である。この正面図は、ラスター状に配置された多数のプラズマジェット２０ａ，２０ｂ，２０ｃが生成され得ることを明らかにしている。円内のＸの記号は、２次領域１３の蜂の巣状の構造の全体が同じ分極方向に沿って、すなわち長手方向Ｌに分極している。

図２４は、本発明の設備１０の別の実施の形態を示す。この設備１０の場合、装置１１が、１次領域１２及び２次領域１３を有する。この設備は、図１９中に示された装置にほぼ一致する。このため、繰り返しを避けるため、多くは詳細な説明に記載されている。特徴は、ここではほぼ四角形の横断面を有する気体流路２４にある。１次領域１２の分極方向は、図２４中にはＰＰで示されていて、２次領域１３の分極方向は、ＰＳで示されている。図２４は、１次領域１２がほぼ放射状に分極できることを示す。

図２５は、図２１に匹敵する本発明の装置の別の実施の形態を示す。図２５の設備１０は、図２１の装置と違って出口ノズル２７を有する。プラズマジェット２６の発生が、この出口ノズル２７によって有利に影響を受け得る。この設備は、この設備のその他の構造に関しては図２１の設備に一致する。このため、繰り返しを避けるため、先の説明を参照のこと。

図２６は、図２５に示した本発明の設備の別の実施の形態を示す。この場合、設備１０の出口Ｍの領域が僅かに変更されている。ここでは、図２５中に示された角領域Ｅが、除去されている。その結果、やっとこ形の配置が形成される。

本発明のプラズマ生成の物理原理を図２７及び２８に基づいてもう一度説明する。

図２７は、正方形の横断面を有する管形の立方体の断面の一部の概略図である。図２７は、図１８の設備の中心面に沿った縦断面図にほぼ一致する。この場合、図２７の気体流路２４は、図１８の気体流路と違ってほぼ正方形の横断面を有する。

この示された管形の立方体は、装置１１を大気圧プラズマを生成する設備１０の構成要素として形成する。この装置１１は、圧電材から成り、１次領域１２と２次領域１３とに区分されている。１次領域１２は、３つの分極方向Ｐ１，Ｐ２及びＰ３のうちの任意の１つの分極方向に沿って励起される。スリーブ状つまり管形の内側電極を１次領域１２の内周面ＩＦに取り付け、対応する外側電極を１次領域１２の外面ＡＦに取り付けできるようにするためには、半径方向の分極方向Ｐ１が特に選択される。図示しなかったその他の電極の結合構造の場合、１次領域１２を分極方向Ｐ２又はＰ３に沿って励起することも問題なく可能である。

結局は、１次領域１２の選択された分極方向次第である。それぞれの選択された分極方向、すなわち分極方向Ｐ１，Ｐ２又はＰ３はそれぞれ、図示しなかった電極に対応するただ１つの配置を伴う。１次領域１２が全体で共振励起し、その振動が長手方向に延在する所定の分極を伴う２次領域１３に伝達され得ることが適切である。

１次領域１２が共振励起すると、共振周波数にある振動が、２次流域１３に伝達される。その結果、電場が、長手方向Ｌに沿って広がる。気体が、気体流路２４を下から上に向かって貫流する。この場合、プラズマが、最も強い電場の領域内で発生する。気体流路２４の対向している側面が、振動する２次領域１３の材料領域によって包囲されていることによって、磁場の非常に好ましい幾何配置が実現され得る。この幾何配置は、プラズマの生成を促進する。

図２８の発明の別の実施形の場合、２次領域１３が異なって分極している。図２８は、同様にほぼ管形の要素の一部の概略図である。２次領域１３の図２８に対して左の部分領域１３は、分極方向Ｐ_ａに分極していて、２次領域１３の図２８に対して右の部分領域１５は、分極方向Ｐ_ｕに分極している。

２次領域１３の全体が、図２８の実施の形態の場合でも単一の加工品から形成され得るので、部分領域１４及び１５間の移行領域内の分極方向がどのようにして保持されるかをさらに説明する必要がある。これに対して、例えば、第１電極が領域Ｂ１内に配置され、正反対の極性を有する第２電極が加工品の分極中の領域Ｂ２内に配置されることによって、希望する分極が得られることを補足する。このとき、長手方向Ｌの分極は、生じた分極にしたがって領域Ｂ１内で最大であり、正反対の分極方向を有する領域Ｂ２内で最大である。分極が、領域Ｂ３内で減少し、領域Ｂ４内でほぼ零値に達するつまり分極の符号が反転する。したがって、最大の電位差、すなわち図２８中で示したように、最大の電場が、領域Ｂ１及びＢ２間の領域内で発生することが明らかになる。

