专利名称：电晕放电设备和其制造方法
技术领域：
本发明涉及空气电离设备，且更特定地说涉及一包括沿所述结构的长度布置以用于向一静态充电的物体传递空气离子的复数个喷嘴和离子发射极的细长结构。
背景技术：
用于传递空气离子的某些已知装置包括细长结构，其包括沿所述结构间隔以在一离子发射电极周围的压力下促进空气或其他气体的释放的多个出口，从而以一流通空气流将所产生的离子从所述出口载出。所述结构一般称为离子发生器或电晕放电棒，且常规地安装于其中在制作过程期间如半导体晶圆的物体所放置的区域上的顶部上。所述电晕放电棒一般包括一在压力下承载空气或其他气体且与在压力下用于所述气体的出口或喷嘴规则间隔排列的细长沟道。另外，每一所述出口包括一高电压电极结构，其安置在所述出口中或周围以在压力下接受用于产生在出口气流中具有一个或另一极性的离子的电离高电压。所述常规的电晕放电棒一般要求选择的出口形状以引导危及所述发射极的离子产生效率的所述出口气流。类似地，用于有效离子产生的所述发射极的选择形状一般干扰穿过所述出口的层流。同样，所述常规的电晕放电棒一般并入所述在压力下用于传递气体的沟道内的高电压电路，以保留间隔并有助于所述发射极与所述内部高电压电路的方便的组合和连接。由于发射极侵蚀并需要周期性的替代，从所述出口移除发射极一般将传递沟道曝露到周围空气和易于静电粘附到内部高电压电路的相关联的污染物，且具有来自所述出口的污染物颗粒的不希望的任意支出的伴随电势。
发明内容
根据本发明的电晕放电棒的一个实施例，用于气流和高电压电路的所述棒的组件腔室以一细长的结构分离，所述细长结构容易组合并为了有效的离子产生和传递而促进沿所述棒的长度的出口的紧密间隔。一上腔室包括与一在压力下为气体形成一供应沟道的下腔室绝缘的高电压电路，且所述上和下腔室通过一外部的、非电离的电极而在经组合的配置中闭锁在一起。用于发射极的绝缘支撑外壳包括在所述发射极周围的压力下促进穿过其的空气或其他气体的层流的气流出口，且那些支撑外壳常规地从沿所述气流腔室的长度周期性间隔的开口突出。整个结构被空气动力配置以有助于气流(例如)从下降气流的顶部HEPA过滤向下流动到所述结构上，同时不干扰层流。
图1为电晕放电棒的一实施例的末端截面图；图2为经修改以空气动力配置且制造方便的图1实施例的另一实施例的末端截面图；图3为图1实施例的一部分正面截面图；图4为图3实施例的一部分剖面和截面图；图5为图3的另一实施例的一部分正视图。
具体实施例方式
现在参看图1的末端截面图，其中显示了一上壳11，其垂直于所述图的平面延伸并界定了用于在其中装配与在空气或其他气体中产生离子相关联的控制电路、高压电源等的一腔室A。一下壳23沿上壳11延伸以形成腔室B，用于在压力下将空气或其他气体传递到沿腔室B的长度选择性安置的出口。上壳11和下壳23在沿其共同长度延伸的接合处9一起搭扣或滑动，以在充分气密的壳11、23之间形成实质接合以预防污染物进入或离开上腔室A。
下壳23在其沿所述壳的长度延伸的上壁中包括一沟槽25，并在其中支撑至少一个导体27，所述至少一个导体通过钎焊或焊接或压紧以沿所述结构的长度对准于腔室B中出口的经选择间隔距离连接到电极连接器4。导体27和连接器4由一诸如硅树脂橡胶或环氧树脂的绝缘灌封材料29密封在沟槽25内。所述导体27连接到高压电源，如本文中稍后将描述，以用于给在每一出口处插入连接器4中并附着到其的每一发射极13通电。在所述电路配置中，每一发射极13以一如下文稍后所描述的方式产生由在施加到其的电离高电压的一指定时间时的极性所决定的一个极性的离子。因此，安置在导体27上的沟槽25中的灌封材料29提供与装配在腔室A内的其他电路的绝缘，并在从腔室B突出到沟槽25中的每一导体4的周围提供流体紧密密封。在这一配置中，如在图3的正视图中所说明，沿所述结构的长度安置的一系列发射极13在沿所述结构的长度的出口的间隔距离处产生离子。
