DE2216819A1

DE2216819A1 - Vorrichtung zur Erzeugung von geladenen Partikeln

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Publication number: DE2216819A1
Application number: DE19722216819
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-04-08
Filing date: 1972-04-07
Publication date: 1972-10-19
Also published as: CA976599A; FR2132840B1; NL7204624A; CH561086A5; FR2132840A1; US3806763A; IT950975B; SE379482B; BE781457A

Description

Sa 2093

Senichi Masuda, Tokyo/Japan

Vorrichtung zur Erzeugung von geladenen
Partikeln

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung von geladenen Partikeln, insbesondere eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Strahls aus geladenen Partikeln,

Es ist bekannt» zur Erzeugung geladener Partikel in einem
Raum zur elektrostatischen Parbauftragung die Partikel in
einem Gas zu dispergieren und sie zur Aufladung durch einen Ionenstrom zu führen, der durch eine Koronaentladung erzeugt wird. Wenn jedoch die geladenen Teilchen in einem genauen
Prozess zum Drucken, Sortieren, Zeichnen, Bearbeiten, Entwickeln bei der Elektrophotographie, elektrostatischen Farbauftragen, elektrostatischen Färben, bei der Herstellung von integrierten Schaltungen oder LSI-Schaltungen u.dgl. mittels eines elektrodynamischen Verfahrens angewandt werden sollen,

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stört die durch den Gasstrom auf die Partikel einwirkende viskose Kraft die Wirkung der elektrischen Kraft und das Auftreten von Fehlern bei der Bearbeitung kann nicht vermieden werden.

Wenn die Geschwindigkeit des Gasstroms vermindert wird, um diese Fehler zu beseitigen, wird die elektrische Kraft auf die Partikel beim Durchgang des elektrischen Koronafeldes wirksam, die stärker aufgeladenen Partikel werden von der der Koronaelektrode gegenüberliegenden Elektrode stärker angezogen und haften an ihr, so dass die Partikelbahnen erheblich abgelenkt werden. Dadurch gelangen ausreichend geladene Partikel nicht an die erforderliche Stelle und es treten Fehler auf, da nur die weniger geladenen Partikel dorthin gelangen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der die obigen Nachteile überwunden werden und mit der intensiv geladene Partikel ohne Verwendung eines Gasstroms, insbesondere ein Strahl stark geladener und beliebig steuerbarer Partikel in geeigneter Weise für die oben erwähnten verschiedenen, elektrodynamisch durchzuführenden Vorgänge erzeugt werden können.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäss der Erfindung durch mehrere Elektroden zur Bildung eines stationären oder wandernden inhomogenen elektrischen Wechselfeldes mittels einer Wechselspannung und eine Kontaktvorrichtung zur Aufladung der Partikel, bestehend aus in dem elektrischen Feld angeordneten Körpern.

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Durch Anwendung der elektrodynamischen Wirkung infolge des inhomogenen elektrischen Wechselfeldes werden die durch Kontaktaufladung mit anderen Körpern oder gegenseitigen Kontakt erzeugten geladenen Partikel von dem KontaWkörper bzw. dem anderen Partikel gelöst, in einen Raum abgezogen und dann weitertransportiert. Dies ist die erste Eigenschaft der erfindungsgemässen Vorrichtung zur Erzeugung geladener Partikel.

Als Gegenstück für die Kontaktherstellung mit den Partikeln und damit für die Kontaktaufladung können Metalle, Halbleiter, Dielektrika oder andere beliebige geeignete Körper verwendet werden. Aus Zweckmässigkeitsgründen und im Hinblick auf die Grosse der Kontaktaufladung eignen sich für die Herstellung der erfindungsgemässen Vorrichtung vor allem Dielektrika, insbesondere Teflon, Polystyrol oder andere organische Dielektrika. Die Möglichkeit, als Kontaktkörper für die Partikel Dielektrika, insbesondere organische Dielektrika zu verwenden, ist die zweite Eigenschaft der Erfindung.

Zur kontinuierlichen Erzeugung der geladenen Partikel mit dem oben erwähnten Verfahren ist es möglich, die Partikel mit stationären Kontaktkörpern zu kontaktieren und sie in das inhomogene elektrische Wechselfeld gleiten zu lassen, um sie aufgrund von Schwerkraft, Zentrifugalkraft, mechanischer Kraft usw. kontinuierlich auszutragen, wobei die

sich

Antriebskraft, die Partikel und das Wechselfeld zur Austragung relativ kontinuierlich bewegen. Durch ein geeignetes Verfahren können die Partikal an den Kontaktkörpern kontinuierlich haften und die haftenden Kontaktkörper und das Wechselfeld können zur Austragung relativ zueinander bewegt werden. Dieses Verfahren hat sich als sehr zweck-

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massig erwiesen und bildet die dritte Eigenschaft der Erfindung.

Fügt man zn letzterem Verfahren, das die dritte Eigenschaft der Erfindung bildet, das vorherige Verfahren, so werden die Kontaktkörper und das elektrische Feld zum Austragen der Partikel relativ und kontinuierlich bewegt und durch Verwendung einer Antriebskraft aufgrund von Schwerkraft, Luftgeschwindigkeit, Zentrifugalkraft, mechanischer Kraft od.dgl. können die Partikel auf den Kontaktkörpern gleiten und die Partikel und das Wechselfeld werden zur Austragung der Partikel einer zusätzlichen relativen kontinuierlichen Bewegung unter-worfen.

Diese relative Bewegung kann dadurch erreicht werden, dass das Wechselfeld ruht und die Kontaktkörper, an denen die Partikel haften, bewegt werden. Der gleiche Zweck kann dagegen auch dadurch erreicht werden, dass die Kontaktkörper ruhen und periodisch ein längs der Körper wanderndes Feld erzeugt wird. Dies ist die vierte Eigenschaft der Erfindung.

Durch die oben erwähnten Mittel wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst, nämlich keinen Gasstrom zu verwenden. Die so geladenen Partikel werden jedoch durch die gegenseitig abstossende Coulomb'sehe Kraft verteilt und haften aufgrund elektrostatischer Induktion an anderen Körpern an. Es ist daher sehr schwierig, sie wirksam und ohne Kontaktierung an die beabsichtigte Stelle zu bringen.

Um diese Schwierigkeit zu überwinden, kann eine mit einem elektrischen Feld arbeitende Transportvorrichtung verwendet werden. Es wurde festgestellt, dass, wenn eine Gruppe von Stabelektroden isoliert voneinander und parallel zueinander angeordnet und in zwei Gruppen unterteilt abwechselnd an

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eine Einphasen-Wechselspannungsquelle angeschlossen wird, eine Reihe von inhomogenen elektrischen Wechselfeldern aufgrund stehender ¥ellen erzeugt werden, die miteinander längs der Elektroden in Beziehung stehen. Hierdurch wird eine starke elektrodynamische äbstossende Kraft gegen die geladenen Partikel ausgeübt, Ausserdem wurde festgestellt, dass, wenn die Gruppe von Elektroden in η Gruppen unterteilt wird, indem in Intervallen η-Elektroden verbunden werden, und diese nacheinander mit der n-phasigen Wechselspannungsquelle verbunden werden, aufgrund stehender ¥ellen ein inhomogenes elektrisches Wechselfeld erzeugt wird, das längs der Elektroden fortschreitet. Diese Feld übt eine äbstossende Kraft auf die geladenen -^artikel und ebenso eine Transportwirkung in der fortschreitenden Richtung aus.

Wenn somit ein stehendes oder ein längs einer Oberfläche eines Zylinders wanderndes elektrisches Feld z,B» durch Anordnung einer Gruppe von Stabelektroden parallel zur Achse des Zylinders, einer Gruppe von spiralförmigen Elektroden in gleichem Abstand und schräg zu der Achse oder einer Gruppe von ringförmigen Elektroden senkrecht zu der Achse und abstandsgleich und koaxial erzeugt wird, dann werden die in diesen Bereich eingeführten geladenen Partikel in einem Raum nahe der Achse berührungsfrei gehalten und ohne Berührung mit dem Zylinder transportiert, wobei auf sie eine geeignete Antriebskraft einwirkt_s z,B· aufgrund der Schwerkraft, der Luftgeschwindigkeit, der abstossenden Coulomb'sehen Kraft zwischen den Partikeln, der Transportkraft infolge eines Wanderfeldes od.dgl. Auf diese Weise wird eine elektrodynamische Vorrichtung zum Transport geladener Partikel geschaffen, die die Partikel in Strahlform von dem Ende des Zylinders zu der gewünschten Stelle fördert. Nimmt man an, dass der Abzug der geladenen Partikel im Inneren

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der Transportvorrichtung durchgeführt wird, und dass ein stehendes oder ein wanderndes Feld längs der Umfangsfläche zum Austragen der geladenen Partikel verwendet wird, dann können die getnäss der Erfindung erzeugten geladenen Partikel wirksam und berührungsfrei an irgendeine Stelle gefördert werden«

Die Verwendung eines stehenden oder wandernden Feldes zum Abzug der Partikel von den Kontaktkörpern ist die fünfte Eigenschaft der Erfindung. Bei Verwendung der besonderen Transportvorrichtung mit einem wandernden Feld ist es nicht notwendig, den Kontaktkörper zu bewegen, so dass es möglich ist, eine völlig statisch arbeitende Vorrichtung zu schaffen.

Für die Durchführung eines genauen elektrodynamischen Vorgangs mittels geladener Staubpartikel z.B. beim Drucken, Sortieren usw. ist es zur Verringerung von Fehlern notwendig, gleichmässig geladene Partikel in einem bestimmten Bereich von Partikeldurchmesser und -ladung zu erzeugen. Dies wird gemäss der Erfindung durch Anordnung eines elektrodynamischen Sortierers nahe dem Auslass der in etwa in Strahlform erzeugten geladenen Partikel erreicht.

Es wurde experimentell festgestellt, dass eine bestimmte Art von aufgrund eines stehenden Feldes transportierenden Vorrichtungen, z.B. eine Vorrichtung, bei der zweidimensional bzw. -polig abwechselnde Vierfachelektroden in Form von vier parallel zur Achse und abstandsgleich an der Oberfläche des Zylinders verlaufenden Stabelektroden angeordnet sind oder z.B. eine Vorrichtung, bei der ringförmige Elektroden senkrecht zur Achse und abstandsgleich koaxial angeordnet sind, die Eigenschaft hat, die geladenen Partikel in

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Abhängigkeit von der Form und der Abmessung der Elektroden, der Ladespannung, der Frequenz der Energiequelle usw. selektiv durchzulassen. Eine derartige Vorrichtung kann als elektrodynamischer Sortierer bezeichnet werden.

Die Möglichkeit der Verwendung des elektrodynamischen Sortierers in Verbindung mit der erfindungsgemässen Vorrichtung zur Erzeugung geladener Partikel ist die sechste Eigenschaft der Erfindung.

