EP0771483A1 - Generateur d'ions positifs ou negatifs en milieu gazeux a surconfinement de plasma - Google Patents

Generateur d'ions positifs ou negatifs en milieu gazeux a surconfinement de plasma

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EP0771483A1
EP0771483A1 EP95926407A EP95926407A EP0771483A1 EP 0771483 A1 EP0771483 A1 EP 0771483A1 EP 95926407 A EP95926407 A EP 95926407A EP 95926407 A EP95926407 A EP 95926407A EP 0771483 A1 EP0771483 A1 EP 0771483A1
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generator
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Jacques Léon Georges Breton
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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T23/00—Apparatus for generating ions to be introduced into non-enclosed gases, e.g. into the atmosphere

Definitions

  • the present invention relates to electronic devices of the "negative or positive ion generator” type. These devices make it possible to maintain inside an enclosure or a local an ion density (for example of negative oxygen ions 0 2 in the air) of homogeneous or localized distribution, permanent or temporary, previously determined and also high than necessary, in the absence of any production of aggressive or toxic compounds (Ozone 0 3 and / or nitrogen oxides NO ⁇ among others).
  • Known devices of this kind are based on the "crown" effect (or "tip” effect). Brought for example to a voltage of -6 to -12 kV, a metallic tip then emits a rapidly increasing electron flow (exponentially) with the applied voltage.
  • the known faults of these devices inherent in their emissive structure, however severely limit their performance, and more particularly the advantage and the possibilities of applications. In particular, the rudimentary emission configuration generally adopted has the following inevitable consequences:
  • the subject of the invention is a generator of positive or negative ions in a gaseous medium, comprising an electronic optic consisting of at least one needle or emissive point arranged in a system of support and acceleration plates, focusing and diffusion of ions comprising a first conductive plate to which the non-emissive end of the needle is fixed, a second conductive plate traversed by said needle and provided, on its face facing said first conductive plate, with an insulating plate , said first and second conductive plates being connected to a suitable high-voltage electrical source and an insulating plate arranged at the height of the emissive end of the needle and ensuring the diffusion of the electrons emitted by the needle, characterized in that the needle has a coaxial sheath made of a dielectric material with high resistivity, low loss and high relative permittivity , in that the part of said
  • the generator of the invention is therefore generally characterized by a complete "cladding" of each of the emitting needles, extended by an adaptive emission structure, assembly consisting of a dielectric with high resistivity and low losses, of relative permittivity high, associated with a reorganization of the elements of electronic optics.
  • This cladding, this adaptive structure and the reorganization of the electronic otic then ensure the multiple advantages which follow, making it possible in particular: to minimize the diameter of the openings of the field plate, - to thereby ensure the maximum possible "drawdown" of the zero equipotential (by effect of the configuration of the electric field in the dielectric), to ensure a unique relationship between the parameters chosen and the value fixed to the electric field at the end of the needles,
  • the device according to the invention thus ensures the production, emission and quasi-isotropic diffusion of an intense flow of charges of one and / or the other sign, without emission of toxic compounds, under a voltage of value moderate, without unnecessary expenditure of energy.
  • Such features are absent in whole or in part from all the other emissive point devices currently used.
  • FIG. 1 shows the diagram (in principle) of elements of the new electronic optics, with the distribution of the equipotentials and of the emitted ion flux;
  • Figure 2 shows the diagram (block diagram) of the entire device in the form of the specific functions exercised by each of its parts.
  • the assembly of the device according to the invention comprises two sub-assemblies:
  • section I a sub-assembly constituted by the electronic optical system, described above, according to FIG. 1.
  • a sub-assembly consisting of a power supply unit (Al) delivering between .the output (S) and the common ground (M) a high voltage (-THT) of the order of 4 to 5 kV under an impedance of the order of a hundred Mohms, intended to supply said electronic optics with the high voltage necessary for ionic production.
  • the "electronic optical" part of the device is thus constituted: - a plate (P) made of insulating material, with a thickness of the order of 1 mm, canceling out any electronic emission ( effluvage) towards the rear of the device inside the housing;
  • the "leakage" resistance (R f ) symbolizes the real resistance of the plate (P 5 ) responsible for draining the charges (I f ) taken from the local space charge resulting from the electronic emission of the tips.