来自腔室B的每一出口形成于下壳23中的缝隙31处，且包括一置于所述缝隙31中的螺纹区块或环状物33。在一实施例中，上壳11和下壳23可为非传导聚合物材料的挤出，缝隙31在沿其的选择的间隔处形成于下壳23中。一螺纹区块或环状物33置于每一缝隙31中。可将一中空的、基本上为圆柱形配置的非传导支撑体14配对(matingly)拧到螺纹区块33中，并通过一周围的O形环状物15密封于其中。支撑体14的上端包括一啮合并支撑一电极安装元件39上的一凸缘的侧翼35。这一元件39加帽于所述支撑体14内的一膨胀腔室18，并邻接沟槽25的下侧表面以经由一O形环状物16与其密封啮合。将一发射极13同轴压配到所述安装元件39中以将电极13保持在中空支撑体14内的同轴方向中。另外，安装元件39包括安置在凸缘37上的复数个通道41，以用于腔室B与支撑体14的中空内部内的膨胀腔室18之间的流体连通。因此，腔室B内的压力下的空气或其他气体通过通道41退出到促进平滑的空气在发射极13周围流动并流出到外界中的膨胀腔室18中。
导电材料的一外部壳5跨过下壳23的外部下侧，并在相对侧沿所述结构的长度搭扣或滑动到所述蜿蜒接合处9中以将所述上壳与下壳固持在一起。另外，外部壳5形成一非发射电极(例如，用于连接到地面)，其包括安置在每一支撑体14周围以在每一经通电的电极13周围建立一电场的较大的缝隙43，所述电场足以产生以通过所述支撑体14的流动气流载走的具有一个极性的离子。在一实施例中，可将每一缝隙43的周围边缘成型为基本上与发射极13的尖端成等距以促进稳定产生每一发射极13的离子。
在本发明的另一实施例中，如图5所说明，可将沿非发射极5的侧面安置的每一缝隙43的边缘间隔得比安置在非发射电极的曲率的顶点附近的缝隙43的边缘更接近相应发射极13的尖端。如本文稍后将描述，这促进了非发射电极5的侧面附近的离子产生的增强，从而以向下流动到所述侧面上的层流输送到外界中。
在所述经装配结构的整个长度上基本上将其成型为一空气动力形式，以有助于其表面上的向下引导的层流50具有最小的层流阻力或紊乱或干扰。并且，可简单地将支撑体14和安装元件39旋开或以其它方式移除以撷取并替代一安装元件39内的发射极13。
现在参看图2的部分截面图，其中显示了一类似于如先前参看图1所描述的实施例的电晕放电棒的另一实施例，在此实施例中包括一安置在电极5内的缝隙43中的非传导护罩22以保护甚至在支撑体14周围的所述结构的空气动力形状。另外，这一实施例中的上壳11也可包括一沿方便地装配以形成所述上壳11的壳部分7、8的长度的搭扣配件或滑动配件接缝45。
