用于操作等离子体射流构造的系统和方法与流程

技术特征：
1.用于产生和控制非热大气压等离子体的系统(1)，具有：-放电空间(10)，工作气体可经由第一开口(12)引入到所述放电空间中，其中，等离子体(5)可在所述放电空间(10)中产生，其中，所述放电空间(10)具有第二开口(14)，使得所述等离子体(5、6)能够通过所述第二开口(14)离开所述放电空间(10)，-至少一个高压电极(20)，用于产生电磁场，以在所述放电空间(10)中产生等离子体(5)，其特征在于通过所述第二开口(14)离开的所述等离子体(5、6)由所述系统(1)的流量控制器(40)控制，所述流量控制器形成为设定通过所述第一开口(12)从工作气体源(50)进入到所述放电空间(10)的所述工作气体的体积流量(60)，其中所述流量控制器(40)还形成为采用至少第一状态和第二状态，在所述第一状态下，没有工作气体从所述工作气体源(50)供应到所述放电空间(10)，使得即使在所述放电空间(10)中具有产生的电磁场时，也没有等离子体(5)从所述第二开口(14)离开，并且其中在第二状态下，所述工作气体从所述工作气体源(50)供应到所述放电空间(10)，在所述放电空间(10)中产生等离子体(5)，并且所述等离子体(5、6)从所述第二开口(14)离开。2.根据权利要求1所述的系统(1)，其特征在于，所述系统(1)具有至少一个接地电极(22)，其中，所述至少一个高压电极(20)和所述至少一个接地电极(22)形成为用于产生电磁场，以在所述放电空间(10)中产生等离子体(5)。3.根据权利要求1或2中任一项所述的系统(1)，其特征在于，所述系统(1)被配置成通过所述工作气体的所述体积流量(60)的相应调节，特别地仅通过所述工作气体的所述体积流量(60)的相应调节，并且特别地不通过所述电磁场的调节，特别地其中所述系统(1)被配置成在所述放电空间(10)中仅生成连续的电磁场，来生成所述等离子体(5)的调节。4.根据权利要求1至3中任一项所述的系统(1)，其特征在于，所述系统(1)形成为将所述流量控制器(40)从所述第一状态转换到所述第二状态，使得当在所述放电空间(10)中产生电磁场时，所述等离子体(5)在所述放电空间(10)中产生并且通过所述第二开口(14)离开所述放电空间(10)，和/或将所述流量控制器(40)从所述第二状态改变到所述第一状态，使得当在所述放电空间(10)中产生电磁场时，没有等离子体(5)从所述放电空间(10)离开。5.根据权利要求1至4中任一项所述的系统(1)，其特征在于，所述流量控制器(40)具有主动致动器或被动致动器，所述主动致动器或所述被动致动器形成为采取至少所述第一状态或所述第二状态，其中所述被动致动器能够具体地通过所述工作气体的所述体积流量(60)从所述第一状态转换到所述第二状态。6.根据权利要求1至5中任一项所述的系统(1)，其特征在于，所述系统(1)具有自动控制单元(70)，所述自动控制单元形成为控制所述流量控制器(40)，使得借助于所述自动控制单元(70)，所述流量控制器(40)能够自动地设定为所述第一状态和所述第二状态，其中，所述自动控制单元(70)还形成为将所述流量控制器(40)转换到所述第二状态达选定的时间段，使得能够设定将所述工作气体引入到所述放电空间(10)中的时间段。7.根据权利要求1至6中任一项所述的系统(1)，其特征在于，所述系统(1)具有混合装置(54)，所述混合装置形成为将另外的气体与所述工作气体混合，使得所得到的气体混合物能够被引入到所述放电空间(10)中，特别地其中，所述流量控制器(40)具有所述混合装
置(54)。8.根据权利要求1至7中任一项所述的系统(1)，其中，所述系统(1)具有多个放电空间(10、10a、10b、10c)，其中，每个放电空间(10、10a、10b、10c)具有相应的第一开口(12、12a、12b、12c)，工作气体能够通过所述第一开口被引入到所述相应的放电空间(10、10a、10b、10c)中，其中，每个放电空间(10、10a、10b、10c)具有分配的第二开口(14、14a、14b、14c)，所述等离子体能够通过所述第二开口离开所述相应的放电空间(10、10a、10b、10c)，其中，此外，每个放电空间(10、10a、10b、10c)分配有至少一个高压电极(20、20a、20b、20c)，用于生成电磁场以在所述相应的放电空间(10、10a、10b、10c)中生成等离子体(5)，使得在每个放电空间(10、10a、10b、10c)中，独立于其他放电空间(10、10a、10b、10c)，可生成等离子体(5)，其中通过所述分配的第二开口(14、14a、14b、14c)离开的所述等离子体(5、6)由分配至所述相应的放电空间(10、10a、10b、10c)的所述系统(1)的流量控制器(40、40a、40b、40c)控制，其中每个流量控制器(40、40