  • Said plate (Pg) is pierced with circular openings (Open) provided with a chamfer (Ch) with an angular opening of the order of 60 °, hollowed out over its entire thickness, so that its underside fits exactly on the open end of the cone (C d ) carried by the internal plate (P ⁇ _), the wall of the chamfer (Ch) lying in the extension of the conical surface of the distal structure (C d ).
  • FIG. 2 represents a possible exemplary embodiment of the electronic optical system intended for the production and the emission towards the atmosphere of the ionic flux emitted by the "tips".
  • a set of needles is fixed to the conductive plate (P 2 ), subjected by the aforementioned power supply (Al) to a negative voltage (case of the production of ions
  • the conductive field plate (P 5 ) carried by the insulating plate (P 4 ) is connected to ground (zero potential).
  • the emissive needles are sheathed with dielectric. It follows that the zero equipotential is imposed by the field plate (P 5 ), its distribution then depending on the position and the length of the needles as well as the characteristics of the dielectric sheath and its distal cone (C d ) . In fact, because of the high relative permittivity of the sheath and of its distal cone, the "drawdown" of the zero equipotential is practically done on the external surface of said sheath and ensures the presence of an electric field of maximum value. very high at the free end of the needle, a prerequisite for the most intense primary electronic emission possible.
  • the plate (Pg) constituting the device housing has a low but not zero conductivity. This characteristic greatly reduces the capture of the charges emitted, while ensuring their evacuation to the common ground. The optimum dynamic balance between capture and evacuation then results from the choice of the value of said conductivity and the characteristics of the adaptive structure.
  • the surface charge acquired by the cone distal (C d ) exerts a strongly repulsive effect on the local space charge, ensuring the emission towards the outside of the maximum ion flux of which only a very small part is captured by the housing.
  • the measurement of said "capture current" on the aforementioned experimental model confirms the accuracy of the approach and the effectiveness of the device.
  • Such an exemplary embodiment does not exhaust the invention, the various constituent elements of which can be produced, as required, in several parts of suitable dimensions and materials, assembled in the final device, or produced in whole or in part in the form of molded parts having the characteristics and functions of the aforementioned parts, in the functional form of a "unitary electronic optics module".
  • the assembly of a determined number of such "unit modules" by simple juxtaposition or by an overall molding makes it possible to have a "composite electronic sheet optic" adapted to previously defined needs.
  • Another example of application relates to places subject to strong influences from existing static charges or created by certain devices: this is among others the case of computer rooms in general, places of manipulation or processing of photographic films as well as sensitive electronic components.
  • the injection of a sufficient permanent flow of negative charges makes it possible to almost completely eliminate the nuisances observed, without prejudice to those present and sensitive equipment.

Description

GENERATEUR D'IONS POSITIFS Ou NEGATIFS EN MILIEU GAZEUX A SURCONFINEMENT DE PLASMA
La présente invention concerne les dispositifs électroniques du type "générateurs d'ions négatifs ou positifs" . Ces dispositifs permettent de maintenir à l'intérieur d'une enceinte ou d'un local une densité ionique (par exemple d'ions Oxygène négatifs 02 dans l'air) de distribution homogène ou localisée, permanente ou temporaire, préalablement déterminée et aussi élevée que nécessaire, en l'absence de toute production de composés agressifs ou toxiques (Ozone 03 et/ou oxydes d'Azote NOχ entre autres) . Les dispositifs connus de ce genre reposent sur l'effet "couronne" (ou effet "de pointe") . Portée par exemple à une tension de -6 à -12 kV, une pointe métallique émet alors un flux d'électrons croissant rapidement (exponentiellement) avec la tension appliquée. Les défauts connus de ces dispositifs, inhérents à leur structure émissive, en limitent toutefois sévèrement les performances, et plus particulièrement l'intérêt et les possibilités d'applications. En particulier, la configuration d'émission rudimentaire généralement adoptée entraîne pour conséquences inévitables :