现在参看图4，其中显示一根据图1-3的实施例的经装配的电晕放电棒的部分剖面和截面图。上壳中的腔室A通过下壳23的沟槽型上表面而与下腔室B分离。可将电控制电路1和高压DC电源2装配到上腔室A中并通过沿附着到其的末端部分12之间的壳11、23的长度的相对侧上的螺旋形接合部9将其密封于其中以免受环境和腔室B的影响。将安装沟道57形成为上壳11的挤压型状的一部分以容纳来自搭扣或滑动附着到上壳11中的沟道57内的顶部支撑件的安装芯片(未显示)。同样，穿过末端部分12安置到安装沟道57中的螺丝59有助于末端部分容易地附着到上壳和下壳11、23的共同延伸端。安装在上壳11中的多导体连接器49以常规的方式向也可包括各种用于操作的信号器灯51的内部电路1、2提供电力和控制连接。一高压导体53将高压电源2连接到沟槽25内的导体27，且一接地或参考导体52接地或连接具有非发射电极5的电路1、2的参考导体。在本发明的一实施例中，可将用于产生正和负电离电压的DC电源2以(例如)约0.1到约30赫兹范围内的重复速率交替转换成与导体27连接。这一实施例在每一发射极13处交替地产生离子，所述离子具有一在供电转换周期的一指定时间间隔期间由所施加的DC电离电压的电极所决定的电极。
流体压力配件55附着到与从端到端通过所述结构的腔室B的流体紧密连通中。配件55突出穿过附着到所述结构以关闭所述腔室A的末端部分12。可将一插塞56安置在配件55中以用于对供应到其的空气或其他气体的单端操作。所述下壳5充当非发射电极并包括一缝隙43，其在包括一支撑体14的每一出口周围。对于向下到所述结构上的经改进的空气动力气流50而言，可将一非传导护罩22并入每一缝隙43中以保护所述结构的平滑的气流表面，同时不负面影响每一发射极周围的静电场，且每一护罩22可附着到下壳23，其不与支撑体14或非发射电极5接触。以此方式，随着时间的流逝，污染物的任何积聚都不可能形成一可负面影响每一发射极13周围的电场图案的桥接电路。
现在参看图5，其显示了本发明的电晕放电棒的另一实施例，其中非发射电极5中的缝隙44包括纵向的或侧面边缘46，其比横向边缘48而相对于一支撑体14内的发射极13更接近地间隔。因此电极经配置在更高电场密度(即，沿所述侧面)区域产生比在横向边缘48附近的区域更多的离子。为了安装，其中层流从沿所述侧面上下流动到所述结构上，以此方式的离子产生促进流动的气流内的所产生离子的更有效的传递。
因此，根据本发明的电晕放电棒大大有助于挤压组件和机械部分制造的简便，以保护高度完整性防止污染并促进发射极的替换较易维护。需要时，所述结构每一端的流体压力配件促进类似单元的串联连接。空气动力型减少所述外表面上的向下层流的干扰。
权利要求
1.一种用于产生离子的结构，其包含一细长的上外壳，其用于形成基本上在其末端之间的一上腔室，以用于在其中含有电设备；一细长的下外壳，其沿所述上外壳共同延伸并附着到所述上外壳，且包括一下腔室以用于在其中的压力下含有气体，所述下外壳在其中沿其长度的经选择的多个位置处包括复数个出口，其与下腔室流体连通以用于在压力下穿过其释放气体；一电离电极，其安置在每一出口处以延伸用于所述上腔室内到其的电连接；和一细长的非电离电极，其沿所述下外壳延伸且经配置以沿其所述长度的一部分覆盖所述下外壳，所述非电离电极其中包括安置在所述经选择位置处的缝隙，所述电离电极突出穿过所述缝隙以用于响应施加到其的电离电势在电极之间建立一电离电场。
2.根据权利要求1所述的结构，其在每一出口处包括一具有一内孔的支撑体，且包括一安置在所述孔内的电离电极，且包括一在所述孔与所述下腔室之间流体连通的通道。
3.根据权利要求1所述的结构，其包括一电导体，其定向在每一出口处以突出穿过所述下外壳进入所述上腔室中；一导体，其附着到所述电导体中的每一个以用于接收其上的一电离电压；和绝缘材料，其安置在所述上腔室中的所述电连接器和导体上，并在一电连接器进入所述上腔室的每一突出部分周围形成一流体紧密密封。