Bei der Durchführung eines elektrodynamischen Vorgangs aufgrund geladener Partikel tritt oft die Notwendigkeit auf, die Partikelzufuhrmenge zu steuern und zu unterbrechen. Dies wird bei der Erfindung dadurch erreicht, dass eine oder mehrere Steuerelektroden am Partikelauslass der Vorrichtung zur Erzeugung der geladenen Partikel angeordnet werden. Durch Anlegen einer Gleichspannung geeigneter Polarität entsprechend der Partikelladung wird auf diese eine elektrische Kraft ausgeübt und die Partikelzufuhrmenge wird durch kontinuierliche oder impulsweise Änderung der Grosse der Gleichspannung gesteuert oder unterbrochen. Die Möglichkeit der Anordnung von Steuerelektroden in geeigneter Anzahl am Auslass der erfindungsgemässen Vorrichtung zur Erzeugung der geladenen Partikel ist die siebente Eigenschaft der Erfindung.

Bei der Durchführung bestimmter elektrodynamischer Vorgänge mit geladenen Partikeln tritt die Notwendigkeit auf, die Partikel in Strahlform zu erzeugen und sie auf ein bestimmtes Objekt auftreffen zu lassen. Dies wird bei der Erfindung dadurch erreicht, dass, wenn das Objekt ein Dielektrikum ist, eine Zielelektrode hinter dem Objekt gegenüber dem Auslass der Vorrichtung zur Erzeugung der geladenen Partikel angeord-

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net wird, ^ine Gleichspannung mit einer Polarität entgegengesetzt der der Partikelladung wird auf die Elektrode gegeben und die Partikel werden durch die intensive elektrische Kraft, die auf sie einwirkt, in Richtung auf das Objekt beschleunigt« Wenn das Objekt ein Leiter ist, ist es nur erforderlich, es als Zielelektrode auszubilden und eine Gleichspannung anzulegen. Die Möglichkeit, eine Zielelektrode zur Beschleunigung und zum Abzug der geladenen Partikel durch Anlegen einer Gleichspannung gegenüber dem Auslass der erfindungsgemässen Vorrichtung zur Erzeugung der geladenen Partikel anzuordnen, ist die achte Eigenschaft der Erfindung.

Bei der Durchführung genauer Vorgänge mit geladenen Partikeln, z.B. beim Drucken, Zeichnen, Bearbeiten, elektrostatischen Färben und bei der Herstellung von integrierten Schaltungen und LSI-Schaltungen u.dgl. ist es notwendig, einen extrem feinen Strahl aus geladenen Partikeln herzustellen. Bei der Erfindung wird diese notwendige Bedingung dadurch erfüllt, dass die Transportvorrichtung mit ringförmigen Elektroden oder ein elektrodynamischer Sortierer am Ausgang der erfindungsgemässen Vorrichtung zur Erzeugung der geladenen Partikel angeordnet wird, dass am Auslassende der obigen Vorrichtung eine Plattenelektrode zur Fokussierung, die eine kleine Öffnung in der Mitte für den Durchgang der geladenen Partikel aufweist, in geeignetem Abstand von dem Auslassende der' Ringelektrodenvorrichtung angeordnet wird, und dass weiterhin eine Zielelektrode zur Beschleunigung und zum Abzug der Partikel vor der obigen Elektrode angeordnet wird. Eine Gleichspannung geeigneter Polarität in Abhängigkeit von der Polarität der geladenen Partikel wird auf die Plattenelektrode und eine Gleichspannung mit entgegengesetzter Polarität zu der der Partikelladung wird auf

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die Zielelektrode gegeben. Es wurde festgestellt, dass sich hierdurch ein sehr scharf fokussierender Strahl aus geladenen Partikeln erzeugen lässt. Wenn eine Steuerelektrode mit einer kleinen Öffnung für den Durchgang der geladenen Partikelausserhalb der ebenen Fokussierelektrode nahe dieser und isoliert hiervon angeordnet und eine Impulsspannung geeigneter Grosse mit einer Polarität entgegengesetzt der der Partikel auf die Steuerelektrode und eine geeignete Gleichvorspannung auf die Fokussierelektrode gegeben wird, dann werden ein oder mehrere geladene Partikel durch die kleine Öffnung aus dem Inneren der Fokussierelektrode abgezogen, die so gegen die vor ihr befindliche Zielelektrode emittiert werden können. Die Möglichkeit der Anordnung einer Ringelektrodenvorrichtung am Auslass der erfindungsgemässen Vorrichtung zur Erzeugung geladener ^artikel, der ebenen Fokussierelektrode mit einer kleinen Öffnung unmittelbar vor der vorherigen Vorrichtung, an die eine Gleichspannung angelegt wird, der mit einer Gleichspannung versorgten Zielelektrode vor der vorherigen Vorrichtung und weiterhin je nach Bedarf der Steuerelektrode mit einer kleinen Öffnung nahe und vor der Fokussierelektrode ist die neunte Eigenschaft der Erfindung.

Der oben beschriebene scharf fokussierte Partikelstrahl kann auch auf eine andere Weise wie folgt erreicht werden. Der Strahl kann durch eine Transportvorrichtung mit zweidimensionalen Vierfachelektroden oder durch den elektrodynamischen Sortierer am Auslass der erfindungsgemässen Vorrichtung zur Erzeugung geladener Partikel, eine mit einer Gleichspannung beaufschlagte an ihrer vorherigen Stellung angeordnete Zielelektrode und eine kleine, mit einer Impulsspannung zum Abzug der Partikel beaufschlagte Steuerelektrode mit einer

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kleinen öffnung nahe der zentralen Achse am Auslass der erfindungsgemässen Vorrichtung erzeugt werden« Diese Möglichkeit ist die zehnte Eigenschaft dar Erfindung.

Die beliebige Steuerung der Bahnen der Partikel, die durch das beschriebene Verfahren zur Erzielung der achten Eigenschaft in Form eines Strahls erzeugt werden, ist bei der Durchführung von Vorgängen, wie der elektrostatischen Farbauf tragung, der Entwicklung bei der Elektrophotographie oder beim elektrostatischen Färben nicht notwendig· Bei der Erfindung wird diese Forderung durch Anordnung einer Zielelektrode vor und gegenüber dem Auslass der Vorrichtung zur

an Erzeugung der geladenen Partikel, die eine Gleichspannung angelegt wird, weiterhin durch eine Ablenkelektrode zur vertikalen und horizontalen Ablenkung, die direkt am Auslass angeordnet ist, und durch Steuerung der Bahnen der Partikel mittels elektrischer Kraft erfüllt. Die Möglichkeit, die Ablenkelektrode nahe dem Auslass der erfindungs- gemässen Vorrichtung zur Erzeugung geladener Partikel und

an die Zielelektrode, die eine Gleichspannung angelegt wird, vor der obigen Vorrichtung anzuordnen, bildet die elfte Eigenschaft der Erfindung·

Wie oben erwähnt wurde, erreicht man durch das Verfahren und die Vorrichtung, die zur Erzielung der Eigenschaften k bis 11 beschrieben wurden, entsprechend der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe die Erzeugung eines intensiv geladenen und beliebig steuerbaren Teilchenstrahls, der zur Verwendung aller Arten von elektrodynamischen Vorgängen geeignet ist.

Bei elektrodynamischen Vorgängen wird nicht nur Atmosphäre mit üblicher Temperatur und üblichem Druck, sondern auch

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Gas jeglicher Art und im Hinblick auf die Umgebungsbedingungen von extrem niedrigen Temperaturen bis zu hohen Temperaturen und von Vakuum bis zu Hochdruck verwendet. Die erfindungsgemässe Vorrichtung kann äusserst wirksam unter allen atmosphärischen Bedingungen und ausser bei üblichen Temperaturen und Drücken in einem gross en Bereich von Umgebungsbedingungen verwendet werden. Wie oben beschrieben wurde, kann die erflndungsgemässe Vorrichtung nicht nur in Atmosphäre, sondern auch in irgendeiner Gasatmosphäre ohne Beschränkung auf übliche Temperatur und üblichen Druck, jedoch in einem grösseren Temperaturbereich von extrem niedrigen bis zu extrem hohen und in einem breiteren Temperaturbereich von Hochvakuum bis zu Hochdruck verwendet werden. Diese Möglichkeit bildet die zwölfte Eigenschaft der Erfindung,

Die Vorrichtung gemäss der Erfindung kann die geladenen Partikel ohne Anwendung eines Gasstroms erzeugen und transportieren, wobei die Partikel in den erforderlichen Raum durch Ausnutzung der "Wirkung eines stehenden oder wandernden inhomogenen elektrischen Wechselfeldes auf die zuvor durch Kontaktelektrisierung geladenen Teilchen transportiert werden.

Wenn keine Koronaentladung angewandt wird, die sehr wirksam auf die Elektrisierung der Partikel ist, ist die Zufuhrmenge von erreichten geladenen Partikeln begrenzt und reicht nicht aus, um eine grosse Menge intensiv geladener Partikel zu erzeugen und zu transportieren.

Durch die Erfindung wird eine Vorrichtung geschaffen, mit der eine relativ grosse Menge intensiv geladener Partikel erzeugt und ohne Verwendung irgendeines Gasstroms in den erforderlichen Raum transportiert werden kann.

