通过在电离单元或模块中产生具有正负带电离子混合物的离子云，并且重新整形该离子云来提供带电物体的静电中和，其中使用第二电压将离子重新分配至两个相反极性的区域来重新整形离子云。第二电压产生电场，该电场优选位于离子云的邻近处。离子的重新分配增加了可用离子向带电物体转移或移动的有效范围。该电场重新分配形成离子云的离子。因为极性与第二电压的极性相对应的离子被电场排斥，而极性与电场极性相反的离子被吸引到电场，所以在离子云内发生离子重新分配。在离子云中，将离子重新分配至两个相反极性的区域接着使得离子云重新整形，以至于与被排斥的离子相对应的一部分云由被吸引到电场的离子取代，这样增强了离子扩散或移动的范围。这种将离子重新分配至两个区域的方式在此处的公开文本中有时也被称为“离子极化”。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种静电中和的方法和装置，并且更具体地涉及一种 用于中和距离子产生源的距离在一个较宽范围内的带电物体的静电 中和器和方法。
技术介绍
本领域公知的是通过电晕放电产生正负离子的静电中和离子发 生器。这些传统的离子发生器一般都限制了要中和的目标物体的距 离，其中该目标物体可能远离通过电晕放电产生离子的区域。另外， 在传统的离子发生器中，典型地使用产生较高交流电压(例如 (+/-)15kV)的电源，以使在给定时间段中产生的正负离子的数量最大 化。在其他实现方式中，还使用了诸如空气或氮气等气体将产生的离 子施与带电物体。使用高电压、气体或这两者会增加生产和使用这种 传统离子发生器的成本。产生足够用于生成较大数量正负离子的交流 高压需要更昂贵的电源，并且导致电源的尺寸和重量通常很难减小。 使用气体还会增加花费，这是因为在某些环境中，气体必须相对不含 不需要的粒子，以避免污染电离电极和作为中和目标的物体。并且， 使用除空气以外的气体还会增加获得该气体的进一步的费用。因此， 需要一种改进的用于中和带电物体的静电中和器和方法，其中该带电 物体距离子产生源的距离在比较宽的范围内，例如从1英寸至100英寸。
技术实现思路
利用一种方法和装置来提供物体的静电中和，其中该方法和装置 分别产生具有正、负带电离子的混合物的离子云，其中该正、负带电离子通过使用频率和幅值随时间变化的电离电压产生；并且该方法和 装置通过使用第二电压将离子重新分配到两个相反极性的区域中，以 重新整形离子云。附图说明图1A是根据本专利技术第一实施例的电离单元的底视示意框图； 图IB是沿图1A示出的电离单元中的线1B-1B截得的截面图； 图2A-2D示出了根据本专利技术第二实施例的双极离子云的产生和 极化；图3是根据本专利技术第三实施例的电源的示意框图； 图4A是根据本专利技术第四实施例的电离单元的底视图； 图4B是沿图4A示出的电离单元中的线4B-4B截得的截面图； 图5A是根据本专利技术第五实施例的电离单元的底视图； 图5B是沿图4A示出的电离单元中的线5B-5B截得的截面图； 图6A-6D示出了根据本专利技术第七实施例的双极离子云的产生和 极化；以及图7是根据本专利技术第六实施例的电源的示意框图。 具体实施例方式尽管已经结合具体的最佳实施方式描述了本专利技术，但是应该理解 的是根据下面的描述，许多备选方案、修改和变形对于本领域技术 人员来说是显而易见的。下面示出的本专利技术实施例的这些备选方案、 修改和变形的使用将不需要不正当实验或进一步的创造性。下面描述的本专利技术的各种实施例主要涉及使用称为"电离电压" 的交流高电压和电晕放电产生正负带电离子的混合物来实现带电物体的静电中和，其中该正负带电离子的混合物有时也统称为"双极离 子云"。电晕放电可以在电离单元或模块中进行，其中该电离单元或 模块具有至少一个其形状适于发射离子的电极，下文中称为"电离电 极"，以及至少一个用于接收参考电压，例如接地的另一个电极。当 在电离电极和参考电极之间测量的电离电压达到或超过电离单元的 起晕电压阈值时，施加于电离电极的电离电压将产生双极离子云。起 晕电压阈值典型是电离单元的参数的函数，当电离电压满足或超过起 晕电压阈值时，该起晕电压阈值是产生双极离子云的电压电平。为了增大可用离子向带电物体转移或移动的有效范围，下面的实 例公开了产生被称为"极化电场"的电场。可以通过将第二电压(下 文称为"极化电压")施加于至少一个电极(下文称为"极化电极") 来产生极化电场，该极化电极与双极离子云邻近。在下面公开的实施 例中，电离单元除了包括电离电极和参考电极外，还包括该极化电极。极化电场重新分配了形成双极离子云的离子。