図２７の装置は、特にプラズマを気体流路２４の内部空間内で生成するために使用するのに対して、図２８の装置は、好ましくはプラズマを気体流路２４の出口２４の領域内で生成するために使用可能である。

図２９は、図２７〜２８において１次領域１２の内面ＩＦに配置されている特別な構造をした電極１７ｃを示す。容易に分かるように、電極１７ｃは、２次領域１３に面した領域に多数の歯２８ａ，２８ｂ，２８ｃを有する。電場がここで適切に生じるので、これらの歯は、プラズマの速い点弧を促進できる。一般的に特に大きい場の強さが、これらの電極の縁部の領域内で実現可能である。これによって、プラズマがより速く又はより早く点弧され得る。

図３０は、本発明の設備１０の別の実施の形態を示す。この設備１０の場合、先の様々な配置のうちの１つの配置、例えば図２２の配置が、ハウジング２９内に配置されている。このハウジングは、図示しなかった気体槽に連結されている流入口３０を有する。このハウジング２９内では、大気圧に相当する外圧Ｐ_０より大きい圧力Ｐ_１が支配する。この圧力差は、図示した矢印Ｇによって明らかである所定の気体の流れを引き起こす。

図３０の設備１０は、多数の装置１１ａ，１１ｂ，１１ｃを有する。これらの装置は、図２１の設備のように列を成して又はラスター状に平面に沿って配置されている。ここでは、固有の気体流路２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄを１つずつ有する４つの装置１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄが例示的に示されている。各装置は、気体の流れ方向の上流に１次領域１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ及び気体の流れ方向の下流に２次領域１３を有する。プラズマジェットが、出口領域Ｍａ，Ｍｂ，Ｍｃ及びＭｄ内で発生する。

特に横の面での寄生放電も、図３０の設備によって阻止され得る。

図３１は、本発明の設備１０の別の実施の形態を示す。この設備１０の場合、傾斜した複数の層の層構造３１が設けられている。図３１は、第１層３１ａ，第２層３１ｂ，第３層３１ｃ及び第２層３１ｄを示す。これらの層の各々は、圧電材から成り、１次領域１２及び付随する２次領域１３を提供する。これらの２次領域１３はそれぞれ、長手方向Ｌにつまり長手方向Ｌに沿って分極している。正反対に分極している２つずつの互いに隣接した層が、２次領域１３の部分領域１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂを有する。

個々の層３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄの１次領域１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄが、２次領域１３の分極方向に対して横に分極している。各１次領域１２は、一対の電極１７ａ，１７ｂ；１７ｂ，１７ｃを有する。この場合、２つずつの互いに隣接した１次領域１２ａ，１２ｂが、１つの共通の電極（例えば、１７ｂ）を分割する。

全ての１次領域１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄが、一定の位相であるものの移相なしに位相を同じくして励起されることが重要である。これによって、特に強い電場が、２つの隣接した部分領域（１４ａ，１５ａ）の結合流域内ごとに設備の上面Ｆの結合領域に沿って生じる。これによって、図３１中に示されたプラズマ２０ａ，２０ｂ，２０ｃが、上面で生成され得る。

既に上述したように、発生すべき高電圧つまり場の強さが、２次領域１３の軸線方向の長さｌに依存する。それ故に、大きい軸線方向の長さが望ましい。２次領域１３の軸線方向の長さｌが大きい場合でも、設備１０の僅かな構造高さＢＨが、図３１の傾斜した層構造３１によって実現され得る。これによって、コンパクトな構造が可能になる。

図３２は、図６に匹敵する本発明の設備の別の実施の形態を示す。図３２は、気体流スリットを提供できる自由空間２４がほぼ板状又はプレート状の構造を有する２つの１次部分領域１２ａ，１２ｂ間ごとに確保され得ることを明らかにしている。プラズマストリップが、気体流スリット２４によって図３２中に示された下面に対向している上面で適切に発生できる。明らかに、気体流スリット２４内のプラズマ生成も可能である。