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Dies vird wie folgt erreicht: Zunächst wird eine relativ grosse Gasmenge freigesetzt und gleichmässig mit konstanter Anfangsgeschwindigkeit in radialer Richtung ohne Verwendung irgendeines Gasstroms durch eine Vorrichtung verteilt, die die Partikel in einer geeigneten und beliebigen Konstruktion dreht, so dass die Partikel durch die Zentrifugalkraft aufgrund der Drehbewegung, die den Partikeln duroh z.B. eine drehende Scheibe, eine drehende Schale, ein Schaufelrad od.dgl« verliehen wird, in radialer Richtung freigesetzt und dispergiert werden. Trotz ihrer vergleichsweise grossen Menge werden die Partikel durch Ionenkollision intensiv geladen, indem sie einen positiven oder negativen Ionenstrom durchlaufen, der quer zu der Bewegungsrichtung der Partikel erzeugt wird und den Aussenumfang der Partikeldreh- und Fördervorrichtung umgibt· Erreicht wird dies durch eine Koronaentladeelektrode, die längs des gesamten äusseren Umfangs der Dreh- und Fördervorrichtung und eine der Koronaentladeelektrode gegenüberliegende Elektrode erzeugt wird « Die so erzeugten und sich in radialer Richtung bewegenden geladenen Partikel werden danach an der inneren Oberfläche eines Behälters zusammengepresst, der aus einer dielektrischen Wand besteht, die an oder nahe an einer Gruppe von Elektroden oder diese einschliessend angeordnet ist, um ein stehendes oder wanderndes inhomogenes elektrisches Wechselfeld zu erzeugen, das die Partikeldreh- und Fördervorrichtung und die gesamte Koronaentladeelektrode und deren Gegenelektrode bzw, einen Teil hiervon umgibt. Die intensive Ittickstoss- und Wirbelwirkung des stehenden elektrischen Feldes und die Sohwerkraftwirkung auf die haftenden geladenen Partikel bzw, die intensive Rückstoss- und Wirbelwirkung und die Transportwirkung auf die haftenden geladenen ^artikel des wandernden elektrischen Feldes führen die Partikel zu der Auslassöffnung längs der inneren Oberfläche der dielektrischen Wand,

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Demgemäss bestellt eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung aus einer geeigneten Vorrichtung zum Drehen der Partikel, um sie aufgrund der Zentrifugalkraft in radialer Richtung zu verteilen und abzugeben, einer Koronaentladeelektrode und einer Gegenelektrode, die längs des gesamten äusseren Umfangs angeordnet ist, umeinen positiven oder negativen Ionenstrom zu erzeugen, der den äusseren Umfang der Partikeldreh- und Fördervorrichtung umgibt und die Bahn der Partikel kreuzt, einem Behälter au3 einer dielektrischen Wand mit einer Auslassöffnung für die geladenen Partikel, der angrenzend oder eingebettet Elektroden zur Bildung eines stehenden oder wandernden inhomogenen elektrischen Wechselfeldes aufweist und eine Einphasen-Wechselspannungsquelle zur Erzeugung des stehenden Feldes durch Anlegen einer Einphasen-Wechselspannung und/oder eine Mehrphasen-Wechselspannungsquelle zur Erzeugung des wandernden Feldes durch Anlegen einer Mehrphasen-Wechselspannung an die Elektroden»

In diesem Falle kann als Koronaentladeelektrode oder als· Gegenelektrode ein Teil der Partikeldreh- und Fördervorrichtung oder ein Teil der Elektroden zur Bildung des stehenden oder wandernden Feldesverwendet werden» Durch Anlegen einer Gleichspannung zusätzlich zu der Einphasenoder Mehrphasenwechselspannung und durch weitere Beschleunigung der geladenen Partikel durch die vorherige Einrichtung oder eine Koronaentladeelektrode an der oben erwähnten Auslassöffnung können die Teilchen erneut geladen werden, um ihre Ladung zu ergänzen» Die erfindungsgemässe Vorrichtung zeichnet sich besonders dadurch aus, dass eine relativ grosse Menge intensiv geladener Partikel zu einem

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erforderlichen Raum ohne irgend einen Gasstrom gefördert werden kann·

Die Partikel haben die Fähigkeit, ihre Ladung zu halten und weisen einen hohen Widerstand gegen eine Oberflächenableitung auf, wenn sie einen ausreichend hohen elektrischen Widerstand haben und ausreichend trocken sind· In gleicher Weise sollte der Oberflächenableitwiderstand durch Trocknen der inneren Oberfläche des Wandkörpers ausreichend hoch sein. Hierzu kann der Wandkörper in geeigneter Weise beheizt werden oder es kann ein trockenes Gas eingeführt werden, das kontinuierlich von der Auslassöffnung der Partikel ausströmt, so dass das Abströmen in die feuchte freie Luft verhindert wird«

AusfUhrungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Figuren 1 bis 20 erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung der Erfindung,

Fig« 2 eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform gemäss der Erfindung mit zvei Stabelektroden und zwei dielektrischen Scheiben,

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform gemäss der Erfindung mit zwei Stabelektroden und einem dielektrischen Zylinder,

Fig. 4 einen Querschnitt einer Ausführungsform gemäss der Erfindung mit zweipolig wechselnden Vierfachelektroden und einem dielektrischen Zylinder,

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Fig. 5 einen Längeschnitt einer Ausführung»form mit zwei spiralförmigen Elektroden und einem dielektrischen Zylinder,

Fig. 6 einen Längsschnitt mit zwei Gruppen ringförmiger Elektroden und einem dielektrischen Zylinder,

Fig. 7 einen Längsschnitt einer Aueführungsform mit drei spiralförmigen Elektroden, an die eine Dreiphasen-Vechselspannung angelegt wird, und mit einem dielektrischen Zylinder,

Fig· 8 eine schematiche Darstellung eines mit einer Vorrichtung zur Erzeugung geladener Teilchen, einem elektrodynamischen Sortierer und einer Steuerelektrode versehenen Systems,

Fig. 9, 10 und 11 Längsschnitt praktischer Au»führung·- formen des Systeme der Fig· 8,

Fig·12 einen Querschnitt der in Fig. 11 gezeigten Au»führung* f ο ]

Fig· 13 eine schematische Darstellung eines Systems mit einer Vorrichtung zur Erzeugung geladener Partikel, einer Zielelektrode zum Abzug und zur Beschleunigung der Partikel, um einen Strahl aus geladenen Partikeln zu bilden, mit einem elektrodynamischen Sortierer und mit einer Steuerelektrode,

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Fig, Ik einen Längsschnitt einer Ausführung·for« alt

einer ebenen Fokuseierelektrode, einer Steuerelektrode und einer Zielelektrode zur Bildung eines scharf fokussieren und intermittierend gesteuerten Strahls aus geladenen Partikeln,

Fig. 15 einen Langeschnitt einer Ausführungsforai zur Bildung eines scharf fokussierten und intermittierend gesteuerten Strahls aus geladenen Partikeln durch Anordnung abwechselnder Vierfachelektroden und zweier Steuerelektroden,

Fig. 16 einen Schnitt längs der Linie Y-T in Fig· 15, Fig· 17 eine scheaatische Darstellung eines Systems

mit einer Vorrichtung zur Erzeugung geladener Partikel, einer Zielelektrode zum Abzug und zur Beschleunigung der Partikel« die zur Bildung eines Strahle aus geladenen Partikeln ▼erwendet werden, einer vertikalen und einer horizontalen Elektrode zur Ablenkung des Strahle, mit einem elektrodynamischen Sortlerer und einer Steuerelektrode,

Fig· 18 einen Lftngsschnitt einer AusfUmrungsform zur Bildung eines scharf fokusslerten, beliebig unterbrochenen, gesteuerten und abgelenkten Strahls durch Anordnung einer Fokussierelektrode, einer Steuerelektrode, einer Zielelektrode und Ablenkelektroden,

Fig. 19 einen Längsschnitt einer weiteren Aueführung*- form ähnlich der der Fig. 18,

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Fig. 20 einen Längsschnitt einer Ausführungsform einer Vorrichtung zur Erzeugung geladener Partikel zum Abzug und zur Förderung der Partikel zu einem erforderlichen Raum, wobei sie sich mit einem durch eine Koronaentladung erzeugten Ionenstrom schneiden_o

Fig» 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel zur Erläuterung des Prinzips der Erfindung sowie der ersten, zweiten und dritten Eigenschaft·

Durch Anlegen einer Einphasen-Wechselspannung einer Einphasen~¥echselstromquelle 5 über die Leiter 3» ^- an zwei Stabelektroden 1, 2, die horizontal und parallel in gleichen Abständen angeordnet sind, wird aufgrund einer stehenden ¥elle ein ungleichmässiges bzw. inhomogenes elektrisches Feld 7 erzeugt, dessen elektrische Kraftlinien, die durch die unterbrochenen Linien 6 gezeigt sind, zwischen den beiden Elektroden verlaufen. Die Intensität des elektrischen Feldes ebenso wie die Inhomogenität in diesem Falle sind im Bereich 8, 9 der gegenüberliegenden Oberflächen der Elektroden am stärksten feststellbar und wenn die dielektrische Kontaktplatte 11, an der Staubpartikel 10 haften, in Richtung des Pfeils 12 so bewegt wird, dass sie z.B. den Bereich 9 berührt, dann werden die Staubpartikel 10, die durch Kontaktaufladung infolge der dielektrischen ^Kontaktplatte aufgeladen werden, von der Kontaktplatte 11 abgezogen, wobei sie einer besonderen elektrodynamischen Zugwirkung infolge des inhomogenen elektrischen Wechselfeldes 7 unterliegen, und werden kontinuierlich in der Richtung 13 als intensiv aufgeladene, schwebende Teilchen in den Raum 1^- vor den Elektroden 1,2

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bewegt. Venn in diesem Falle das stehende inhomogene elektrische Wechselfeld 7 in sein Minimuai übergeht, werden die geladenen Partikel unmittelbar vor ihm zusammengedrückt und können nicht zwischen den Elektroden 1,2 durchlaufen. Die oben angegebenen Richtungen der Abscheid- bzw. Trenn- und Druckkraft oder Minus hängen nicht von der Polarität Plus oder Minus der Ladung der Partikel ab und die Polarität der Ladung der durch die Kontaktaufladung erhaltenen Partikel kann positiv oder negativ sein und ausgehend von der Kontaktaufladung zwischen sich gegenseitig beeinflussenden Partikeln spielt es keine Rolle, ob die Partikel positiv oder negativ sind. Venn man den Trenn- und Druckeffekt ausnutzt, haften die Partikel 10 an der Oberfläche der di <-elektrischen Schicht 11, die aus einer Kunststoffolie, aus synthetischem Papier, einem Gewebe od.dgl. bestehen kann. In diesem Falle können die Staubpartikel, die in den Raum Ik gebracht wurden, durch eine geeignete Anzugsvorrichtung abgezogen und entfernt werden.

Um bei der obigen Ausführungsform die geladenen Partikel kontinuierlich zu fördern, ist es notwendig, die Form der Kontaktplatte 11 so zu ändern, dass sich eine endlose Konstruktion ergibt, und ausβerden einen Abschnitt vorzusehen, an dem die Partikel haften, damit sie kontinuierlich deren Oberfläche zugeführt werden und an ihr haften.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur Erzeugung von geladenen Partikeln gemäss der Erfindung, die so aufgebaut ist, dass sie die obigen wichtigen Bedingungen erfüllt. In dieser Figur sind zwei dielektrische Scheiben 15, 16 an einer horizontalen Achse 17 parallel zueinander, vertikal und in gleichem Abstand voneinander

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befestigt und werden von dem Motor 18 angetrieben· Die Scheiben drehen sich in Richtung des Pfeils 19 in einer Trommel, die das Aussengehäuse 20 bildet, das in gestrichelten Linien dargestellt ist« An den beiden Aussen-βeiten der Scheiben 15» 16 sind zwei stabförmige Abscheidelektroden 1, 2 nahe an diesen parallel und horizontal angeordnet, die aus dem Fenster 22 vorstehen, das in der Seitenwand 21 des Aussengehäuses 20 ausgebildet ist. An die Elektroden wird eine Einphasen-Yechselspannung über die Leiter 3, k gelegt. Im unteren Teil 23 des äusseren Gehäuses 20 ist Staub 2k enthalten und die unteren Hälften der Scheiben 15t 16 sind in ihm eingeschlossen und durchlaufen ihn. Somit haftet eine ausreichende Staubmenge kontinuierlich an den Oberflächen der Scheiben. Die Hälften 23 bilden somit den oben erwähnten haftenden Abschnitt der endlose Kontaktplatten darstellenden Scheiben 15t ¹^. Der haftende Staub 10 wird durch die Scheiben vor die Abscheidelektroden 1,2 transportiert, im Raum 14 von der Oberfläche der Scheiben durch die Abscheidwirkung des stehenden inhomogenen elektrischen Wechselfeldes entfernt, das zwischen den beiden Elektroden gebildet wird, und kontinuierlich durch das Fenster 22 in den äusseren Raum längs der oberen Teile der Elektroden 1, 2 gefördert.

