Prenosný prístroj generujúci studenú plazmu na plazmovú úpravu povrchov

Číslo patentu: E 20130

Dátum: 26.04.2007

Autori: Foest Rüdiger, Weltmann Klaus-dieter, Stieber Manfred, Kindel Eckhard

Je ešte 11 strán.

Pozerať všetko strany alebo stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

PRENOSNÝ PRÍSTROJ GENERUJÚCI STUDENÚ PLAZMU NA PLAZMOVÚ ÚPRAVU POVRCHOV0001 Táto prihláška nárokuje prioritu nemeckej patentovej prihlášky č. 10 2006 019 664.3,ktorá bola predložená 27. apríla 2006.0002 Vynález sa týka plazmového nástroja na plazmou podporenú úpravu, modifikáciu ananášanie povlakov vnútorných avonkajších povrchov materiálov na vzduchuprostredníctvom studeného prúdu plazmy podľa predvýznakovej časti nároku l.0003 Plazmová technológia, predovšetkým pri Vysokých teplotách a vysokých tlakoch plynu,je už dlho známa a mnohokrát opísaná, napríklad v dokumentoch US 3,648,015, US 4,626,648,DE 4108 499 Al aDE 10140 298 B 4.0004 V dokumente W 0 03/026365 A 1 je opísané zariadenie, ktoré dovoľuje, aby prostredníctvom mikrovln bola generovaná plazma, pričom zariadenie opísané V dokumente W 0 03/026365 dovoľuje, aby napriek eventuálnyrn kolísaníam tlaku v procesnom plyne bol vytvorený stabilný plazmový plameň.0005 Ďalší generátor plazmy, ktorý generuje plazmu svysokými teplotami, je opísaný v nemeckej zverejnenej prihláške 1 639 257. Pritom ide o vysokofrekvenčný generátor prúdu plazmy s cylindrickou rúrou, k jednej čelnej strane ktorej priteká plyn, ktorý má byť ionizovaný, a na druhej čelnej strane ktorej prúdi generovaná plazma von, indukčnou cievkou,ktorej jeden koniec leží na hmote aktorej druhý koniec je spojený svysokofrekvenčným generátorom. Medzi obídvoma koncami cievky je usporiadaný snímač. Vysokofrekvenčné napätie generovaná V indukčnej cievke je vyššie než budiace napätie. Rúra v oblasti výstupu plazmy je z kovu a je uložená na koniec indukčnej cievky ležiaci na vysokom napätí. Rúra je koncentricky a elektricky izolovane obklopená kovovým puzdrom. Špeciálnym usporiadaním sa výboj vplyne uskutočňuje medzi oboma susediacimi koncami rúry a puzdrom na základekapacitnej väzby medzi týmito obídvoma konštrukčnými dielcami.0006 Tento generátor však nie je na generovanie studenej plazmy pri normálnom tlakuVhodný minimálne na základe svojej formy elektród.0007 Nízkoteplotné plazmy sú už tiež známe a sú úspešne používané v početných aplikáciách na úpravu povrchov s cieľom aktivácie povrchov (zmeny adhéznych vlastností, hydrofobizácia,hydroñlizácia) leptania, polynrerizácie, na vylučovanie vrstiev, na čistenie, ako aj na redukovanie zárodkov. V každom prípade bolí doposiaľ pre tieto procesy výhodne používané nízkotlakové plazmy, v ktorých radikály, excitované atómy, ióny, elektróny, ako aj UV žiarenie, ktoré sú nevyhnutné na tieto aplikácie, môžu byť generované v deñnovanom rozsahu pomocou výberu vhodných procesných parametrov. Nízkotlakové plazmové metódy však nielen z dôvodov nákladov, ale tiež z procesno-technických dôvodov nie sú pre mnohépriemyselné procesy, pri ktorých je potrebná primeraná modiñkácia povrchov, vhodné.0008 Plazmový proces pri nonnálnom tlaku, ktorý môže pri relatívne nízkej teplote ionizovať vodnú paru, je opísaný v dokumente EP 0 124 623. Táto metóda je však V priemyselnej výrobe0009 Aby bol plazmový technologický postup povrchovej