最後の図３３は、本発明の設備１０の別の実施の形態を示す。設備１０の場合、装置１１が、波形板状に形成された要素から形成されている。図３３は、装置１１の上面が湾曲されていることを明らかにしている。湾曲された上面が、表面に沿って貫流する気体と表面に沿って生成したプラズマとの間の平坦な表面に比べて改良された相互作用を可能にする。１次領域１３の湾曲された表面が、湾曲された内面ＩＦを提供する。この内面ＩＦは、気体流路２４の少なくとも一部を限定する。気体流が、図３３中で矢印Ｇによって示されている。

図３３の波形板状の構造が、多数互いに平行に配置されてもよいことが分かる。このような配置は、図３３ａに示されている。この図３３ａは、波形板状に構成された２つの装置１１ａ及び１１ｂが適切にずらして選択される場合に、実際に完全に閉じられている多数の気体流路２４ａ，２４ｂが得られることを明らかにしている。この場合、図３３ａは、図３３中の矢印ＸＸＸＩＩＩａから見た概略横断面図に相当する。

図３３ｂは、波形板状に構成された２つの装置１１ａ及び１１ｂの平行でずらさなかった配置を示す。この場合、波形状に貫通している気体流スリット２４が得られる。

匹敵する波形板状の多数の構造１１ａ及び１１ｂを重ねて配置することも可能である。

図示して説明した多数の実施の形態は、圧電変換器が特別に構成された１次領域及び特別に構成された２次領域を備えることが本発明にとって重要であることを明らかにしている。幾つかの実施の形態が、多数の圧電変換器の平行な配置も提供する。例えば図２１中に示したように複数の貫通している開口部が、２次領域内に及び好ましくは同様に１次領域内にも設けられている場合、１次領域を半径方向に分極させることが望ましい。

上述した幾つかの実施の形態の場合、例えば図２の実施の形態の場合、１次領域の分極方向は重要でない。例えば図３の実施の形態の場合のように多数の１次領域が設けられている場合、１次領域の分極方向は、上述した幾つかの実施の形態では同様に重要でない。多数の１次領域つまり１次部分領域の場合、同期励起が生じること、すなわち異なる装置１１ａ，１１ｂ又は１１ｃの１次領域つまり装置の部分領域が、同位相に、すなわち位相を同じくして、すなわち移相なしに又は１８０°移相して振動することだけが重要である。このため、これらの異なる１次領域つまりこれらの異なる１次部分領域が、別々の電圧供給線１９ａ及び１９ｂを通じて１つの共通の電圧供給源１９に接続できる。

２次領域１３つまり付随する部分領域の分極方向も結局は必ずしも重要でないことが、上の説明から明らかになる。すなわち、例えば図１５の実施の形態は、そこに示された２次領域１３の分極方向によって動作される。したがって両部分領域１４及び１５が反対方向に分極している。同様に、両部分領域１４及び１５が同方向の分極方向を有すること及び付随する１次部分領域１２ａ及び１２ｂを反転励起することも考えられる。しかし最終的には、図１５の実施の形態は、１次部分領域１２ａ及び１２ｂの同期励起によっても動作され得る。

分極方向の選択に関する同じ考え方が、その他の実施の形態に対しても成立する。この場合、装置１１，１１ａ，１１ｂ及び１１ｃの分極方向及び幾何配置は、気体流路内の大気圧プラズマを生成しなければならないのか、プラズマジェットを生成しなければならないのか又は沿面プラズマを生成しなければならないのかどうかに主に依存して選択される。

１次領域１２が多数の１次部分領域１２ａ，１２ｂに区分されているか否かが重要でないことが、図１と図３との比較に基づいてさらに明らかになる。交流磁場が、両電極１７ａ及び１７ｂ間で生成されるので、図１の１次領域１２は、その全体が共振振動する一方で、逆極性に配置された電極１７ａ，１７ｂ，１７ｃが設けられているので、図３の実施の形態の２つの１次部分領域１２ａ及び１２ｂから構成された１次領域１２は、同様にその全体が共振振動する。

これらの電極の数は、同じ目標を達成するために任意に増やしてもよい。この場合、２つの電極間にある材料の厚さ及びこれらの電極に印加される電圧は、２次領域に対する１次領域の電圧伝達比に対する目安である。

結局、１次領域１２及び２次領域１３の幾何配置も、本発明の設備１０のいろいろな実施の形態の場合でほぼ任意に選択可能でありかつ提供される用途の目的に好ましく適合可能である。したがって、例えば図１４の装置１１ａ及び１１ｂは、横方向Ｑに延在しかつ板状に長手方向に延在した立方体を形成できる。多数の別の装置が、方向Ｓに示された両装置１１ａ及び１１ｂに沿ってさらに隣接できる。したがって、図３２中に示されているような層構造が最終的に実現可能である。