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausfuhrungsform der Erfindung,die die gleichen wesentlichen Bedingungen wie in Fig· 2 erfüllt. In dieser Figur wird ein horizontal angeordneter dielektrischer Zylinder 26 von einer Achse 17 getragen, die von einem Motor 18 angetrieben wird und sich in Richtung des Pfeils 19 dreht. Ausβerhalb des Zylinders

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und nahe seiner Auseenvand ist eine horizontale Stabelektrode 1 und innerhalb des Zylinders 26 und parallel zu der Elektrode 1 und zur Innenwand des Zylinders ist eine Stabelektrode 2 angeordnet. Die beiden Stabelektroden 1, 2 bilden die Abscheidelektroden; sie stehen an offenen Ende des Zylinders 28 vor und erhalten über die Leiter 3» ^ eine Einphasen-Wechselepannung. Am Umfang des offenen Endes 28 des Zylinders 26 ist ein Ring 27 vorgesehen, der in das Innere vorsteht, um das Austreten von Staub zu verhindern. Der Staub 2k befindet sich im unteren Teil 23 des Zylinders, der somit den Teil bildet, an dem der Staub haftet. Die Staubpartikel haften somit kontinuierlich an der Innenfläche des Zylinders 26 und drehen sich mit dfesem in Richtung des Pfeils I9. Durch die Drehung des Zylinders 26 wird der haftende Staub 10 in den Raum 14 unmittelbar vor den Elektroden 1, 2 transportiert, hier von der Innenwand des Zylinders abgeschieden und kontinuierlich durch die öffnung 28 zu dem Aussenraum 25 gefördert.

Fig. k zeigt eine weitere AusfUhrungsform der erfindungs· gemässen Vorrichtung zur Erzeugung von geladenen Partikeln, die die fünfte und sechste Eigenschaft zusammen mit der oben erwähnten ersten, zweiten und dritten vereinigt. Sie stellt ein AusfUhrungsbeispiel dar, bei dem die fünfte und sechste Eigenschaft zugleich durch die Verwendung zweidimensionaler bzw. zweipoliger Vierfachelektroden verwirklicht ist. In dieser Figur wird ein Zylinder 26 wie in Fig. 3 durch eine nicht gezeigte horizontale Achse in horizontaler Lage gehalten und von einem Motor in Richtung des Pfeils 19 gedreht* Stab-

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elektroden 29 bis 32 sind in gleichem Abstand voneinander und parallel zur Achse des Zylinders 26 nahe dessen Aussenwand angeordnet. Die Elektroden sind abwechselnd wie die Elektroden 29, 31 und 30, 32 mit Leitern 33» 3^ verbunden. Jede Elektrode ist über Leiter 35 bzw. 36 mit der Einphasen-Wechselstromquelle 5 verbunden. Hierdurch bilden die parallelen Stabelektroden 29 bis 32 zweipolig abwechselnde Vierfachelektroden und im Inneren des Zylinders 26 wird ein zweipolig abwechselndes elektrisches Vierfachfeld gebildet. Der untere Teil des Zylinders 26 enthält den Staub Zk und bildet den Teil, an dem die Partikel haften, ähnlich wie in Fig. 3. Der Staub 10, der an der Innenwand des Zylinders haftet, wird durch die Drehung des Zylinders zur Vorderseite der Elektrode 29 transportiert und hier werden die Staubpartikel von der Innenwand des Zylinders abgeschieden. Dann werden durch die elektrodynamische selektive Wirkung hauptsächlich infolge des oben erwähnten zweidimensional abwechselnden elektrischen Vierfachfeldes nur die geladenen Partikel mit einer bestimmten Grosse des Durchmessers und der Ladung durch die Öffnung am Ende des Zylinders 26 längs der Achse nach aussen transportiert, wobei sie nah· der Achse 37 des Zylinders in stabilem Zustand berührungsfrei gehalten werden. Die Bewegung der Partikel, die nicht die oben erwähnte bestimmte Grosse aufweisen» w±rd unstabil, divergieren und haften so wieder an der Innenwand des Zylinders 26 an. Parallel zu einer Gleichstromquelle 38 zum Anlegen von Gleichspannung an die Elektrodenpaare 29, 31 und 30, 32 ist zur Führung des Wechselstroms ein Bypasskondensator 39 geschaltet. Da die selektive

2 Ü 9 8 ü {/07" ^!

Durchgangscharakteristik der oben erwähnten Vierfachelektroden, die bei dieser Ausführungsform als elektrodynamischer Sortierer verwendet sind, entsprechend der Grosse der angelegten Wechselspannung, der Frequenz, der Gleichspannung und der Gasviskosität bestimmt wird, ist es durch Änderung dieser Faktoren möglich, den Bereich des Verhältnisses zwischen den Durchmessern der auegetragenen geladenen Partikel und der Ladung der Partikel zu ändern.

Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung zur Erzeugung geladener Partikel, die die oben erwähnte erste, zweite, dritte und fünfte Eigenschaft aufweist und bei der die fUnfte Eigenschaft durch zwei Gruppen von spiralförmigen Elektroden verwirklicht ist, an die eine Einphasen-Vechselspannung angelegt wird. In dieser Figur weist der dielektrische Zylinder 26 einen Ring 41 mit einem Schlitz 4o an seinem sich öffnenden Ende auf und ist durch Räder 42, die in den Schlitz eingreifen und auch durch ein Zahnrad 43 an seinem unteren Ende 51 drehbar gelagert ist. Der Zylinder von einem Motor 18 mit Hilfe von Ritzeln 44, die mit dem Zahnrad 43 kämmen, in Richtung des Pfeils 19 gedreht. Am Aussenumfang des Zylinders sind zwei mit einem Isolator Überzogene spiralförmige Elektroden 45, 46 parallel zueinander nahe dem Aussenumfang angeordnet und an eine Einphasen-Vechselstromquelle 5 über Leiter 3» 4 angeschlossen. Dadurch wird ein spiralförmiges stehendes elektrisches Feld länge der spiralförmigen Elektroden 45, 46 im Inneren des Zylinders 26 geschaffen. Dieses Feld hat sowohl dl· Wirkung, die Partikel abzuziehen als auch sie abzutransportieren. Die in dem Trichter 47 gespeicherten Staub-

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partikel bestehen aus Dielektrikum und werden kontinuierlich in das Innere des Zylinders 26 von dem unteren Ende 4<? der Zuführleitung 4δ durch die Öffnung 50 am unteren Ende des Zylinders 26 zugeführt. Die Ringe 27, 51 verhindern das Überströmen, der Staubpartikel. Bei der Drehung des Zylinders 26 werden die geladenen Staubpartikel 10, die an seiner inneren Oberfläche haften, durch die Wirkung des inhomogenen elektrischen Wechselfeldes abgeschieden, das durch die spiralförmigen Elektroden 45, 46 gebildet wird, und werden nahe der zentralen Achse 27 gebalten und dann kontinuierlich aus der Öffnung 28 am Auslass nach aussen gefördert.

Fig. 6 zeigt eine Ausführungsforns der erfindungagemässen Vorrichtung zur Erzeugung geladener Partikel, die die oben erwähnte erste, zweite, dritte, fünfte und sechste Eigenschaft aufweiet, und vor allem eine weitere Aiasführungsform zur Verwirklichung der fünften und sechsten Eigenschaft durch eine Vorrichtung zur Erzeugtasg ®±nm& ■elektrischen F#»ld«e des stehenden Vellentyp« unter Verwendung von bereits im einzelnen beschriebenen ringförmigen Elektroden. Die mit einem Isolator überzogenen ringförmigen Elektroden 52, 53, 52', 53', .... sind abwechselnd an Laitwr 54, 55 angeschlossen, die mit einer Einphassen-Wechselstromquelle (nicht gezeigt) über Leiter 56, 57 verbunden sind. Es ist ein Staubpartikelzuführrohr 5ö vorhanden, das in die Grundplatte 59 des Zylinders 26 eingeführt ist und das die Partikel kontinuierlich zu dem Teil 23 führt, an dem die Partikel haften. Es ist auch ein Lufteinführrohr 60 vorhanden, üb die geladenen Partikel in der erforderlichen Weise in das Innere des Zylinders vorzuschieben. Der Zylinder 26 er-

2 (J ^CUU 3 / u 7 ■/" 2

hält eine periodische Hin- und Herbewegung durch einen geeigneten, nicht gezeigten Mechanismus in Richtung des Pfeils 61 mit einem Hub wenigstens grosser als der Abstand zwischen den ringförmigen Elektroden* Infolge dieser Bewegung erhalten die Staubpartikel 2k an der unteren Oberfläche des Zylinders eine periodische relative Bewegung gegenüber dem inhomogenen elektrischen Vechselfeld, das an der inneren Oberfläche des Zylinders durch die ringförmigen Elektroden gebildet wird, so dass die Partikel an der unteren Oberfläche abgeschieden und ohne Berührung in der Nähe des zentralen Teils 37* einer jeden ringförmigen Elektrode gehalten werden· Die Partikel werden durch die abstossende Coulomb'sehe Kraft zwischen den Partikeln bzw. die Viskosität infolge der von dem Rohr 60 zugeführten Luft angetrieben· Vie bereits beschrieben wurde, unterliegen die Partikel hierbei einem elektrodynamischen Sortiervorgang, wenn sie den engsten Weg durchlaufen, der nahe der Stelle 37" auf der zentralen Achse zwischen den benachbarten ringförmigen Elektroden gebildet ist, und nur die Partikel, die innerhalb der erforderlichen Grosse liegen, werden von der Auslassöffnung 28 zu dem äusseren Raum 25 gefördert.