a、40b、40c)形成为控制所述工作气体通过所述相应的放电空间(10、10a、10b、10c)的所述相应的第一开口(12、12a、12b、12c)从工作气体源(50、50a、50b)进入到所述相应的放电空间(10、10a、10b、10c)的体积流量(60)，其中，所述相应的流量控制器(40、40a、40b、40c)还形成为至少采用第一状态和第二状态，其中，在所述第一状态下，没有来自所述工作气体源(50、50a、50b)的工作气体被供应到所述相应的放电空间(10、10a、10b、10c)，使得在所述相应的放电空间(10、10a、10b、10c)中，即使在所述相应的放电空间(10、10a、10b、10c)中具有产生的等离子体时，也没有等离子体(5)从所述分配的第二开口(14、14a、14b、14c)离开，并且其中，在所述第二状态下，来自所述工作气体源(50、50a、50b)的工作气体被供应到所述相应的放电空间(10、10a、10b、10c)，并且在那里生成等离子体(5、6)，并且所述等离子体(5、6)从所述分配的第二开口(14、14a、14b、14c)离开。9.根据权利要求8所述的系统(1)，其特征在于，至少一个接地电极(22、22a、22b、22c)被分配至每个放电空间(10、10a、10b、10c)，其中，所述至少一个高压电极(20、20a、20b、20c)和所述至少一个接地电极(22、22a、22b、22c)被配置在相应的放电空间(10、10a、10b、10c)中，以用于生成电磁场，从而生成等离子体(5)。10.根据权利要求8或9中任一项所述的系统(1)，其特征在于，所述系统(1)包括自动控制系统(72)，所述自动控制系统形成为独立地控制所述系统(1)的所述多个流量控制器(40、40a、40b、40c)，使得所述流量控制器(40、40a、40b、40c)能够独立地采取至少所述第一状态或所述第二状态，使得等离子体(5)仅在选定的放电空间(10、10a、10b、10c)中生成并且仅从所述选定的放电空间(10、10a、10b、10c)的所述第二开口(14、14a、14b、14c)离开。11.根据权利要求10所述的系统(1)，其特征在于，所述自动控制系统(72)形成为彼此独立地控制所述系统(1)的所述多个流量控制器(40、40a、40b、40c)中的所述流量控制器(40、40a、40b、40c)，使得所述多个流量控制器(40、40a、40b、40c)中的一个流量控制器(40、40a、40b、40c)在第一时间段采用所述第二状态，并且所述多个流量控制器(40、40a、40b、40c)中的所有其他流量控制器(40、40a、40b、40c)采用所述第一状态，并且在所述第一时间段之后，所述多个流量控制器(40、40a、40b、40c)中的所述流量控制器(40、40a、40b、40c)采用所述第一状态，其中所述多个流量控制器(40、40a、40b、40c)中的另一流量控制器(40、40a、40b、40c)在第二时间段采用所述第二状态，并且其中，所述第一时间段和所述第二时间段是连续或临时重叠的。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的系统(1)，其特征在于，所述系统(1)形成为使得所述多个放电空间(10、10a、10b、10c)中的每个放电空间(10、10a、10b、10c)可连接或连接至公共工作气体源(50)，或者其中，所述系统(1)形成为使得所述多个放电空间(10、10a、10b、10c)中的至少一个放电空间(10、10a、10b、10c)可连接或连接至其自身的工作气体源(50a、50b)。13.根据权利要求8至12中任一项所述的系统(1)，其特征在于，所述多个放电空间(10、10a、10b、10c)的所述第二开口(14、14a、14b、14c)面向相同的方向(r)，或者所述多个放电空间(10、10a、10b、10c)的所述第二开口(14、14a、14b、14c)被定位或可定位成面向中心区域(z)。14.根据前述权利要求中任一项所述的系统(1)，其特征在于，所述至少一个流量控制器(40、40a、40b、40c)是连续可控的，使得通过每个放电空间(10、10a、10b、10c)的体积流量(60)是连续且可单独设定的。15.根据前述权利要求中任一项所述的系统(1)，其特征在于，所述至少一个流量控制器(40、40a、40b、40c)是比例阀。16.根据前述权利要求中任一项所述的系统(1)，其特征在于，所述系统(1)被配置成借助于所述流量控制器(40、40a、40b、40c)来调节每个放电空间(10、10a、10b、10c)中的所述工作气体的体积流量(60)，其中，所述体积流量(60)的调节包括多于两种调节状态，特别地，其中，所述体积流量(60)的调节是连续可设定的。17.