- l'utilisation obligatoire de tensions très élevées (8 à 12 kVolts) indispensables à la production d'un flux ionique suffisant, mais difficiles à maîtriser voire dangereuses pour des applications courantes, - la valeur aléatoire du champ électrique existant au voisinage de la pointe émissive, l'inconvénient pénalisant d'un rendement ionique médiocre, - l'existence d'une zone de plasma étendue, créée à l'extrémité des pointes, favorisant une production intense des péroxydants déjà cités et nuisant par effet d'écran à l'intensité de l'émission ionique, - la dispersion dans l'atmosphère des composés toxiques ainsi produits, favorisée par le "vent électrique" résultant des très hautes tensions utilisées,
- la directivité excessive de l'émission électronique, produisant une densité ionique ambiante très inhomogène, - la quasi-obligation d'utiliser un "propulseur" coûteux en énergie inutile, bruyant, sujet à usure (ventilateur, turbine...), cause de turbulences nuisibles de l'air (remise en suspension des polluants présents) et de gêne, exagérant encore la directivité du dispositif. De tels défauts étaient largement atténués, et certains étaient supprimés dans les dispositifs munis de "l'optique électronique" selon les brevets FR-A-2 603 428 et FR-A- 2 687 858. Toutefois subsistaient plusieurs défauts propres à la configuration adoptée : - amorçages difficilement évitables entre les aiguilles émettrices et la plaque de champ (connectée à la masse et au sol) , dus au diamètre nécessairement limité des ouvertures de ladite plaque ("rabattement" maximum nécessaire de l'équipotentielle zéro), - capture inévitable, par la plaque de champ et les parois, des charges issues des aiguilles par effet couronne latéral (effluvage) , entraînant une perte de rendement non négligeable, limitation encore insuffisante du confinement du plasma, due au "rabattement" partiel de l'équipotentielle zéro, résultant du diamètre important des ouvertures de la plaque de champ,
- capture excessive des charges émises par les parois du boîtier réduisant d'autant le rendement du dispositif. Le dispositif nouveau suivant l'invention voit disparaître les défauts relevés ci-dessus, et s'avère ainsi exempt des inconvénients précités. Le contrôle expérimental
(mesures en cage de Faraday du débit global) d'une réalisation dudit dispositif nouveau permet de vérifier la disOarition effective des défauts précités. A cet effet, l'invention a pour objet un générateur d'ions positifs ou négatifs en milieu gazeux, comportant une optique électronique constituée d'au moins une aiguille ou pointe émissive disposée dans un système de plaques de support et d'accélération, focalisation et diffusion des ions comprenant une première plaque conductrice sur laquelle est fixée l'extrémité non-émissive de l'aiguille, une seconde plaque conductrice traversée par ladite aiguille et munie, sur sa face tournée vers ladite première plaque conductrice, d'une plaque isolante, lesdites première et seconde plaques conductrices étant connectées à une source électrique haute tension appropriée et une plaque isolante agencée à hauteur de l'extrémité émissive de l'aiguille et assurant la diffusion des électrons émis par l'aiguille, caractérisé en ce que l'aiguille comporte une gaine coaxiale en un matériau diélectrique à forte résistivité, faible perte et permittivité relative élevée, en ce que la partie de ladite gaine située du côté de l'extrémité émissive de 1'aiguille est prolongée par une première section proximale conique en même matériau que la gaine et laissant découverte ladite extrémité émissive, en ce que ladite section proximale est prolongée par une structure distale conique ouverte en même matériau que la gaine, en ce que ladite structure conique distale est prolongée par une plaque en même matériau que la gaine et constituant avec la structure conique distale ladite plaque de diffusion des électrons et en ce que ladite plaque de prolongement est fixée sous une plaque en matériau à très faible conductibilité électrique, susceptible de former une partie du boîtier extérieur du générateur.
D'autres caractéristiques du dispositif de l'invention sont définies dans les revendications secondaires.