úpravy zužitkovateľný pre potenciálnych používateľov z týchto oblastí priemyslu, musia byť vyvinuté vhodné netermické plazmové procesy pri nonnálnom tlaku, ktoré sú oveľa menej nákladné a dajú sa integrovať do zodpovedajúcich výrobných liniek. Podstatný predpoklad pre aplikovateľnosť plazmových procesov pri normálnom tlaku pre túto oblasť použitia je generovanie homogérmych plaziem. Možnosť dosiałmutia požadovanej homogenity spočíva v tom, aby pomocou riadeného prúdenia pracovného plynu (procesného plynu) bol prúd plazmy vyrobený mimo výbojového0010 Všetky známe druhy výbojových plaziem, ktoré sú generované za podmienok normálneho tlaku, ako napríklad RF oblúkové výboje, iskrové, korónové abariérové výboje,môžu byť realizáciou vhodných prúdení procesných plynov použité na generovanie anizotennických prúdov plazmy pri normálnom tlaku. Prúdy plazmy generované na tomto základe sú predmetom rôznych patentových spisov. Tak je, napriklad vpatentovom spise DE 3733492 predstavené zariadenie na generovanie prúdu plazmy prostredníctvom korónového výboja, ktoré je vhodné na úpravu povrchov plazmou. Pritom je prúd plynu vedený cez dráhu korónového Výboja medzi tyčovou vnútomou a rúrovitou vonkajšou elektródou. V patentovomspise DE 19532412 je opísaný spôsob plazmovej úpravy povrchov, ktorý sa zakladá nagenerovaní prúdu plazmy pomocou oblúkového výboja s nepreneseným elektrickým oblúkom. Predmetom patentových spisov US 6,194,036, US 6,958,063 aUS 6,262,523 sú usporiadania na základe RF budenia plaziem pri normálnom tlaku. Vďalšom patentovom dokumente(US 2002/122896) sú opísané rozličné usporiadania na generovanie plaziem pri normálnom tlaku na základe RF vybudených výbojov V rúrke z izolačného materiálu. V oblasti medicíny sú plazmy tohto druhu používané na argónovú plazmovú koaguláciu (dokumenty US 4,781,175,US 4,060,088, DE 19513338), na vytvárania povlakov na umelých implantátoch na zvýšenie ich biokompatibility, na riadenie adhézie buniek na povrchy, na sterilizáciu lekárskych nástrojov (M. Laroussi IEEE Trans. plazma Sci. 30 4 (2002), 1409), ako aj na spracovanie biologických buniek a tkanív (E. Stoffels et al. plazma Sources Sci. Technol., 11 (2002), 383).0011 Usporiadania a spôsoby povrchovej úpravy pomocou plazmy pri normálnom tlaku,opísané doteraz V odbornej, prípadne patentovej literatúre, sú riešenia pre obmedzené okruhy úloh, ktoré sa na základe svojej špeciálnej konštrukcie a spôsobu práce nedajú, prípadne sa dajú len za určitých podmienok prispôsobiť požiadavkám iných aplikácií. Pretože úlohy a vytýčené ciele plazmovej úpravy povrchov sú veľmi mnohotvárne, je potrebné hľadať riešenie, ktoré umožní takéto prispôsobenie rozdielnym požiadavkám týkajúcim sa materiálu alebo produktu,ktorý má byť upravovaný, prípadne požadovaného efektu na povrchu, ktorý má byť upravovaný. Usporiadania na generovanie plaziem pri normálnom tlaku na základe RF vybudených výbojov majú tú prednosť, že môžu byť, na jednej strane, prevádzkované pri stálych frekvenciách (13,56 MHz, 27,12 MHz, 40,68 MHz), ktoré sú schválené pre priemyselné použitia, a, na strane druhej, môžu byť generované pri menších napätiach. Majú ostatne tiežjednu podstatnú nevýhodu, ktorá bude vysvetlená v nasledujúcom texte.0012 Plazmové reaktory prevádzkované pri vysokých frekvenciách vyžadujú na