Fig. 7 zeigt eine Ausführungeform der erfindungsgemässen Vorrichtung zur Erzeugung von geladenen Partikeln, die ausser der oben erwähnten ersten, zweiten und dritten die vierte und fünfte Eigenschaft aufweist, und vor allem eine Ausführungsform, bei der die vierte und fünfte Eigenschaft zugleich durch drei spiralförmige Elektroden verwirklicht ist, auf die eine Dreiphasen-Vechselspannung gegeben wird. In dieser Figur sind drei mit einem Isolator

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überzogene Leiter 62 bis 6k spiralförmig und mit gleichen Abständen voneinander nahe dem äusseren Umfang des festen dielektrischen Zylinders Z6 angeordnet und aufeinanderfolgend an den Ausgangsanschluss U, V und ¥ einer Dreiphasen-Wechselstromquelle (nicht gezeigt) angeschlossen. Hierdurch wird ein inhomogenes elektrisches Feld gebildet, das in Richtung des Pfeils 61' längs der inneren Oberfläche des Zylinders wandert. Ein Staubpartikelzuführrohr 48 ist in die Öffnung 50 der Grundplatte 59 des Zylinders 26 eingeführt und bildet dadurch den Teil 23, an dem die Partikel haften, wobei der unteren Oberfläche des Zylinders durch das Rohr Staubpartikel zugeführt werden·

Im obigen Falle kann die Zufuhrmenge geladener Staubpartikel dadurch erheblich vergrössert werden, dass ein spiralförmiger oder lanzettenartiger Kratzer aus einem Dielektrikum vorgesehen wird, der sich um eine mit der Achse des Zylinders 26 zusammenfallende Achse dreht sowie die innere Oberfläche des Zylinders berührt· Hierdurch werden, wie bereits festgestellt wurde, die Staubpartikel durch eine mechanische Kraft verstreut und zugleich sum Gleiten gebracht· Aueserdem erhalten sie eine relative Bewegung durch Hinzufügen des inhomogenen elektrischen Wanderfeldes.

Fig. 8 zeigt eine Ausführungsform eines Systems zur Verwirklichung der oben erwähnten siebenten Eigenschaft, das zugleich ein Beispiel für die Verwirklichung der sechsten Eigenschaft ist, indem eine Steuerelektrode 70 an dem Auslassteil des geladene Partikel erzeugenden und das Staubpartikelzuführrohr 48 aufweisenden Abschnitts 68 hinter der elektrodynamischen Sortiervorrichtung 69 an-

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geordnet ist. Die in der Praxis möglichen detaillierten Ausführungsformen dieses Systems sind in den Figuren 9» 10 und 11 gezeigt.

Fig. 9 ist ein Aueführungsbeispiel des in Fig. 8 gezeigten Systeme, bei dem die in Fig. 5 gezeigte Vorrichtung zur Erzeugung geladener Partikel als Abschnitt 68 in Fig. 8 und die Vorrichtung zur Erzeugung eines stehenden elektrischen Feldes und mit ringförmigen Elektroden, wie sie in Fig. 6 gezeigt ist, als elektrodynamischer Sortierer 69 verwendet sind, so dass die Steuerelektrode 7° zusammen mit der ringförmigen Elektrode am Auslassende gebildet wird und die erste, zweite, dritte, fünfte, sechste und siebente Eigenschaft der Erfindung verwirklicht ist. Die in der ^yigur mit den Bezugsziffern 3 bis 51 versehenen Elemente sind die gleichen wie die in Fig. 5 gezeigten und die Bezugsziffern 68, 69, 70 stimmen mit denen der Fig. 8 überein. Der dielektrische Zylinder mit einem etwas geringerem Durchmesser ist koaxial und einstückig mit dem Zylinder 26 am Auelassteil des Zylinders angeordnet. Nahe seinem Aussenumfang

sind ringförmige Elektroden 72, 73» 72', 73¹ in

gleichen Abständen angeordnet und abwechselnd durch die Leiter 7k, 75 mit den Leitern k_t 3 über die Leiter 77, 76 und dann mit einer Einphasen-Vechselstromquelle (nicht gezeigt) verbunden. Durch die Ringelektrodenanordnung wird ein stehendes elektrisches Feld geschaffen, das die Eigenschaft hat, die geladenen Partikel selektiv durchzulassen, wie bereits anhand der Ausführungsform der Fig. 6 erläutert wurde, so dass der elektrodynamische Sortierer 69 gebildet wird. Die ringförmige Elektrode 73" am Ende des Auslasses bildet die

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Steuerelektrode 70. Da sie über den Kondensator 78 dem Leiter 75 verbunden ist, liegt sie Wechselstrommassig auf dem gleichen Potential wie die Elektroden 73t 73'» ist jedoch gleichstrommässig von diesen Elektroden isoliert. Ba die Steuerelektrode 70 mit dem Schleifkontakt des an eine Gleichstromquelle 79 angeschlossenen Regelwiderstands 80 verbunden ist, erhält sie eine Gleichspannung geeigneter und beliebiger Gröase gegenüber der benachbarten ringförmigen Elektrode 72"· Demgemäss wird die an der Auslassöffnung 82 in den äusseren Raum 25 abgegebene, in dem Abeetmitt 68 zur Erzeugung geladener Partikel erzeugt© und durch den elektrodynamischen Sortierer 69 geführte Partikelmenge dadurch beliebig unterbrochen und gesteuert, dass durch Unterbrechung und Regulierung der obige» Gleich·» spannung zwischen 72" und 73" die auftretende elektrische Kraft ausgenutzt wird»

Fig. 10 zeigt eine Ausführung»form zur Verwirklichung der Eigenschaften 1 bis 7 der Erfindung und des in Fig. 8 gezeigten Systems, wobei die Vorrichtung zur Erzeugung geladener Partikel, die in Fig. 7 gezeigt ist, als Abschnitt 68 der Fig. 8 verwendet ist, die Vorrichtung zur Erzeugung eines stehenden elektrischen Feldes alt ringförmigen Elektroden als elektrodynamischer Sortierer verwendet ist, wie sie bei 69 in Fig« gezeigt ist, und die Steuerelektrode in Form der !ringförmigen Elektrode, wie sie bei 70 in der gleichen Figur gezeigt ist, am Auslassende angeordnet ist. In Fig. 10 sind die Elemente mit den gleichen Bezugsziffern versehen wie die entsprechenden Elemente in Fig. 7» 8 und 9. Die geladenen Partikel, die in dem Abschnitt 68 nach

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dea Prinzip erzeugt werden, wie es ia einzelnen anhand der Fig. 7 beschrieben wurde, und die danach, wie anhand von Fig. 9 erläutert wurde, durch den elektrodynamischen Sortierer 69 sortiert werden, werden von der Auslassöffnung 82 in den aus·eren Raua 25 dadurch abgegeben, dass die Zufuhraenge durch die Steuerelektrode 70 unterbrochen und reguliert wird.

Fig. 11 zeigt ein Beispiel einer Ausführungsfora alt allen Eigenschaften 1 bis 7 in einea Längsschnitt des Systeas der Fig. 8, wobei die Vorrichtung zur Erzeugung geladener Partikel der Fig. 7 als Abschnitt 68 in Fig. und die zweipolig wechselnden VierfacheJktroden der Fig. k als elektrodynamischer Sortierer 69 verwendet sind. Die Vierfachelektroden werden dadurch als Steuerelektrode 70 verwendet, dass der Auslasβendtoil abgeschnitten und isoliert ist.

Fig. 12 zeigt den Querschnitt längs der Linie Z-X in Fig. 11. Die alt den Bezugsziffern 5 bis 82 versehenen Eleaente sind die gleichen wie die in Fig. 4, 7» 8 und 9· Die geladenen Partikel, die entsprechend dea anhand der Aueführungsfora der Fig. 7 erläuterten Prinzip erzeugt und zu der Achse 37* des Zylinders 7Ί von der Öffnung 28 in Richtung des Pfeils 61' längs der Achse 37 transportiert werden, wie la einzelnen anhand der Ausführungsfora der Fig. 4 beschrieben wurde, werden durch die Auslassöffnung 82 ausgetragen, nachdea sie durch die Wirkung des elektrischen Feldes infolge der zweipolig wechselnden Vierfachelektroden in dea Abschnitt 69 sortiert wurden. Nahe dea Auslass des Zylinders 71 sind weitere Vierfachelektroden 29* bis 32* ge-

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bildet, die von den stabförmigen Vierfachelektroden bis 32 getrennt und isoliert sind. Die Elektroden 29' und 31' sind durch den Leiter 33^f und die Elektroden 30' und 32' durch den Leiter 34· verbunden, von denen jeder mit den Elektroden 29, 31 und 30, 32 über Bypasskondensatoren 83, 84 verbunden ist. Hierdurch liegen die Elektroden 29* bis 32' wechselspannungsmässig auf dem gleichen Potential wie die Elektroden 29 bis 32 und in ihrem Inneren wird ein elektrisches Wechselfeld gebildet. Die Leiter 33*ι 34' sind mit dem Gleitkontakt 89 des Regelwiderstands 88 verbunden, der über hochohmige Widerstände 85, 86 an die Gleichstromquelle 87 angeschlossen ist. Ein Ende der Gleichstromquelle 87 ist mit dem Mittelabgriff 91 der Ausgangsseite der Einphasen-Wechselatromquelle 5 über den Leiter 90 verbunden. Hierdurch erhalten die Elektroden 29* bis 32' am Auslassende wechselspannungsmässig eine Potentialdifferenz geeigneter Polarität und Grosse gegenüber den Hauptelektroden 29 bis 32 und bilden die Steuerelektrode 70. Durch Regulierung der Potentialdifferenz ist es möglich, die Menge der sortierten geladenen Partikel, die durch die Öffnung 82 in den ausseren Raum ausgetragen werden, beliebig zu unterbrechen und zu regulieren.

Fig. 13 zeigt eine Ausführungsform eines Systems zur Verwirklichung der oben erwähnten achten Eigenschaft, in dem bei besonderer Ausbildung des elektrodynamischen Sortierers 69 und der Steuerelektrode 70 die Zielelektrode 93 im Auslass des geladene Partikel erzeugenden Abschnitts 68 gegenüber dem Auslassteil und in konstan-

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tem Abstand hiervon angeordnet ist, um die sortierten geladenen Partikel abzuziehen und zu beschleunigen. An die Zielelektrode wird mittels einer Gleichstromquelle 92 eine Gleichspannung geeigneter Intensität und Polarität gelegt. Hierdurch werden die achte und auch die fünfte, sechste und siebente Eigenschaft verwirklicht. Ein Objekt 9^ wird auf die Zielelektrode 93 gelegt und der Strahl 95 aus geladenen Partikeln, der von der Auslassöffnung 82 ausgeht, trifft auf das Objekt, an dem die Partikel haften· Ausführungeformen zur Verwirklichung dieses Systems in der Praxis werden im folgenden anhand der Figuren i4, I5»und 16 näher erläutert.