Le générateur de l'invention se caractérise donc d'une manière générale par un "gainage" complet de chacune des aiguilles émettrices, prolongé par une structure d'émission adaptive, ensemble constitué par un diélectrique à forte résistivité et faibles pertes, de permittivité relative élevée, associé à une réorganisation des éléments de l'optique électronique. Ce gainage, cette structure adaptative et la réorganisation de l'otique électronique assurent alors les avantages multiples qui suivent, permettant en particulier : de réduire au minimum possible le diamètre des ouvertures de la plaque de champ, - d'assurer de ce fait le "rabattement" maximum possible de l'équipotentielle zéro (par effet de la configuration du champ électrique dans le diélectrique) , d'assurer alors une relation univoque entre les paramètres choisis et la valeur fixée au champ électrique à l'extrémité des aiguilles,
- d'obtenir ainsi la valeur voisine du maximum possible dudit champ électrique à l'extrême pointe des aiguilles émissives,
- d'avoisiner ainsi le maximum possible de l'émission électronique des aiguilles,
- d'éviter ainsi le recours à des tensions très élevées d'utilisation difficile ou dangereuse, de surcroît génératrices supplémentaires inévitables des composés toxiques précités, - de réduire au minimum possible le volume de la zone de plasma à l'extrémité libre des aiguilles (mécanisme de "surconfinement") ,
- de réduire encore, voire d'annuler, la production des peroxydants précités, - de supprimer totalement tous risques d'amorçages avec la plaque de champ,
- d'annuler totalement les pertes par effet couronne latéral des aiguilles, de supprimer ainsi tout effluvage générateur supplémentaire de composés toxiques, d'assurer ainsi le rendement ionique intrinsèque optimum des aiguilles émissives,
- de disposer alors l'extrémité libre des aiguilles dans la configuration géométrique optimale vis-à-vis de la plaque extérieure du boîtier enfermant le dispositif, en vue du rendement d'émission électronique maximum vers l'atmosphère,
- de réduire de ce fait le diamètre des ouvertures de ladite plaque, - de disposer ainsi un nombre accru d'aiguilles émissives sur une même surface,
- d'exclure tout système "propulseur" inutile de l'air préalablement ionisé, et d'en supprimer ainsi les nuisances inévitables, - de réduire ainsi au strict minimum, si nécessaire et sans nuire à son rendement, l'encombrement extérieur du dispositif en facilitant son utilisation,
- de réduire finalement au minimum indispensable la consommation d'énergie du dispositif. Le dispositif suivant l'invention assure ainsi la production, l'émission et la diffusion quasi-isotrope d'un flux intense de charges de l'un et/ou l'autre signe, sans émission de composés toxiques, sous une tension de valeur modérée, sans dépense inutile d'énergie. De telles caractéristiques sont absentes en tout ou partie de tous les autres dispositifs à pointes émissives actuellement utilisés.
Il en résulte une amélioration certaine et décisive du générateur à "effet couronne", tant en ce qui concerne l'importance du flux émis que sa répartition spatiale (quasi- isotropie) , la sécurité encore accrue de son utilisation, l'absence totale et définitive de toutes nuisances causées aux personnes ou aux installations sensibles, due à l'absence d'émission de composés toxiques ou agressifs (ozone et oxydes d'azote entre autres), l'économie d'énergie considérable en utilisation permanente ou intensive. La preuve de la réalité de telles améliorations est apportée par les mesures faites sur un modèle expérimental du dispositif suivant l'invention :
- mesures en cage de Faraday du flux total émis vers l'atmosphère,
- relevé par sonde électronique du diagramme polaire d'émission ionique en espace libre,
- analyse par spectroscopie en chimioluminescence de l'air prélevé au voisinage immédiat des pointes. Cet ensemble de mesures vérifie et confirme entièrement chacun des avantages énoncés caractérisant le nouveau dispositif suivant l'invention.
Les dessins annexés illustrent un mode de réalisation du dispositif de l'invention, à savoir : - Figure 1 représente le schéma (de principe) des éléments de la nouvelle optique électronique, avec la distribution des équipotentielles et du flux ionique émis ;
Figure 2 représente le schéma (synoptique) de l'ensemble du dispositif sous forme des fonctions spécifiques exercées par chacune de ses parties.
Tel qu'il est représenté sur la figure 2, l'ensemble du dispositif suivant l'invention comporte deux sous-ensembles :
- un sous-ensemble (section I) constitué par le système d'optique électronique, décrit plus haut, suivant la figure 1.