さらに、図２３ａ中に示されているような列配置１１の蜂の巣状の構造が特に簡単に製造され得ることを注記する。図２３ａでは、圧電材が、押出法で相補的な逆蜂の巣構造を通じて押し通されるか又は通過される。そして貫通路２４が、押出ノズル内の対応する孔（Ｄｏｒｎｅ）によってつまりノズルの対応する逆蜂の巣構造によって生成される。２次領域を構成する第１端部領域を有する加工品が、金属液等の中に浸漬されて、電極を気体流路の内壁に沿って取り付けることによって、このような蜂の巣状の加工品が分極できる。この加工品は、電極を取り付けた後に例えばプリント回路基板又はボード等の上に装着され得る。多数の平行なばねクリップ又はばね接触子が、このプリント回路基板又はボード等に配置されている。これらのばねクリップ接触子は、蜂の巣構造がボードに適合するために対応する気体流路内に挿入でき、したがってそこで先に取り付けられた電極に接触できる。次いで、図２３の分極を生成するための１次領域の分極化が、例えば絶縁破壊の強度を上げる油液つまり油槽内で実施され得る。この場合、分極電圧が、２つずつの互いに隣接した電極に相違する極性で印加される。

次いで、この蜂の巣構造の２次領域が分極され得る。逆電極が、１次領域の上面に、すなわち蜂の巣構造の外面から離れた１次領域の上面に装着され得る。分極電圧が、この逆電圧と上述したばねクリップ接触子との間に印加される。これによって、図２３ａ中に示された２次領域１３の分極が達成される。

代わりに、２つずつ互いに隣接した部分領域、例えば部分領域１４ａ，１４ｂが、同じ分極方向に沿ってではなくて、正反対の分極方向に沿って分極されるように、図２３ａの蜂の巣構造を分極することも可能である。例えば、対応する複数の電極を有する１つの逆電極が、２次領域の分極化を実施する蜂の巣構造の上面に装着されることによって、この正反対の分極方向に沿った分極が可能になる。

図３３に関しては、無限に連続する波板構造のほかにこのような波板構造の一部だけを有する装置１１を設けてもよいことを注記する。例えば、特に湾曲に形成されていて、例えば点ＸとＹとの間だけで延在するセグメント部分が考えられる。この場合、横方向Ｑに比較的短く保持された部分が重要である。しかしながらこれらの部分は、任意の幾何構造に構成でき、湾曲した表面に起因してプラズマと動作ガスとの間の改良された相互作用を提供するつまり改良されたプラズマ生成を可能にする。

任意の大きさの装置への拡張が、上述した多数の本発明の装置によって可能になる。広面積又は大容量のプラズマが、適切に大きく寸法決めされた設備によって生成され得る。

同様に本発明の設備は、構造形状を小型化した構造形状までコンパクトにできる。このような小型化は、別々の高電圧源及びこれに対応する別々の絶縁区間を有する高電圧線を必要とする従来のプラズマ生成設備では不可能である。

微細構造が、本発明の設備によって加工可能であるか又は場合によっては生成可能でもある。例えば、気体流路２４が、つまり例えば図２３ａの蜂の巣構造の場合でもほぼ任意の小さい直径で形成され得る。