Fig. Ik zeigt einen Teil der Ausführungeform zur Verwirklichung des Systems der Fig. 13, wobei als Steuerelektrode 70 eine Elektrode verwendet wird, in deren Nähe eine ebene Fokussierelektrode angeordnet ist, d.h. die bereits beschriebene neunte Eigenschaft der Erfindung ist ebenso wie die Vorrichtung zur Erzeugung eines stehenden elektrischen Feldes mit ringförmigen Elektroden, die bei 69 in Fig. 9 und 10 gezeigt sind, und ebenso wie der elektrodynamische Sortierer 69 in Fig. 13t vor der die Zielelektrode 93 angeordnet ist, verwirklicht. Die mit den Bezugsziffern 5 bis 9k versehenen Elemente sind die gleichen wie die der Fig. 9 und 13. Eine Gleichstromquelle 96 ist mit einem Anschluss mit dem Mittelabgriff an der Auegangsseite der Vechselstromquell· 5 verbunden und eine Gleichspannung geeigneter Polarität und Grosse wird über den Regelwiderstand 97 auf die ebene Fokussierelektrode 98 gegeben, die in einem geeigneten Abstand vor der ringförmigen Elektrode 73"

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angeordnet ist. Mit 99 ist ein Bypas»kondensator und mit 100 eine kleine Öffnung in der Mitte der Fokussierelektrode 98 bezeichnet. Die Steuerelektrode 101 ist vor der Fokussierelektrode in deren Nähe und isoliert davon angeordnet und hat in gleicher Weise eine kleine Öffnung 102 in ihrer Mitte. Die Steuerelektrode 101 ist über einen Kondensator 105 «it dem Eingangsanschluss 106 für eine Impulsspannung und über einen Leiter 103 und einen hochohmigen Widerstand 104 mit der Fokuseierelektrode 98 verbunden. Die sortierte Wolke 107 geladener Partikel wird, vie Fig. 14 zeigt, in einem rautenförmigen Querschnitt berührungsfrei nahe der Mitte der ringförmigen Elektrode 37" an dem Auslassende gehalten.

Wenn eine Gleichspannung geeigneter Intensität und negativer Polarität gegenüber der der Partikelladung auf die Fokussierelektrode 98 gegeben wird, wird die Partikelwolke konisch in Richtung auf die Elektrode 98 längs der elektrischen Kraftlinien gestreckt, wobei die Spitze 108 unmittelbar vor der kleinen Öffnung 100 zu liegen kommen kann. Wenn dann ein Spannung«impuls mit einer RLarität entgegengesetzt der der Partikelladung auf die Steuerelektrode 101 über den Eingangsanschluss 106 gegeben wird, dann werden ein oder einige Partikel an der Spitze 108 durch die elektrische Kraft in den vorderen Raum 25 gezogen, wobei sie die kleinen Öffnungen 100 und 102 durchlaufen und treffen auf das Objekt $k als spitzer Strahl auf, wobei sie von der Steuerelektrode angezogen - und erheblich beschleunigt werden. Demgemäss kann der Partikelstrahl 1O9 durch den auf den Eingangeanschluss 106 gegebenen Spannungsimpuls beliebig gesteuert und unterbrochen werden·

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Fig· 15 zeigt einen Längsschnitt einer der Ausführungsformen zur Verwirklichung des Systems in Fig. 13t bei dem als elektrodynamischer Sortierer 69 in Fig· 13 die wechselnden Vierfachelektroden 69 in Fig. 11 und als Steuerelektrode 70 ein weiteres Paar von wechselnden Vierfachelektroden, die dadurch gebildet sind» dass das Auslassende der wechselnden Vierfachelektroden, die bei 70 in Fig. 11 gezeigt sind, abgeschnitten und isoliert ist, in der gleichen Weise verwendet sind und ausβerden eine Zielelektrode vor diesen angeordnet ist. Fig. 16 ist ein Querschnitt längs der Linie Y-Y in Fig. 15· Xn beiden Figuren sind die mit den Bezugsziffern 5 bis versehenen Elemente die gleichen wie die in Fig. 11 bis 14. Die zweite kleine Steuerelektrode 110 für den Abzug der Partikel, die nahe der zentralen Achse der Elektroden 29· bis 32' angeordnet sind, die am Auslassende die Steuerelektrode 70 bilden, hat eine k-leine Öffnung 111 und ist über einen Kondensator 105 mit dem Eingangeanschluss 106 für eine Impulsspannung und über einen Leiter 103 und einen hochohmigen Widerstand 104 mit einem Gleitkontakt 89 eines Regelwideretands 88 verbunden. Somit liegt die zweite Steuerelektrode auf dem gleichen Potential wie die Mittelachse 37" der ersten Steuerelektrode 70 und erhält ein Druckpotential der gleichen Polarität wie die Ladung der geladenen Partikel gegenüber der zentralen Achse 37' der den elektrodynamischen Sortierer 69 bildenden Elektroden, so dass die geladenen Partikel die kleine Öffnung 111 nicht durchdringen können und vorne an der Achse zusammengedrückt werden. Wenn nun ein Spannungsimpuls mit einer Polarität, die der der Ladung der geladenen Partikel

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entgegengesetzt ist, auf den Eingangsanschluss 106 gegeben wird, werden ein oder mehrere geladene Partikel nach rechts gezogen und durchlaufen die kleine Öffnung 111, werden von der Zielelektrode sofort angezogen und beschleunigt und treffen, wobei sie einen scharfen Strahl 109 bilden, auf die Zielelektrode 9k und haften an dieser. Der Strahl 109 kann durch den an den Eingangs anschluss 106 angelegten Spannungsimpuls beliebig und gesteuert werden·

Fig. 17 zeigt ein· Ausf uhrungsform eines Systems, das die oben erwähnte elfte Eigenschaft verwirklicht, indem nach Anordnung des elektrodynamischen Sortierers 69 und der Steuerelektrode 70 am Auslass des Abschnitts 68 zur Erzeugung der geladenen Partikel vertikale und horizontale Ablenkelektroden 112, 113 nahe dem Auslassteil vorgesehen und die Zielelektrode 93 an ihrer vorherigen Stelle angeordnet und von einer Qleichstromquelle 92 mit Gleichspannung versorgt wird, so dass auch die fünfte bis achte Eigenschaft verwirklicht wird. Der abgelenkte und gesteuerte Strahl 95 trifft auf das Objekt 94, das an der Steuerelektrode 93 angeordnet ist und haftet an diesem. Im folgenden werden die Ausführungsformen zur praktischen Herstellung dieses Systems anhand der Figuren 18 und 19 näher erläutert·

Fig. 1d zeigt eine Ausführungsform des Systems der Fig. 17» bei dem die Vorrichtung zur Erzeugung geladener Partikel zwei spiralförmige Elektroden aufweist, auf die eine Einphasen-Wechselspannung gegeben wird, wie bei 68 in Fig. 5 und 9 gezeigt ist. Ausserdem sind die Vorrichtung zur Erzeugung einer stehenden Welle mit

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ringförmigen Elektroden, die bei 69 in Fig. 9 und bei 69 in Fig· 14 gezeigt iat, als elektrodynamischer Sortierer 69 und vor allem nahe der Fokueeierelektrode bei 70 in Fig. i4 angeordnete Steuerelektrode verwendet. Aueserdem sind vor diesen vertikale und horizontale Ablenkelektroden und die Zielelektrode angeordnet. In der Figur bezeichnen die Bezugsziffern 3 bis 113 die gleichen Elemente wie in Fig. 5» 9» 14 und 17 und die gezeigte Ausführungsform weist die erste, zweite, dritte, fünfte, sechste, siebente, achte, neunte und elfte Eigenschaft auf. Die im Abschnitt 68 entsprechend dem im einzelnen anhand der AusfUhrungsform der Fig. 5 beschriebenen Prinzip erzeugten und in dem elektrodynamischen Sortierer 69 in der im einzelnen anhand der Ausführungsform der Fig. 9 beschriebenen Weise sortierten geladenen Partikel befinden sich in einer Spitze 108 unmittelbar vor der kleinen Öffnung 100 der Fokueeierelektrode 98, wie bei der Ausführungsform der Fig. 14 beschrieben wurde, und werden von der Impulsspannung, die von dem Eingangsanschluss 106 an die Steuerelektrode 101 gegeben wird, unterbrochen reguliert, so dass sie als scharf fokussierter Strahl 109 abgezogen werden. Diese Partikel werden zu der Zielelektrode 93 gezogen und beschleunigt, indem sie in jeweiligen Richtungen abgelenkt werden, wenn sie zwischen der vertikalen und der horizontalen Ablenkelektrode 113 durchlaufen, und treffen dann auf das Objekt 9^· Durch Steuerung der Form der Impulsspannung, die an den Eingangsanschluss IO6 angelegt wird, und der an jede Ablenkelektrode 112, II3 angelegten Signalspannung ist es möglich, Buchstaben oder figuren zu bilden, um integrierte Schaltungen, LSI-Schaltungen oder

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Elemente von Schaltungen herzustellen oder die Oberfläche des Objekts 94 zu bearbeiten.

Fig. 19 zeigt eine Ausführungsform des Systems der Figo 17» bei dem die Vorrichtung zur Erzeugung geladener Partikel verwendet ist, die drei spiralförmige Elektroden aufweist, an die eine Dreiphasen-Wechselspannung angelegt wird und die bei 68 in Fig. 7 und 10 gezeigt ist. Mit dieser Ausnahme ist diese Ausführungsform wie die der Fig. 18 aufgebaut. Die in dieser Figur mit den Bezugsziffern 5 bis 113 versehenen Elemente sind die gleichen wie die in Fig. 7, 10 und 18. Somit ist die Funktionsweise dieser Ausführungsform die gleiche wie die der Fig. 18, sie wird daher nicht näher beschrieben»

Die anhand verschiedener Ausftihrungsforraen beschriebene Vorrichtung zur Erzeugung geladener Partikel kann in Gasatmospähre jeder Art verwendet werden, ddi» nicht nur in Luft mit üblicher Temperatur und üblichem Druck, sondern auch in einem weiten Bereich extrem tiefer bis hoher Temperaturen, so dass auf diese Weise die zwölfte Eigenschaft verwirklicht wird.

Venn die Vorrichtung zur Erzeugung geladener Partikel z.B. als Schnelldruckvorrichtung zum Drucken der Ausgaben eines elektronischen Computers, als elektrostatische Färbevorrichtung und zur Herstellung von integrierten Schaltungen oder LSI-Schaltungen verwendet wird, tritt die Notwendigkeit auf, die Vorrichtung zur Erzeugung von Partikeln der gleichen Art und mehrere

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Vorrichtung parallel zu verwenden, die nach Farbe, Art und Eigenschaft unterschiedliche Partikel erzeugen. Auf diese Weise ist die Vervendung mehrerer Vorrichtungen zur Erzeugung geladener Partikel die dreizehnte Eigenschaft der Erfindung.