- un sous-ensemble (section II) constitué par un bloc d'alimentation (Al) délivrant entre .la sortie (S) et la masse commune (M) une haute tension (-THT) de l'ordre de 4 à 5 kV sous une impédance de l'ordre d'une centaine de Mohms, destiné à fournir à ladite optique électronique la haute tension nécessaire à la production ionique. Telle qu'elle est représentée sur la figure 1, la partie "optique électronique" du dispositif est ainsi constituée : - une plaque (P ) en matériau isolant, d'une épaisseur de l'ordre de 1 mm, annulant toute émission électronique (effluvage) vers l'arrière du dispositif à l'intérieur du boîtier ;
- une plaque (P2) conductrice sur laquelle sont fixées sur sa face arrière (soudure, sertissage, ou tout autre moyen de fixation) les "pointes" émissives ;
- une plaque (P3) isolante, solidaire de la plaque (P2) et située en avant de celle-ci, l'ensemble solidaire (P2, P3) ayant une épaisseur de 16/10 mm; - des "pointes" constituées par des aiguilles longues et minces en métal inoxydable (Ag) dont l'extrémité libre (émissive) a un rayon de quelques micromètres ,• une structure adaptative d'émission électronique constituée : * d'une "gaîne" diélectrique (Gn) , faite d'un matériau de forte résistivité ( . 1015 m) , de faibles pertes et de permittivité relative élevée, d'un diamètre extérieur de l'ordre de 5 mm, d'un diamètre intérieur autorisant le passage des aiguilles. Ladite gaîne est enfilée à frottement
FEUILLE RECTIFIEE (REGLE 91) A/EP doux sur chaque aiguille, ne laissant libre de celle-ci que 2 mm environ au-delà de la première section conique terminale constituant l'extrémité de ladite gaine, et venant au contact de la plaque (P3) à son autre extrémité ;
* d'une double structure conique solidaire de la gaine, faite du même matériau isolant que celle-ci, dont la partie proximale (C_) entoure l'extrémité de l'aiguille à l'exclusion des deux derniers millimètres restés libres, parachevant ainsi le confinement du plasma, et dont la partie distale évasée (C^) d'ouverture angulaire de 45° et d'une profondeur de 8 mm assure une première diffusion complète et rapide du flux ionique vers l'atmosphère environnante ;
* d'une structure plane interne, plaque (P^) solidaire de la structure conique et dans le prolongement de celle-ci, de 2 mm d'épaisseur, faite du même matériau isolant, et venant se fixer sur la paroi extérieure du boîtier renfermant le dispositif, de telle sorte que les ouvertures coniques de la structure adaptative viennent coïncider exactement avec les ouvertures circulaires (base du chanfrein) dudit boîtier ; - une plaque composite (P4, P5) de 16/10 mm d'épaisseur, dont la face inférieure est isolante, la face supérieure est conductrice et connectée à la masse (potentiel zéro du sol). Ladite plaque est percée d'ouvertures circulaires (Oc) , assurant exactement le passage à frottement doux des "gaines" des aiguilles emettrices sur lesquelles elle est enfilée ;
- une plaque (Pg) , dont l'épaisseur est de l'ordre de 3mm, constitue le boîtier renfermant le dispositif, est faite d'un matériau très faiblement conducteur (résistivité de l'ordre de 10 Ohm.carré) . Ladite plaque constituant ledit boîtier est connectée à la plaque (P5) conductrice. La résistance (Rf) de "fuite" symbolise la résistance réelle de la plaque (P5) chargée d'écouler les charges (If) prélevées sur la charge d'espace locale résultant de l'émission électronique des pointes. Ladite plaque {Pg) est percée d'ouvertures circulaires (Ouv) munies d'un chanfrein (Ch) d'ouverture angulaire de l'ordre de 60°, creusé sur toute son épaisseur, de sorte que sa face inférieure s'ajuste exactement sur l'extrémité ouverte du cône (Cd) porté par la plaque interne (P^_) , la paroi du chanfrein (Ch) se situant dans le prolongement de la surface conique de la structure distale (Cd) .
La figure 2 représente un exemple de réalisation possible du système d'optique électronique destiné à la production et l'émission vers l'atmosphère du flux ionique émis par les "pointes".
Un ensemble d'aiguilles, dont la longueur est de l'ordre de 25 à 30 mm pour un diamètre de l'ordre de 1 mm et un rayon terminal de l'ordre de quelques micromètres, est fixé sur la plaque conductrice (P2) , soumise par l'alimentation (Al) précitée à une tension négative (cas de la production d'ions
Oxygène négatifs dans l'air) voisine de 4,5 kv maximum.
La plaque de champ conductrice (P5) portée par la plaque isolante (P4) est connectée à la masse (potentiel zéro) . Les aiguilles émissives sont gainées de diélectrique. Il en résulte que l'équipotentielle zéro est imposée par la plaque de champ (P5) , sa distribution dépendant alors de la position et de la longueur des aiguilles ainsi que des caractéristiques de la gaine diélectrique et de son cône distal (Cd) . En fait, à cause de la permittivité relative élevée de la gaine et de son cône distal, le "rabattement" de l'équipotentielle zéro se fait pratiquement sur la surface extérieure de ladite gaine et assure la présence d'un champ électrique de valeur maximum très élevée au niveau de l'extrémité libre de l'aiguille, condition indispensable à l'émission électronique primaire la plus intense possible.