２次領域を有する本発明の設備の第１の実施の形態の概略的な部分断面図である。この２次領域は、反対方向に分極した２つの部分領域に区分されている。 図１の設備の投影図である。この場合、電極及び電圧供給源は見やすさのために省略した。この場合、１次領域及び２次領域の両部分領域が、別々の要素から形成されている。 本発明の設備の第２の実施の形態を図１にしたがって示す。この場合、絶縁区間が、２次領域の両部分領域間に配置されている。この場合、ただ１つの付随する１次領域が２次領域の各部分領域に付設されている。 本発明の設備の別の実施の形態の概略図である。この設備の場合、２次領域の両部分領域及び付随する両１次部分領域が、自由空間によって隔てられている。 図１の２次領域の部分領域から成る列配置を示す。この場合、１次領域に区分された固有の１次領域が、各部分領域に付設されている。 図５の矢印ＶＩから見た図５の設備を示す。 本発明の別の実施の形態のプラズマを生成する上面を示す。この場合、２次領域の多数の部分領域が、直線に沿って配置されている。 本発明の設備の別の実施の形態を示す。この設備の場合、２次領域の部分領域が、三角形の横断面を有する棒状の立方体から形成されている。 図８の本発明の設備の別の実施の形態を示す。この場合、固有の１次領域が、各部分領域に付設されている。この場合、部分領域及び１次部分領域が、ほぼ正方形の横断面を有する棒状の立体から形成されていて、この場合、棒状の各立方体は、隣接した棒状の立方体から隔てられている。 図９に匹敵する本発明の設備の別の実施の形態を示す。この場合、複数の棒状の立方体が互いに密接している。 図９の本発明の設備の別の実施の形態を示す。この場合、単一の中心に配置された棒状の立方体が設けられている。この立方体は、リング空間を確保する正方形の横断面を有するリング状の立方体によって包囲されている。 図１１の本発明の設備の別の実施の形態を示す。この場合、３つの同心状に配置された立方体が互いに密接して配置されている。 図１１及び図１２の実施の形態に匹敵する本発明の装置の別の実施の形態を示す。この場合、図１１と違ってこの実施の形態の場合、中心の立方体自体が、貫通開口部を有する。 本発明の設備の別の実施の形態を示す。この設備の場合、２つのほぼ直方体状の立方体が互いに間隔をあけている。その結果、両１次部分領域間及び２次領域の両部分領域間が、気体流路を形成する。 図１４の本発明の別の実施の形態を示す。この実施の形態の場合、絶縁区間が、直方体状の両立方体間に配置されている。 ２次領域の２つの部分領域を有する本発明の設備の別の実施の形態を示す。これらの部分領域は、同じ分極方向に沿って分極している。 本発明の設備の別の実施の形態を示す。この設備の場合、自由空間が、両２次領域間及び付随する１次部分領域間に配置されている。 中心の貫通開口部を有する本発明の設備の別の実施の形態を示す。 図１８の実施の形態に匹敵する本発明の別の実施の形態を示す。 多数の貫通開口部を有する本発明の設備の別の実施の形態を示す。 プラズマジェットを生成するためのほぼ管形のシリンダ状の装置を有する本発明の設備の別の実施の形態を示す。 図２１のマルチプラズマジェット源を示す。 図２２中の矢印ＸＸＩＩＩから見た図２２の設備の下面を示す。 図２２中の矢印ＸＸＩＩＩａの設備の正面図である。 本発明の設備の別の実施の形態を示す。 ノズル状に先細りする気体流路を有する本発明の設備の別の実施に形態を示す。 本発明の設備の別の実施の形態を示す。 物理的な基本原理を具体的に説明するための本発明の設備の別の実施の形態を示す。 別の物理的な基本原理を具体的に説明するための本発明の設備の別の実施の形態を示す。 内側にある別々の電極を有する本発明の設備の別の実施の形態を示す。 ハウジングを有する本発明の設備の別の実施の形態を示す。 傾斜した層構造配置を有する本発明の設備の別の実施の形態を示す。この場合、個々の層は、例えば印刷された電極を有する表層処理を施したセラミックスフィルムから成る。 図６に似た本発明の設備の別の実施の形態の下面図である。 波板構造状の本発明の設備の別の実施の形態の概略的な部分断面図である。 例えば図３３中の矢印ＸＸＸＩＩＩａから見た概略的に示された２つの波板構造を有する本発明の設備の別の実施の形態を示す。 図３３ａに似た別の実施の形態を示す。この実施の形態の場合、両波板構造が互いに平行である。

１０ 設備
１１ 装置，列配置
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ 装置
１２ １次区域，１次領域
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ １次部分領域，リング本体
１２ｅ リング領域
１３ ２次区域，２次領域
１４，１５ 部分領域
１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂ 部分領域
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１５ａ，１５ｂ，１５ｃ 部分領域
１６ａ，１６ｂ，１６ｃ 区域
１７ａ，１７ｂ，１７ｃ 電極
１９ 電圧供給源，低電圧源，電源
１９ａ，１９ｂ 電圧供給線
２０ プラズマ，大気圧プラズマ
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ プラズマ雲，プラズマ
２１ 結合領域
２２ａ，２２ｂ 境界層，境界面
２３ 絶縁要素，絶縁区間
２４ 自由空間，気体流路，貫通開口部，気体流スリット
２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ 貫通路
２５ 開口部
２６ プラズマジェット
２６ａ，２６ｂ，２６ｃ プラズマジェット
２７ 出口ノズル
２８ａ，２８ｂ，２８ｃ 歯
２９ ハウジング
３０ 流入口
３１ 層構造
３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ 層
Ｂ１，Ｂ２ 側面
Ｐ 分極方向
ＰＰ 分極方向，半径方向
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３ 分極方向
Ｑ 横方向
Ｌ 長手方向
Ｆ 上面
Ｆ１，Ｆ２ 前面
Ｄ 厚さ，幅
Ｅ 電場，角領域
Ｓ 方向
Ｇ 矢印
Ａ 全長
ＩＦ 内周面，内面
ＡＦ 外面
Ｍ 出口
Ｍａ，Ｍｂ，Ｍｃ，Ｍｄ 出口領域
ＢＨ 構造高さ