Vor allem bei der Herstellung von integrierten oder LSI-Schaltungen tritt die Notwendigkeit auf, an einer Grundplatte haftende Partikel miteinander zu verbinden, indem sie an der Grundplatte durch Schmelzen oder durch Injektion von Ionen in das Innere der Partikel durch Anwendung eines Elektronenstrahls und ausserdem eines Ionenstrahls zusätzlich zu den oben erwähnten Verfahren angeschweisst werden. Auf diese Weise ergibt die Verwendung der Vorrichtung gemäss der Erfindung zusammen mit einem Elektronenstrahl und einem Ionenstrahl die vierzehnte Eigenschaft der Erfindung.

Fig. 20 ist ein Längsschnitt einer Ausführungsform der Erfindung. Mit 121 ist eine Drehschale bezeichnet, die aus einem Leiter, einem Halbleiter oder einem Dielektrikum besteht und die drehsymmetrisch aufgebaut ist, um den Partikeln eine Drehbewegung der Achse 122 als der Drehachse zu verleihen, die in dem metallischen hohlen Zylinder 124 konzentrisch zu der Achse 122 fest angeordnet ist, der eine Öffnung 123 an seinem an der Schale befestigten Teil aufweist. Der metallische Zylinder 124 ist mit drei Scheiben 125, 126, 127 verbunden, die vertikal zu ihm angeordnet sind und ihn konzentrisch umgeben. Der Zylinder ist in der in dem Lager 128 drehbar gelager-

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ten Nabe 129 um die Achse 122 drehbar angeordnet. An seinem oberen Ende 130 greift der Zylinder 124 luftdicht und drehbar in den unteren, sich öffnenden Teil 132 eines Staubpartikelspeicherbehälters 131 ein und ist nahe seinem oberen Ende 13O konzentrisch zu dem Behälter angeordnet. Der Zylinder 124 weist ein Zahnrad 134 auf, das mit einem Ritzel 133 in Eingriff steht, mittels dem er von dem Antriebsmotor 135 angetrieben wird, so dass er zusammen mit der Drehschale 121 und der Nabe 129 um die Achse 122 gedreht wird. An der als Isolator ausgebildeten Scheibe 127 ist am unteren Teil der ^Aabe 129 konzentrisch eine ringförmige, metallische Elektrode 137 gegenüber dem spitz zulaufenden Umfang I36 der Drehschale 121 angeordnet. Die ausseren und inneren unteren Enden 146 der ringförmigen Elektrode 137 sind verrundet, um das Auftreten einer Koronaentladung zu verhindern, und sind ausserdem über einen in dem als Isolator ausgebildeten Achskörper 138 eingebetteten Leiter an einen metallischen Schleifring 139 angeschlossen, der an dem Achskörper 138 befestigt ist und der über eine Bürste 141, einen Leiter 142, einen Anschluss 143 und einen Schutzwiderstand 144 mit einer positiven Gleichspannungsquelle 145 verbunden ist. Die ringförmige Elektrode T37 liegt somit gegenüber dem spitz zulaufenden Teil 136 der geerdeten Drehschale 121 in der Mitte des Raums 147. Die Isolierung des Schleifrings 139 und der Bürste i4i, an die eine Hochspannung angelegt wird, wird durch den Isolatorüberzug 148 auf dea Leiter aufrechterhalten, der zwischen die beiden Isolatorscheiben 125, 126 zusätzlich zu diesen beiden Scheiben eingesetzt ist. Ein Kolben 149 zur Regulierung der

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Zuführmenge von Staubpartikeln ist an der Innenseite 150 der konischen Übergänge in der unteren Öffnung des Behälters 131 und dem oberen Teil 130 des Zylinders 124 eingesetzt und wird in einem oberen Deckel 153 durch eine Schraube 152 gehalten. Durch Heben und Senken des Deckels bei Drehung des Knopfes 154 kann der Abstand zwischen der Innenseite 130 und dem Kolben 149 geändert und damit die Staubpartikelzuführmenge reguliert werden. Die Oberseite 155 der Drehschale hat eine Spitze 156, und treibt hierdurch mechanisch die Staubpartikel, die ihrer Mitte durch den Zylinder 124 zugeführt werden, von der Mitte in radialer Richtung nach auesen, d.h. die Partikel unterliegen der Wirkung der Zentrifugalkraft der Schale 121.

Ein Behälter 161 ist vorgesehen und setzt sich zusammen aus dem Abdeckteil 157» dem zylindrischen Teil 153, dem konischen Teil 159 und dem zylindrischen Auslassteil 160. Der Behälter 16I ist konzentrisch zu der Achse angeordnet und umgibt die oben erwähnte Drehschale 121. Die unterste Scheibe 127 der Isolatornabe wird luftdicht in dem geschlossenen Isolatorgehäuse 163 gehalten, das an der Aussenseite des unteren Öffnungsteile 137 des Behälters 131 nahe dem Umfang des Abdeckteil s 157 angeordnet ist. In der Isolatorwand eines jeden Teils des oben erwähnten Behälters 161 sind in der gezeigten Weise konzentrisch Gruppen von ringförmigen Elektroden 164 bis 166, 164· bis 166¹, 164" bis I66" angeordnet. Je drei Elektroden sind mit Leitern 167, 168 bzw. I69 verbunden. Di· Elektroden sind in drei Gruppen 164, 164·, 164"| 165, 165',165" und 166, 166·, I66" unterteilt und an die Ausgangsanschlüsse U, V, W einer Drei-

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phasen-Wechselstromquelle 170 angeschlossen, von der sie eine Dreiphasen-Wechselspannung erhalten, von denen jede eine Phasenverschiebung von 120° aufweist. Hierdurch wird ein inhomogenes elektrisches Wechselfeld erzeugt, das in Richtung des Pfeils 172 wandert und das eine intensive Rückstoas- und Wirbel- sowie eine Transportwirkung in Richtung des Pfeils 172 auf die geladenen Partikel ausübt, die aufgrund ihrer eigenen elektrodynamischen Wirkung an der Innenwand 121 haften·

Wenn nun der Motor 135 gedreht und das Ventil 14° bei sich drehender Schale 121 durch Drehen des Knopfes 15^ geöffnet wird und Staubpartikel in dem Behälter 13I auf die Mitte der Oberfläche der Schale 121 durch den Zylinder 124 gelangen, werden sie sofort in radialer Richtung durch die Öffnung 123 aufgrund der Wirkung der Spitze 156 nach ausεen gedrückt, wobei sie auf der Oberfläche haften* Durch die Zentrifugalkraft werden sie in radialer Richtung verschoben und gleiten auf der Oberfläche 155 und gelangen schliesslich durch Drehung in den Raum 147. Da die Oberfläche 155 konkav ist, erzeugt die Zentrifugalkraft, die auf die Partikel wirkt, eine Kraftkomponente, die die Partikel normal auf die Oberfläche 155 drückt, wodurch die Reibung zwischen den Partikeln und der Oberfläche zusammen mit einer Beschleunigung der Verteilung der Partikel auf der Oberfläche 155 verbessert wird. Dadurch erhält man eine Verbesserung des ausreichenden Effekts der Zentrifugalkraft infolge der Umdrehung der Partikel auf der Oberfläche 155· Wenn eine positive Hochspannung auf die ringförmige Elektrode 137

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gegeben wird, die an der Isolatorscheibe 127 angeordnet ist, wird eine negative Koronaentladung an dem spitz zulaufenden Umfang 136 der geerdeten Drehschale 121 in Richtung auf die Elektrode erzeugt und ein negativer Ionenstrom wird im Raum 1^7 gebildet. Dadurch werden die Partikel, die diesen Teil bei der Drehung in radialer Richtung durchlaufen, durch Kollision mit negativen Ionen intensiv negativ geladen· Wenn die Schale 121 aus einem Leiter oder einem Halbleiter besteht, tritt am Umfang 136 eine negative Koronaentladung auf, während dann, wenn die Schale 121 aus einem Isolator besteht, eine kriechende Koronaentladung von dem die Oberfläche der Schale 121 berührenden Teil des geerdeten metallischen Zylinders 124 erzeugt wird· Venn das Potential des Umfange 136 etwa gleich dem Erdpotential ist, wird dennoch eine negative Entladung am Umfang 136 erzeugt. Da in diesem Falle die oben erwähnte Kriechkoronaentladestrecke in Reihe geschaltet ist, tritt vorteilhaft erweise die Gefahr einer Erzeugung von Funken nicht auf, die den Staub in dem Raum zwischen dem Umfang 136 und der Elektrode 137 entzünden könnten. Diese AusfUhrungsform vereinigt somit die Partikeldreh- und Fördervorrichtung gemäss der Erfindung aufgrund der Drehschale 121, die aus einem Leiter, einem Halbleiter oder aus einem Isolator besteht und die in dem hohlen metallischen Zylinder 124 gehalten wird, und der Koronaentladeelektrode, die sie umgibt. Da die Partikel bei dieser Ausführungsform auf ihrem Veg notwendigerweise den Umfang 136 berühren, an dem das elektrische Feld am stärksten ist, ist der Aufladeeffekt infolge der

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Ionenkollision am stärksten, so dass die Ladung sehr gross wird. Obwohl ein Teil der -^artikel an der Oberfläche des Umfangs 136 oder der gegenüberliegenden ringförmigen Elektrode 137 infolge der Wirbel des Luftstroms haftet, die in dem Raum 1^7 erzeugt werden, wenn sich beide drehen, werden sie sofort durch die Zentrifugalkraft abgelöst, so dass beide Teile sauber gehalten werden und der Koronaentladeeffekt nicht verhindert wird. Die in radialer Richtung in den Raum 147 vorrückenden artikel treffen so schliesslich auf die Innenwand 171 des Isolatorbehälters 16I und gleiten in Richtung des Pfeils 172 längs der Innenwand 17I unter der Wirkung der elektrodynamischen Ruckstosskraft und Wirbelbildung des oben beschriebenen elektrischen inhomogenen wandernden Wechselfeldes und der Transportwirkung in Richtung des Pfeils 172. Sie werden dann von der Auslassöffnung in den Aussenraum 17^ gefördert. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist noch eine nadeiförmige Elektrode zur negativen Koronaentladung auf der Achse 122 angeordnet, die von einem Arm 175 aus Metall gehalten wird, der von einer ringförmigen Elektrode i66^nt vorsteht, die nahe der Auslassöffnung 173 eingebettet ist und an die eine negative Gleichspannung über einen Leiter 169 und einen Schutzwiderstand 17α von einer negativen Gleichspannungsquelle 177 gelegt wird. Eine von der Spitze 179 gegen Erde erzeugte negative Koronaentladung lädt die geladenen Partikel, die aus der Öffnung 173 ausgetragen werden sollen, erneut auf, so dass der Verlust an Ladung an die Wandoberfläche 171 auf der Flugbahn ausgeglichen wird. Vor der Öffnung 173 ist eine geerdete