根据前述权利要求中任一项所述的系统(1)，其特征在于，每个流量控制器(40、40a、40b、40c)被配置成具有在0.1ms和1s之间的控制时间，使得能够以相应的时间分辨率来调节所述体积流量(60)。18.根据前述权利要求中任一项所述的系统(1)，其特征在于，所述系统(1)针对每个放电空间(10、10a、10b、10c)具有至少一个相关联的传感器，所述至少一个相关联的传感器检测等离子体参数并且被配置成输出指示所述等离子体参数的传感器信号，其中，所述系统被配置成基于所述传感器信号控制所述至少一个流量控制器(40、40a、40b、40c)，使得通过对所述体积流量的调节来设定针对相应分配的放电空间(10、10a、10b、10c)要实现的等离子体参数。19.根据前述权利要求中任一项所述的系统(1)，其特征在于，所述系统(1)在每个放电空间(10、10a、10b、10c)中具有恰好一个高压电极和不超过两个接地电极。20.根据前述权利要求中任一项所述的系统(1)，其特征在于，所述系统(1)被配置成在通过所述第一开口供应的所述工作气体中产生电容耦合、电感耦合和/或微波诱导等离子体。21.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，每个放电空间具有恰好两个开口，即所述第一开口和所述第二开口。22.利用根据权利要求1至7中任一项所述的系统(1)产生和控制非热大气压等离子体的方法，具有以下步骤：-在所述放电空间(10)中产生电磁场，-将所述流量控制器(40)设定为第一状态或第二状态，其中，在所述第一状态下，没有工作气体从所述工作气体源(50)供应到所述放电空间(10)，使得即使在所述放电空间(10)
中具有产生的电磁场时，在所述放电空间(10)中也没有等离子体(5)离开所述放电空间(10)，并且其中，在所述第二状态下，所述工作气体从所述工作气体源(50)供应到所述放电空间(10)，在所述放电空间(10)中产生等离子体(5)，并且所述等离子体(5、6)从所述第二开口(14)离开。23.根据权利要求22所述的方法，特别地用于利用根据权利要求8至21中任一项所述的系统(1)产生和控制非热大气压等离子体，包括以下步骤：-在所述多个放电空间(10、10a、10b、10c)的每个放电空间(10、10a、10b、10c)中产生电磁场，-将所述多个流量控制器(40、40a、40b、40c)中的每个流量控制器(40、40a、40b、40c)设定为第一状态或第二状态，其中，在所述第一状态下，没有来自所述工作气体源(50、50a、50b)的工作气体被供应到所述多个放电空间(10、10a、10b、10c)中的相应放电空间(10、10a、10b、10c)，使得在所述多个放电空间(10、10a、10b、10c)中的相应放电空间(10、10a、10b、10c)中，即使在所述多个放电空间(10、10a、10b、10c)中的相应放电空间(10、10a、10b、10c)中具有产生的电磁场时，也没有等离子体从所述相应放电空间(10、10a、10b、10c)离开，并且其中，在所述第二状态下，来自所述工作气体源(50、50a、50b)的工作气体被供应到所述多个放电空间(10、10a、10b、10c)中的相应放电空间(10、10a、10b、10c)中，在所述多个放电空间(10、10a、10b、10c)中的相应放电空间(10、10a、10b、10c)中产生等离子体(5)，并且所述等离子体(5、6)从所述分配的第二开口(14、14a、14b、14c)离开。

技术总结
本发明涉及一种用于产生和控制非热大气压等离子体的系统(1)，包括：-放电空间(10)，工作气体可经由第一开口(12)引入到所述放电空间中，其中，等离子体(5)可在所述放电空间(10)中产生，其中，所述放电空间(10)具有第二开口(14)，使得所述等离子体(5、6)能够通过所述第二开口(14)离开所述放电空间(10)，以及-至少一个高压电极(20)，用于产生电磁场，以在所述放电空间(10)中产生等离子体(5)。通过第二开口(14)离开的等离子体(5、6)由系统(1)的流量控制器(40)控制，该流量控制器形成为设定从工作气体源(50)通过第一开口(12)进入放电空间(10)的工作气体的体积流量(60)。在这种情况下，流量控制器(40)还形成为至少采用第一状态和第二状态，其中，在第一状态下，没有工作气体从工作气体源(50)供应到放电空间(10)，使得即使在放电空间(10)中存在产生的电磁场时，也没有等离子体(5)从第二开口(14)离开，并且其中，在第二状态下，工作气体从工作气体源(50)供应到放电空间(10)，等离子体(5)在放电空间(10)中产生，并且等离子体(5、6)从第二开口(14)离开。开。开。


技术研发人员：雷克
受保护的技术使用者：布莱尼茨等离子科学和技术研究所
技术研发日：2020.10.05
技术公布日：2022/5/31