因为场排斥极性与 极化电压的极性相对应的离子，并且极化电场吸引极性与极化电场的 极性相反的离子，所以出现了离子云内的离子重新分配。在离子云中， 将离子重新分配至两个相反极性的区域接着使双极离子云被重新整 形，以至于与被排斥的离子对应的一部分云由被吸引到极化电场的离 子取代，这样增加了离子可以扩散或移动的范围。这种将离子重新分 配到两个区域的方式在此处的公开文本中有时也称为"离子极化"。通过添加以任意组合的下述增强方式，可以进一步增强利用极化 电压增加离子扩散范围的效力，该下述增强方式为调节电离电压的 电压电势，频率或这两者，其中该电离电压与参考电极之间的间隙间 距和几何形状以及离子的迁移率相关，这些在下述的方程中集中 表达；将诸如空气，氮气等的气体流施加于产生的离子；调节极化电 压的电压电势；调节极化电压的频率；以及对电离单元中使用的结构 和电极进行整形。现在参照图1A和1B，其示出了根据本专利技术第一实施例的电离单 元2。电离单元2包括电极4、连接至例如地12等参考电压的电极 10a和10b(下文中分别称为参考电极10a和10b)、电极14a和14b、14以及用于提供电极4的机械和电绝缘支撑的结构20，其中电极4具 有能够接收第一电压，例如电离电压8的连接端6，电极14a和14b 具有能够接收第二电压，例如极化电压18的连接端16。电极4具有适于通过电晕放电产生离子的形状，并且在图1A和 1B示出的实例中，电极4的形式是金属丝或电线(wire)。使用金属 丝或电线实现电离电极4不是要限制这里公开的各种实施例的保护 范围。本领域普通技术人员很容易理解可以在实现电极4时使用其他 的形状，例如具有一个尖锐点或一个小圆角半径的电极，具有一组一 个以上尖锐点的电极或等效的电离电极。为了有助于下面的讨论，下 文将电极4称为"电离电极"。如下所述，当施加电离电压8，电极 14a和14b(下文中称为"极化电极")用于在电离电极4产生的双极离 子云内重新分配离子，使得对包括双极离子云的一部分离子进行转移 和重新分配以便更加靠近具有表面电荷24的带电物体22。在中和期 间，物体22可以是静止的或运动的。示出的参考电极10a和10b以及极化电极14a和14b每个都具有 通常朝向电离电极4的相对平坦的表面。对于参考电极10a和10b以 及极化电极14a和14b，使用相对平坦的表面并不是要以任何方式限 制所述的实施例。也可以使用其他形状的参考电极10a和10b以及极 化电极Ma和14b，其他形状包括横截面与圆形或半圆相类似的形状。参考电极10a和10b的布置应当形成5E-3m至5E-2m范围内的 间隙26a和26b。使用结构20将电极4， 10a， 10b， 14a和14b放置 在物体22附近的位置，使得距离28位于可用中和离子能够有效地转 移或移动到带电物体22的范围内。当前考虑该有效范围为从几个间 隙间隔(例如几个由间隙26a或间隙26b限定的间隙间隔)到100英 寸。结构20应当不导电并且在一定程度上绝缘以使得其介电性能对 这里公开的离子产生和转移的影响最小。建议结构20的介电性能在 1E11至1E15Q的电阻范围内，并且具有在2和5之间的介电常数。电离单元2还可以包括滤波器30，用于分流当电离电压8施加 于电离电极4时感应的电流，以及用于允许极化电压18到达极化电 极14a和14b。滤波器30可以是能够执行该所述功能的任意设备，在图1A中所示的实例中，该滤波器30可以是值在10至lOOOpF范 围内的电容器本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于中和在第一位置的带静电的物体的装置，包括： 第一电极，用于接收第一电压； 第二电极，通过所选择尺寸的间隙与所述第一电极分开； 第三电极，用于接收第三电压； 当所述第一电压施加于所述第一电极并且参考电压施加于所 述第二电极时，所述第一电压用于产生离子云，该离子云具有正负离子，并且具有位于所述间隙内的所选择位置的重力中心；并且 当所述第二电压施加于所述第三电极时，所述第二电压用于重新分配所述正负离子。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：P戈夫特，S格尔基，A伊格纳坚科，
申请(专利权)人：MKS仪器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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