[发明专利]等离子体发生装置和等离子体发生装置的用途

说明书

技术领域

本发明涉及等离子体发生装置和等离子体发生装置的用途。本发明尤其，但不是排他地，应用于货物的灭菌和/或表面净化。

背景技术

众所周知，为提供有用的效果，可以故意进行放电。例如，大气压下在空气中使用电晕放电以产生臭氧（O₃）是已知的。例如，US-A-3,967,131披露了电晕放电臭氧发电机组，其中电晕放电在通过空气间隙隔离的同心电极和圆柱状绝缘（玻璃）屏蔽之间产生，并且连接到大约12,000伏特的交流电压上。电极由不锈钢网形成。

电晕放电是等离子体的形式，即部分地电离气体，包括自由电子和离子的比例，包括激发的中性物质。

臭氧的产生尤其是对灭菌和水处理应用的关注点，因为臭氧能提供无害的微生物（如细菌），可是本身是不稳定的且在相对一小段时间内降解为氧气。使用臭氧灭菌相对于竞争性技术（如加热、化学消毒、紫外辐射和核辐射）具有许多潜在优势。

US-A-6,007,770披露了在封闭容器中（如在密封的塑料袋中）容纳灭菌物体的装置和方法。装置具有两个经由两个平行的绝缘体而相向的平行高电压电极，在两个平行的绝缘体之间有缺口。将封闭容器放入该平行的绝缘体之间的缺口。装置的操作引起封闭容器中的氧气转变为臭氧。该电极是在7-25kV的电压下操作的。

US-A-6,007,770披露了在封闭容器中有内部电导体的实施方式。这允许使用更低的施加电压。然而，本文档也解释，在封闭容器的狭窄处，在该封闭容器中可以不需要内部电导体。

据知，US-A-6,007,770中设备的操作将在封闭容器的外部产生臭氧，导致操作者巨大的危险。而且，在封闭容器中没有设置内部电导体处，该封闭容器必须具有非常小的侧面长度（例如多达约10mm），以便限制施加的电压。即使如此，必须使用高电压，引起极高的电场横穿该封闭容器，其将具有破坏敏感物体（items）（包括含有电子学部件的物体）的结果。而且，当该容器含有导电物体（例如大多数食品）时，那些有导电物体的排布将影响产生的臭氧的数量，并且可以引起破坏该容器的热点。

US2003/0108460披露了一种为产生表面电晕放电的方法和装置。通过绝缘性间隔物分开基础电极和网孔电极。将网孔电极接地。将60Hz的2.5-3.6kV的交流电压施加于该基础电极，以便为臭氧的产生制造表面电晕放电。电晕放电形成在网孔电极的开孔（opening）中。US2003/0108460披露了在塑料袋（如组织、器官、食物制品等）中对物体灭菌。在这种情况下，用臭氧产生装置形成塑料袋的盖子，通过多孔绝缘平板与塑料袋的剩余部分分开。由臭氧产生装置产生的臭氧通过多孔绝缘平板分散到塑料袋中的物体。因此，在臭氧产生装置和塑料袋的物体之间没有密封是美国2003/0108460的要求，否则臭氧不能到达塑料袋中的物体。

Schwabedissen等2007[A.Schwabedissen、P Lacinski、X.Chen and J.Engemann“PlasmaLabel-a new method to disinfect goods inside a closed package using dielectric barrier discharges”Contrib.Plasma Phys.47No7,551-558(2007)]披露了基于臭氧的灭菌过程。WO 2006/039883提供了类似的公开。

Schwabedissen等披露了通过依赖于在包装的内表面上的标签支撑的表面绝缘的屏蔽放电，在密封包装内大气压等离子体（atmospheric pressure plasma）的产生。该标签包括金属电极，在此指定为内部电极。安装外部电极装置使其与该包装的外表面接触，且将高电压交流信号施加于该外部电极装置上。该外部电极装置与内部电极电容耦合，从而推动密封包装内表面绝缘的屏蔽放电并产生臭氧。

Schwabedissen等使用的内部电极具有复杂的形状。这是为了使标签上的内部电极的边缘长度最大化，因为电场强度在这些边缘处高。内部电极的金属面向包装的内部。

发明内容

本发明人已了解以上识别的现有技术公开有各自的劣势，例如涉及到操作安全性、实施容易度和/或使用的容易度。而且，本发明人认为到现有技术的一个、某些或全部劣势可以使用本发明来解决。

因此，在第一个优选的方面，本发明提供等离子体发生装置，包括：

第一电极；

位于第一电极前面的第二电极结构；

置于第一电极和第二电极结构之间的绝缘层，