Claims (42)

1. 基板を加工するために大気圧プラズマ（２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ）を生成する設備（１０）であって、この設備（１０）は、圧電材から成る装置（１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ）を備え、この装置（１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ）は、少なくとも１つの１次領域（１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）及び１つの２次領域（１３）を有し、低電圧の交流電圧を印加するための少なくとも２つの電極（１７ａ，１７ｂ，１７ｃ）が、前記１次領域（１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）に配置されていて、電位差が、前記２次領域（１３）の長手方向（Ｌ）に沿ってこの１次領域の励起に起因して生じる結果、前記大気圧プラズマが、前記２次領域の自由端部領域で生じる当該設備（１０）において、
   前記２次領域（１３）が、長手方向（Ｌ）に沿って反対方向に分極している２つの部分領域（１４，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１５，１５ａ，１５ｂ，１５ｃ）を有すること、及び
   気体流路（２４）が、前記２つの部分領域間に配置されていることを特徴とする設備。
2. 前記２つの部分領域（１４，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１５，１５ａ，１５ｂ，１５ｃ）は、互いにほぼ平行に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の設備。
3. １次領域（１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）の励起が、前記２つの部分領域（１４，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１５，１５ａ，１５ｂ，１５ｃ）間の電位差を前記長手方向（Ｌ）に対して垂直方向（Ｑ）に生成させることを特徴とする請求項１又は２に記載の設備。
4. 前記２つの部分領域（１４，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１５，１５ａ，１５ｂ，１５ｃ）は、互いに隣接して配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の設備。
5. 前記２つの部分領域（１４，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１５，１５ａ，１５ｂ，１５ｃ）は、互いに密接していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の設備。
6. 前記２つの部分領域（１４，１５）は、正反対の方向に分極している１つの共通の加工品から形成されていることを特徴とする請求項５に記載の設備。
7. 前記１次領域（１２）及び前記２次領域（１３）は、少なくとも３つの異なる方向（１６ａ，１６ｂ，１６ｃ）に分極している１つの共通の加工品から形成されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の設備。
8. 前記１次領域（１２）及び前記２次領域（１３）並びに／又は前記部分領域（１４，１５）は、互いに固定されている複数の異なる加工品から形成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の設備。
9. 前記２つの部分領域（１４，１５）は、互いに僅かに間隔をあけていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の設備。
10. １つの１次領域（１２ａ，１２ｂ）が、各部分領域（１４，１５）に付設されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の設備。
11. 前記２つの１次領域（１２ａ，１２ｂ）は、同期して配置されていて、移相なしに励起可能であることを特徴とする請求項１０に記載の設備。
12. 前記２つの１次領域（１２ａ，１２ｂ）の各々は、一対の電極（１７ａ，１７ｂ；１７ｂ，１７ｃ）を有することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の設備。
13. 少なくとも１つの共通の電極（１７ｂ）が、前記２つの１次領域（１２ａ，１２ｂ）に付設されていることを特徴とする請求項１２に記載の設備。
14. 自由空間（２４）が、前記２つの部分領域（１４，１５）間に配置されていることを特徴とする請求項１〜４又は６〜１３のいずれか１項に記載の設備。
15. 多数の部分領域（１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１５ａ，１５ｂ）が、直線状に列を成して、前記長手方向に対して垂直方向に配置されていることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の設備。