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Leiterplatte 180 angeordnet und die negativ geladenen Partikel 181, die aus der Öffnung 173 austreten, werden von dem elektrischen Feld, das zwischen der Nadelelektrode 176 und der Leiterplatte I80 besteht, elektrostatisch gegen die mit einem Anstrich zu versehende Oberfläche 182 der Leiterplatte I80 getrieben. An dem Isolatorgehäuse 163 ist ein Gaseinlass I83 angeordnet, so dass trockene Luft, CO», N oder ein anderes inertes Gas durch den Gaseinlass I83 in den Ieolatorbehälter 161 über das Gehäuse 163 und eine Gasöffnung 184 eingeführt und dann kontinuierlich durch die AuslasβÖffnung 173 abgelassen werden kann. Dadurch ist die Innenwand 171 des Behälters 161 stets ausreichend trocken, so dass die Ladung der geladenen Teilchen, die die Innenwand berühren, aufgrund der atmospährischen Feuchtigkeit nicht abgeleitet wird. Insbesondere wenn ein inertes Gas verwendet wird, besteht der Vorteil, dass trotz entflammbarer Staubpartikel bei einer zufälligen Funkenentladung zwischen dem Umfang 136 und der Elektrode 137 die Staubpartikel nicht Feuer fangen oder explodieren können. Bei der Ausführungsform in Fig. 20 ist es nicht unbedingt erforderlich, eine Dreiphasen-Wechsel spannung an die in der Isolatorwand 159 des Behälters I61 eingebettete Gruppe von Elektroden anzulegen, sondern es kann auch eine Einphasen- oder irgendeine Mehrphasen-Wechselspannung verwendet werden. Bei Anlegen einer mehrphasigen Wechselspannung wird ein Wanderfeld ähnlich dem im Falle einer Dreiphasen-Wechselspannung erzeugt und seine Wirkung ist der im Falle einer Dreiphasen-Wechselspannung gleich. Bei Anlegen einer einphasigen Spannung wird ein stehendes

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inhomogenes elektrisches Wechselfeld erzeugt und eine intensive Rückstoss- und Wirbelwirkung beeinflusst die gegen die Innenseite 171 des Wandteils 159 fliegenden geladenen Partikel. Infolge dieser Wirkung zusammen mit der Wirkung der Schwerkraft gleiten die geladenen Partikel dennoch längs der Innenseite 171 in Richtung des Pfeils 172 und werden aus der Öffnung 173 ausgetragen.

Die Vorrichtung zur Erzeugung geladener Partikel kann zur elektrodynamischen Bearbeitung nicht nur in Atmosphäre in üblicher Temperatur und üblichem Druck verwendet werden, sondern auch in einem weiten Bereich ausserhalb dieser Temperatur und dieses Druckes und in einer anderen Gasatmosphäre. Die Vorrichtung gemäss der Erfindung kann als Zeichenvorrichtung; elektrostatische Färbvorrichtung, Farbenspritzvorrichtung, Sortiervorrichtung, Entwicklungsvorrichtung für die Elektrophotographie u.dgl. verwendet werden.

Aufgrund der Erfindung ist es zum ersten Mal möglich, ohne Gasstrom viele Bearbeitungsvorgänge elektrodynamisch durch Erzeugung von intensiv geladenen Partikeln und vor allem eines ausreichend fokussierten und beliebig unterbrach.- und steuerbaren Partikelstrom durchzuführen·

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Claims

Patentansprüche

M·JVorrichtung zur Erzeugung geladener Partikel, gekennzeichnet durch mehrere Elektroden zur Bildung eines stationären oder wandernden inhomogenen elektrischen Wechselfeldes mittels einer Wechselspannung und eine Kontaktvorrichtung zur Aufladung der Partikel, bestehend aus in dem elektrischen Feld angeordneten Körpern.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel durch Anwendung eines inhomogenen elektrischen Wechselfeldes auf die geladenen, mittels Kontakt mit einem anderen Körper oder durch gegenseitigen Kontakt geladenen Partikel abgezogen und in einen Raum gefördert werden, wobei sie von dem anderen Körper oder einem anderen Partikel als dem Berührungsgegenstück gelöst werden«
3· Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der andere Körper zur Erzeugung der Kontaktaufladung der Partikel ein Dielektrikum, insbesondere ein organisches Dielektrikum ist,
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der andere Körper zur Erzeugung der Kontaktaufladung der Partikel und das inhomogene elektrische Wechselfeld zum Abziehen der Partikel in einen Raum durch Ablösen derselben relativ zueinander bewegt werden*
5· Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die relative Bewegung zwischen dem anderen Körper und dem Wechselfeld dadurch erreicht wird, dass der Körper ruht und als Wechselfeld ein wanderndes Wechselfeld verwendet wird.

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6, Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als anderer Körper ein dielektrischer hohler Zylinder verwendet wird, dass ein Rohr für die Zufuhr von Partikeln in das Innere des Zylinders vorgesehen ist, und dass nahe dem Zylinder Stabelektroden parallel zur Achse des Zylinders, spiralförmige^gegenüber der Achse schräg verlaufende Elektroden und ringförmige, vertikal und koaxial zur Achse verlaufende Elektroden in gleichen Abständen voneinander angeordnet sind, an die eine Einphasenoder Mehrphasen-Wechselspannung angelegt wird, so dass aufeinanderfolgend inhomogene elektrische Wechselfelder stehender bzw, wandernder Wellen nahe der inneren Oberfläche des Zylinders und diese umgebend erzeugt werden, um die Partikel abzulösen und sie nahe der Zylinderachse berührungsfrei in den Raum zu transportieren,
7, Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Kombination elektrodynamischer Sortierer, z,B, zweidimensionale Vierfachelektroden und eine Gruppe von ringförmigen Elektroden, die koaxial und abstandsgleich angeordnet sind und an die eine Einphasen-¥echselspannung angelegt wird, um die erzeugten geladenen Partikel zu sortieren,
8, Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine oder mehrere Steuerelektroden zur Unterbrechung und Steuerung der Zufuhrmenge erzeugter geladener Partikel mittels einer Gleichspannung geeigneter Polarität und Grosse,
9, Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Z delelektrode zum Abziehen und Beschleunigen der geladenen Partikel in Strahlform, an die eine Gleichspannung angelegt wird, in geeignetem Abstand gegenüber dem Auslassteil der Partikel angeordnet ist.

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10. Vorrichtung nach Anspruch 9t dadurch gekennzeichnet, dass mehrere ringförmige Elektroden an dem Auslassteil der Partikel nahe dem Umfang des Zylinders koaxial und abstandsgleich angeordnet sind, an die eine Wechselspannung zur Bildung eines elektrischen Feldes aufgrund einer stehenden Welle angelegt wird, und dass eine ebene Fokussierelektrode mit einer kleinen Öffnung, an die eine Gleichspannung zur Bildung eines scharf fokussierten Partikelstrahls angelegt wird, und eine Steuerelektrode mit einer Öffnung gegenüber der Zielelektrode zum Abziehen der Partikel vorgesehen sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweidimensional bzw. -polig wechselnde Vierfachelektrode, an die eine Einphasen-Wechselspannung angelegt wird, am Auslassteil der Partikel nahe dem äusseren Umfang des Zylinders und zugleich eine kleine Steuerelektrode mit einer kleinen Öffnung zum Abziehen des Partikelstrahls nahe der zentralen Achse des Auslassendes, die auf die Zfelelektrode gerichtet ist, vorgesehen sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine vertikale und/oder horizontale Ablenkelektrode vor dem Auslass der Partikel nahe dem Auslass und gegenüber der Zielelektrode angeordnet ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie unter einer, zwei oder drei Bedingungen in einem willkürlichen Temperaturbereich von einer extrem niedrigen Temperatur bis zu einer hohen Temperatur, abgesehen von der üblichen Temperatur, in einem beliebigem Druckbereich von Vakuum bis zu Hochdruck, abgesehen von dem üblichen Druck und in einer Atmosphäre eines beliebigen Gases, ausgenommen Luft, betrieben wird«

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14. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Vorrichtungen parallel betrieben werden,
15· Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie parallel mit einer oder mehreren Elektronenstrahl erzeugenden Vorrichtungen und/oder Ionenstrahl erzeugenden Vorrichtungen betrieben wird.
16. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die durch eine Koronaentladung geladenen Partikel von dem anderen Körper abgezogen und dann in einen Raumfeefordert werden.
17· Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Partikeldreh- und Fördervorrichtung zur Verteilung und Abgabe der Partikel in radialer Richtung dadurch, dass die Partikel mittels einer Zentrifugalkraft eine Drehbewegung erhalten, eine Koronaentladeelektrode, die an dem gesamten Umfang der Partikeldreh- und Fördervorrichtung angeordnet ist, um einen positiven oder negativen Ionenstrom zu bilden, der den gesamten Umfang der Vorrichtung umgibt und die Bahn der abgegebenen Partikel und die gegenüberliegende Elektrode schneidet, eine Gleichspannungsquelle, um eine Gleichspannung an die beiden Elektroden anzulegen, einen Behälter mit einer Auslassöffnung für die geladenen Partikel und eine Isolatorwand, an der Elektroden zur Bildung eines stehenden oder wandernden inhomogenen elektrischen Wechselfeldes anliegen oder in sie eingebettet sind, das die Partikeldreh- und Fördervorrichtung und die gesamte Koronaentladeelektrode oder einen Teil hiervon und deren gegenüberliegende Elektrode umgibt, eine Einphasen-Vechselspannungsquelle zur Bildung eines stehenden inhomogenen elektrischen Wechselfeldes, in dem eine

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Einphasen-Wechselspannung auf die Elektroden gegeben wird, und/oder eine Mehrphasen-Wechselspannungsquelle zur Bildung eines wandernden inhomogenen elektrischen Wechselfeldes, indem eine Mehrphasen-Wechselspannung auf die Elektroden gegeben wird.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17f gekennzeichnet durch eine Drehschale oder eine Drehscheibe aus einem Leiter, einem Halbleiter oder einem Isolator als Partikeldreh- und Fördervorrichtung,
19· Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Umfang der Drehschale bzw, der Drehscheibe spitz zuläuft und als Koronaentladeelektröde dient.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19» dadurch gekeiüizelehnet, dass eine ringförmige Elektrode, die von dem Umfang isoliert ist, dem Umfang gegenüberliegt, konzentrisch und abstandsgleich hierzu angeordnet ist und sich mit diesem dreht, als gegenüberliegende Elektrode dient.
21. Vorrichtung nach Anspruch 17 t dadurch gekenüzeichiiet, dass eine Koronaentladeelektrode ah dem Auslass der geladenen Partikel angeordnet ist, um die abgegebenen geladenen Partikel zu laden, lind dass eine Gieichspannungsquelle vorgesehen ist, um ah diese kbröhaeiiiiadeelektrode eine Gleichspannung aiizulegefi.
22. Vorrichtung nach Ähspirüch 17, dadurch &eicennzeichÜet, dass ein trockenes Gaä, insbesondere eiü inertes Gas kontinuierlich in deii aus einer Isolätörwänd bestehenden Behälter eingeführt wird;

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