maximálny prenos výkonu z RF generátora, ktorý ich napája, prispôsobovací článok (matchbox). Často používaná forma zapojenia V matchboxe je n-článok. Skladá sa z dvoch kondenzátorov C 1 a C 2 a jednej cievky (pozri obrázok 1). Aby boli straty v matchboxe udržiavané nízke, sú používané kondenzátory so vzduchom ako dielektrikom, ktoré zaberajú veľký objem. Pretože transport prúdu pri týchto frekvenciách sa vpodstate uskutočňuje na povrchu elektrického vodiča(skinefekt), cievka a všetky ostatne elektrické prívodné vedenia sa skladajú z relatívne hrubého kovového drôtu s vysokou elektrickou Vodivosťou na povrchu (strieborný drôt, postriebrený medený drôt). Týmto podmienený je taký matchbox vo všeobecnosti veľmi objemný. Nazapálenie audržiavanie výboja vplyne vplazmovom reaktore sú potrebné vysoké napätia.Tieto sú dosiahnuté V matchboxe, a síce tým, že cievka a kondenzátor C 2 tvoria sériový rezonančný obvod, ktorý musí byť zosúladený zakaždým s použitou frekvenciou RF generátora. Na zabránenie stratárn by sa malo prívodné vedenie Z 2 skladať z netieneného vedenia a malo by byť udržiavané také krátke, ako je len možné. Matchbox a plazmový reaktor týmto fakticky vytvárajú relatívne tuhú, ťažko ovládateľnú jednotku. Keď chceme ako plazmový reaktor realizovať plazmovú dýzu s ľahkou manipulovateľnosťou, ktorá môže byť vedená, napríklad, robotom, tak je takto ťažko ovládateľný plazmový reaktor nepoužiteľný.0013 Základom vynálezu je preto úloha realizovať plazmovú dýzu sľahkoumanipulovateľnosťou, ktorá môže byť vedená aj ručne a/alebo robotom.0014 Vrámci predloženého vynálezu bolo teda zistené, že veľmi ľahko ovládateľná plazmová dýza môže byť získaná, keď sa vynechá prispôsobovací článok vo forme samostatného matchboxu. Podľa vynálezu sú preto cievka akondenzátor C 2 integrované do plazmovej dýzy. Kondenzátor Cl potrebný v každom prípade môže byť usporiadaný kdekoľvek medzi generátorom aplazmovou dýzou, výhodne je však kondenzátor C 1 umiestnenýbezprostredne na generátore vonku (krátke privodné vedenie) alebo priamo vnútri. Tým súl. Prívodné vedenie Z 1 (koaxiálny kábel) od generátora kplazmovej dýze môže byť vytvarované podstatne flexibilnejšie a dlhšie, než by to bolo bývalo možné kedysi pre2. Zmeny v dĺžke privodného vedenia Zl sú spojene so zmenami V kapacíte kábla, ktorémôžu byť kompenzované zmenou C 1.3. Prívodné vedenie Z 2 je vytvorené koncom cievky k elektróde El, amôže byť preto4. Kapacita vytvorená medzi elektródamiE 1 aE 2 leží paralelne s C 2. Zmeny tejto kapacity spôsobené toleranciami pri výrobe plazmovej dýzy alebo pri zapálení plazmymôžu byť kompenzované zmenou C 2, takže rezonančná podmienka zostáva zachovaná.5. Pomocou veľmi krátkeho privodného vedenia Z 2 je celková kapacita, vytvorená zkapacity C 2 akapacity medzi E 1 aE 2, automaticky udržiavaná malá, takžeindukčnosť L môže byť adekvátne frekvencii zvolená maximálna, atým môže byť

MPK / Značky

MPK: H05H 1/36, H05H 1/24, H05H 1/30

Značky: prístroj, studenú, prenosný, povrchov, úpravu, generujúci, plazmovú, plazmu

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/19-e20130-prenosny-pristroj-generujuci-studenu-plazmu-na-plazmovu-upravu-povrchov.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Prenosný prístroj generujúci studenú plazmu na plazmovú úpravu povrchov</a>

Podobne patenty