16. 前記部分領域の分極方向が、前記列に沿って交互することを特徴とする請求項１５に記載の設備。
17. 多数の部分領域（１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１５ａ，１５ｂ，１５ｃ）が、ラスター状の平面に沿って配置されていることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載の設備。
18. 前記部分領域（１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１５ａ，１５ｂ，１５ｃ）の分極方向が、前記長手方向に対して垂直方向にある第１方向（Ｑ）に沿って交互し、そしてこの第１方向に対して垂直にかつ前記長手方向に対して垂直にある第２方向（Ｓ）に沿って交互することを特徴とする請求項１７に記載の設備。
19. 基板を加工するために大気圧プラズマ（２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ）を生成する設備（１０）であって、この設備（１０）は、圧電材から成る装置（１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ）を備え、この装置（１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ）は、少なくとも１つの１次領域（１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）及び１つの２次領域（１３）を有し、低電圧の交流電圧を印加するための少なくとも２つの電極（１７ａ，１７ｂ，１７ｃ）が、前記１次領域（１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）に配置されていて、電位差が、前記２次領域（１３）の長手方向（Ｌ）に沿って前記１次領域の励起に起因して生じる結果、前記大気圧プラズマが、前記２次領域の自由端部領域で生じる当該設備（１０）において、
    前記２次領域（１３）が、同じ分極方向に沿って分極している２つの別々の部分領域（１４，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１５，１５ａ，１５ｂ，１５ｃ）から形成されていること、
    １つの１次領域（１２ａ，１２ｂ）が、各部分領域に付設されていること、
    前記２つの１次領域（１２ａ，１２ｂ）が、反転して配置されていること、及び
    気体流路（２４）が、前記２つの部分領域間に配置されていることを特徴とする設備。
20. 前記２つの１次領域（１２ａ，１２ｂ）は、一致する分極方向を有し、１８０°移相して励起可能であることを特徴とする請求項１９に記載の設備。
21. 前記２つの１次領域（１２ａ，１２ｂ）は、正反対の分極方向を有し、位相を同じくして、すなわち位相を揃えてかつ移相なしに励起可能であることを特徴とする請求項１９に記載の設備。
22. 前記２つの１次領域（１２ａ，１２ｂ）の各々が、一対の電極（１７ａ，１７ｂ；１７ｂ，１７ｃ）を有することを特徴とする請求項１９〜２１のいずれか１項に記載の設備。
23. 前記２つの１次領域（１２ａ，１２ｂ）は、少なくとも１つの共通の電極（１７ｂ）を有することを特徴とする請求項２２に記載の設備。
24. 前記２つの部分領域（１４，１５，１４ａ，１５ａ，１４ｂ，１５ｂ，１４ｃ，１５ｃ）は、互いにほぼ平行に配置されていることを特徴とする請求項１９〜２３のいずれか１項に記載の設備。
25. 前記２つの部分領域（１４，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１５，１５ａ，１５ｂ，１５ｃ）は、互いに隣接して配置されていることを特徴とする請求項１９〜２４のいずれか１項に記載の設備。
26. １つの１次領域（１２ａ，１２ｂ）及び１つの部分領域（１４，１５）はそれぞれ、１つの共通の加工品から形成されていることを特徴とする請求項１９〜２５のいずれか１項に記載の設備。
27. 前記２つの部分領域は、互いに僅かに間隔をあけていることを特徴とする請求項２５に記載の設備。
28. 自由空間（２４）が、前記２つの部分領域（１４，１５）間に配置されていることを特徴とする請求項２７に記載の設備。
29. 多数の部分領域（１４ａ，１４ｂ，１４ｃ）が、直線状に列を成して、前記長手方向（Ｌ）に対して垂直方向（Ｑ）に配置されていることを特徴とする請求項１９〜２５のいずれか１項に記載の設備。
30. 付随する１次領域（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）の反転が、前記部分領域（１４ａ，１４ｂ，１４ｃ）の列に沿って交互することを特徴とする請求項２９に記載の設備。
31. 多数の部分領域（１４ａ，１４ｂ，１４ｃ）が、ラスター状の平面に沿って配置されていることを特徴とする請求項１９〜３０のいずれか１項に記載の設備。
32. 付随する１次領域（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）の反転が、前記長手方向に対して垂直方向にある第１方向（Ｑ）に沿って交互し、そしてこの第１方向に対して垂直にかつ前記長手方向に対して垂直にある第２方向（Ｓ）に沿って交互する請求項３１に記載の設備。