4.根据权利要求2所述的结构，其包括一电离电压源，所述电离电压源安置在所述上腔室内并连接到所述附着到所述电离电极中的每一个的所述导体。
5.根据权利要求2所述的结构，其中每一电离电极安置在一通过一支撑体保持在所述出口中的支撑元件内，而所述电离电极基本上同轴安置在所述支撑体的所述孔内，所述支撑元件包括一用于所述下腔室与所述支撑体中所述孔之间的流体连通的通道。
6.根据权利要求1所述的结构，其包括所述上外壳和下外壳的一外部形状，其在一从上外壳朝向下外壳的方向上建立所述外壳上的层气流的减少的阻力或紊乱及减小的干扰。
7.根据权利要求6所述的结构，其包括基本上符合所述下外壳的所述外部形状的所述非电离电极，以用于在所述流动方向上建立层气流的减少的阻力或紊乱及减小的干扰。
8.根据权利要求7所述的结构，其包括一安置在每一出口周围的非传导护罩，所述护罩具有一基本上符合所述邻近的非电离电极的所述外部形状的外部形状。
9.根据权利要求1所述的结构，其包括所述非发射电极中的所述缝隙的边缘，所述非发射电极基本上与所述相关联的发射极等距离安置。
10.根据权利要求1所述的结构，其包括沿所述非发射电极的侧面段的所述缝隙的边缘，所述非发射电极以到所述相关联的发射极比到支撑体之间的所述缝隙的所述边缘的所述段的所述相关联的发射极的所述间隔更近的间隔安置。
11.根据权利要求2所述的结构，其中所述支撑体包括与所述下外壳内的螺纹缝隙配对的螺纹附着构件。
12.根据权利要求1所述的结构，其包括安置在所述上外壳和下外壳的所述末端并与至少所述下腔室形成流体紧密密封的末端部件。
13.根据权利要求12所述的结构，其包括一附着到一与所述下腔室流体连通的末端部件的加压流体配件。
14.根据权利要求13所述的结构，其包括一附着到与所述下腔室流体连通的每一末端部件的加压流体配件。
15.根据权利要求4所述的结构，其包括一安置在所述上腔室内且经连接以向所述电离电压源供应电信号的多导体电连接器。
16.根据权利要求5所述的结构，其中所述下腔室其中包括在沿所述出口棒的所述长度的所述经选择位置处的缝隙，所述缝隙中的每一个其中包括用于与一安置在其中、在所述下外壳内呈流体紧密密封啮合的支撑体上的螺纹配对的螺纹。
17.根据权利要求5所述的结构，其包括一在所述支撑体中的所述孔内的一膨胀腔室，以用于改变在压力下穿过所述通道进入所述膨胀腔室的气流的一参数。
18.根据权利要求1所述的结构，其中所述非发射电极将所述下外壳覆盖到其与所述上外壳的所述附着构件，以用于保持所述上外壳和下外壳的所述附着。
19.根据权利要求18所述的结构，其中所述上外壳和下外壳的所述附着构件基本上沿其所述共同延伸长度的相对侧形成，所述非发射电极至少沿所述相对侧的若干部分安置在所述附着构件内。
全文摘要
本发明提供一种电离器棒，其包括具有空气动力型外表面以支撑所述结构上的层流的上外壳和下外壳。所述上外壳形成一上内部腔室以用于与所述下外壳内的一下腔室绝缘的电路，所述下外壳在压力下限制其中的流体。沿所述结构的长度间隔的出口包括安置在流体管道内并连接到安装在上腔室中的电离电压源的电离电极。出口处的流体通道围绕安装在所述出口处的相关联电离电极在所述下腔室内的压力下释放流体。
文档编号H01T23/00GK1802780SQ03826657
公开日2006年7月12日 申请日期2003年8月12日 优先权日2003年5月1日
发明者格雷戈里·韦尔尼特斯凯, 斯科特·格尔基, 彼得·格伏特尔, 丹尼斯·A·莱里 申请人:离子系统公司