[发明专利]操作压电等离子体生成器的方法

说明书

一种操作压电等离子体生成器（14）的方法，包括将输入信号（S_in）施加到压电等离子体生成器（14）的压电变压器（1），其中输入信号（S_in）的峰值振幅的绝对值（|A_peak|）周期性地减小和增加到小于和大于等离子体生成器（14）的点火电压（V_ig）的水平，使得等离子体生成周期性地坍塌。

本发明涉及一种操作压电等离子体生成器的方法。特别地，等离子体生成器生成非热等离子体。等离子体可以在大气条件下生成。等离子体生成器可以用于处理敏感表面，例如诸如薄织物或皮肤。

专利申请DE 10 2017 105 415 A1公开了一种用于生成非热等离子体的压电等离子体生成器，其中输入信号被优化，使得在变压器输出区域处的场强最大化。专利申请DE10 2015 119 574 A1公开了一种用于生成非热等离子体的方法，其中控制电路包括电感，并且其中测量平均电流以控制变压器的输入频率。专利申请DE 10 2015 112 410 A2公开了一种操作压电等离子体生成器的方法，其中确定输入阻抗的相位信息，并且取决于相位信息控制输入信号的频率。

DE 10 2017 105 401 A1公开了一种压电等离子体生成器，其中输入电压被调制，使得除了生成等离子体之外还生成超声波信号。

专利申请WO 2015/083155 A1公开了一种射频（RF）等离子体生成器，其中通过射频（RF）电磁（EM）场生成非热等离子体。为了防止不期望的电弧，在操作期间可以在短时间内关断RF电源。

DE 10 2016 110 141 A1公开了一种用于操作HF等离子体生成器的方法，其中输入电压周期性地降低至维持等离子体放电的水平。EP 3 662 854 A1公开了一种用于操作HF等离子体生成器的方法，其中输入电压被动态地适配，以便维持等离子体并且同时最小化诸如光和噪声产生之类的不想要的副作用。DE 19 616 187 A1公开了一种用于操作变压器以生成等离子体的方法，其中短电压脉冲被施加到输入电压。

本发明的目的是提供一种操作压电等离子体生成器的改进方法。

在一个方面中，本发明涉及一种操作压电等离子体生成器的方法。这样的压电等离子体生成器包括压电变压器，该压电变压器包括输入侧和输出侧。输入信号——即输入电压——被施加到输入侧。由于压电效应，因此可能在输出侧的一端生成高输出电压。

输入信号可以基于具有第一频率的基础信号。例如，基础信号的信号形状可以是正弦形状。基础信号可以具有恒定的第一频率。第一频率可以对应于压电变压器的谐振频率。例如，谐振频率可以是大约50 kHz。“对应”意味着第一频率接近或等于谐振频率。当等离子体生成器在其谐振频率下运行时，等离子体生成的效率得到优化。

基础信号可以由具有小于第一频率的第二频率的调制信号调制。

输入信号是这样的，即输入信号的峰值振幅的绝对值周期性地减小和增加到小于和大于等离子体生成器的点火电压的水平。小于点火电压的水平使得等离子体生成坍塌。因此，较低的水平不足以维持等离子体生成。因此，基础信号可以由包络曲线界定。在峰值振幅的一个振荡周期期间，其中峰值振幅的绝对值大于点火电压的时间长度是“接通时间”，并且在峰值振幅的一个振荡周期期间，其中峰值振幅的绝对值小于点火电压的时间长度是“关断时间”。

在生成等离子体所需的压电变压器输出端上的场强为点火场强。生成点火场强所需的输入电压是点火电压。

通过周期性地将峰值输入电压的绝对值降低至点火电压以下，具有可以降低输入到衬底中的平均能量的效应。除此之外，可以防止或减少所谓的流光（streamer）的出现。当这些流光碰到例如薄织物或皮肤之类的敏感衬底的表面时，可能出现局部灼伤痕迹。因此，敏感衬底可能被损坏，这是不合期望的效果。此外，热功率可能导致衬底中温度的过度增加，这可能损坏衬底。