33. 基板を加工するために大気圧プラズマ（２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ）を生成する設備（１０）であって、この設備（１０）は、圧電材から成る装置（１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ）を備え、この装置（１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ）は、少なくとも１つの１次領域（１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ）及び長手方向（Ｌ）に延在する１つの２次領域（１４）を有し、低電圧の交流電圧を印加するための少なくとも２つの電極（１７ａ，１７ｂ，１７ｃ）が、前記１次領域（１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ）に配置されていて、電位差が、長手方向（Ｌ）に沿ってこの１次領域の励起に起因して生じる結果、前記大気圧プラズマが、前記２次領域の自由端部領域で生じる当該設備（１０）において、
    独立した第２の１次領域（１２ｂ）及び長手方向に延在する独立した第２の２次領域（１５）を有する第２装置（１１ｂ）が設けられていること、
    前記２つの２次領域（１４，１５）が、互いに平行に指向されていてかつ前記長手方向に対して垂直方向に互いに間隔をあけて配置されていること、及び
    前記２つの２次領域が、これらの２次領域の間に長手方向（Ｌ）に延在する気体流路（２４）を形成することを特徴とする設備（１０）。
34. 多数の２次領域（１４，１５，１４ａ，１５ａ，１４ｂ，１５ｂ，１４ｃ，１５ｃ）が、直線状に列を成して配置されていて、これらの２次領域の間に長手方向（Ｌ）に延在する多数の気体流路（２４ａ，２４ｂ，２４ｃ）を形成する請求項３３に記載の設備。
35. 多数の２次領域（１４，１５，１４ａ，１５ａ，１４ｂ，１５ｂ，１４ｃ，１５ｃ）が、平面に沿って、ラスター状に配置されていて、これらの２次領域の間に長手方向（Ｌ）に延在する気体流路を形成することを特徴とする請求項３３に記載の設備。
36. 基板を加工するために大気圧プラズマを生成する設備（１０）であって、この設備（１０）は、圧電材から成る装置（１１）を備え、この装置（１１）は、少なくとも１つの１次領域（１２）及び１つの２次領域（１３）を有し、低電圧の交流電圧を印加するための少なくとも２つの電極（１７ａ，１７ｂ）が、前記１次領域（１２）に配置されていて、電位差が、前記２次領域（１３）の長手方向（Ｌ）に沿ってこの１次領域の励起に起因して生じる結果、前記大気圧プラズマが、前記２次領域の自由端部領域で生じる当該設備（１０）において、
    前記２次領域（１３）が、１つの気体流路（２４）の内壁を形成する湾曲された内面（ＩＦ）を有することを特徴とする設備（１０）。
37. 前記湾曲された内面（ＩＦ）は、前記大気圧プラズマ（２０）用の境界面であることを特徴とする請求項３６に記載の設備。
38. 基板を加工するために大気圧プラズマを生成する設備（１０）であって、この設備（１０）は、圧電材から成る装置（１１）を備え、この装置（１１）は、少なくとも１つの１次領域（１２）及び１つの２次領域（１３）を有し、低電圧の交流電圧を印加するための少なくとも２つの電極（１７ａ，１７ｂ）が、前記１次領域（１２）に配置されていて、電位差が、前記２次領域（１３）の長手方向（Ｌ）に沿ってこの１次領域の励起に起因して生じる結果、前記大気圧プラズマが、前記２次領域の自由端部領域で生じる当該設備（１０）において、
    長手方向（Ｌ）に延在して貫通している１つの気体流路（２４）が、前記２次領域（１３）内に配置されていること、及び
    この２次領域（１３）が、この気体流路（２４）を完全に包囲することを特徴とする設備（１０）。
39. 前記２次領域（１３）は、その内面（ＩＦ）によって前記気体流路（２４）の内壁を提供することを特徴とする請求項３８に記載の設備。
40. 前記気体流路（２４）は、前記１次領域（１２）を貫通することを特徴とする請求項３８又は３９に記載の設備。
41. 前記装置（１１）は、ほぼ管形に形成されていることを特徴とする請求項３８〜４０のいずれか１項に記載の設備。
42. 基板を加工するために大気圧プラズマを生成する設備（１０）であって、この設備（１０）は、圧電材から成る装置（１１）を備え、この装置（１１）は、少なくとも１つの１次領域（１２）及び１つの２次領域（１３）を有し、低電圧の交流電圧を印加するための少なくとも２つの電極（１７ａ，１７ｂ）が、前記１次領域（１２）に配置されていて、電位差が、前記２次領域（１３）の長手方向（Ｌ）に沿ってこの１次領域の励起に起因して生じる結果、前記大気圧プラズマが、前記２次領域の自由端部領域で生じる当該設備（１０）において、
    長手方向に延在し貫通している互いに平行な複数の気体流路（２４）が、前記２次領域（１３）内に配置されていることを特徴とする設備（１０）。

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