La plaque (Pg) constituant le boîtier du dispositif possède une conductivité faible mais non nulle. Cette caractéristique réduit fortement la capture des charges émises, tout en assurant leur évacuation vers la masse commune. L'équilibre dynamique optimum entre capture et évacuation résulte alors du choix de la valeur de ladite conductivité et des caractéristiques de la structure adaptative. La charge superficielle acquise par le cône distal (Cd) exerce un effet fortement répulsif sur la charge d'espace locale, assurant l'émission vers l'extérieur du flux ionique maximum dont seule une très faible part est capturée par le boîtier. La mesure dudit "courant de capture" sur le modèle expérimental précité confirme l'exactitude de la démarche et l'efficacité du dispositif.
Un tel exemple de réalisation n'épuise nullement l'invention, dont les différents éléments constitutifs peuvent être réalisés, selon les besoins, en plusieurs parties de dimensions et matériaux adaptés, assemblés dans le dispositif final, ou réalisés en tout ou partie sous forme de pièces moulées présentant les caractéristiques et fonctions des parties précitées, sous la forme fonctionnelle d'un "module unitaire d'optique électronique". L'assemblage d'un nombre déterminé de tels "modules unitaires" par simple juxtaposition ou par un moulage d'ensemble permet de disposer d'une "optique électronique composite en nappe" adaptée à des besoins préalablement définis.
Un exemple d'application est donné par la mise en oeuvre du dispositif dans tous les lieux sujets à pollution ou biocontamination de l'air ; c'est en particulier le cas des crèches d'enfants. Les essais menés dans le cadre de nombreux établissements ont montré que l'injection d'un flux ionique négatif suffisant assure alors la précipitation des particules polluantes et des germes présents, ainsi que la mort de ces derniers, avec pour corollaire une amélioration significative et durable du statut sanitaire des occupants.
Un autre exemple d'application concerne les lieux soumis à de fortes influences des charges statiques existantes ou créées par certains appareillages : c'est entre autres le cas des salles d'ordinateurs en général, des lieux de manipulations ou traitement des films photographiques ainsi que des composants électroniques sensibles. L'injection d'un flux permanent suffisant de charges négatives permet de supprimer quasi-totalement les nuisances observées, sans préjudice pour les personnes présentes et les matériels sensibles.
Un autre exemple d'application est donné par l'injection d'un flux ionique négatif intense dans les tubulures d'admission d'air des moteurs à explosion ou combustion interne. L'air chargé négativement assure une meilleure stabilité et une combustion plus complète de l'aérosol d'hydrocarbure, et de ce fait une moindre émission de polluants dans les gaz d'échappement. De tels exemples n'épuisent nullement les applications de l'invention, qui peut être utilisée dans toutes les circonstances exigeant la production de flux intenses d'ions
(en particulier négatifs) en milieu gazeux aérien ou autre, en l'absence complète de composés (Ozone ou oxydes d'Azote) agressifs ou toxiques pour les personnes et les biens.

Claims

R E V E N D I C A T I O N S-B + -» + β + " + β + « + β + = + = + a + -- + β + - + -s
1. Générateur d'ions positifs ou négatifs en milieu gazeux, comportant une optique électronique (OE) constituée d'au moins une aiguille ou pointe émissive (Ag) disposée dans un système de plaques de support et d'accélération, focalisation et diffusion des ions comprenant une première plaque conductrice (P2) sur laquelle est fixée l'extrémité non-émissive de l'aiguille, une seconde plaque conductrice
(P5) traversée par ladite aiguille et munie, sur sa face tournée vers ladite première plaque conductrice (P2) , d'une plaque isolante (P4) , lesdites première et seconde plaques conductrices étant connectées à une source électrique haute tension appropriée (Al) et une plaque isolante agencée à hauteur de l'extrémité émissive de l'aiguille et assurant la diffusion des électrons émis par l'aiguille, caractérisé en ce que l'aiguille (Ag) comporte une gaine coaxiale (Gn) en un matériau diélectrique à forte résistivité, faible perte et permittivité relative élevée, en ce que la partie de ladite gaine (Gn) située du côté de l'extrémité émissive de l'aiguille (Ag) est prolongée par une première section proximale conique (Cp) en même matériau que la gaine et laissant découverte ladite extrémité émissive, en ce que ladite section proximale (Cp) est prolongée par une structure distale conique ouverte (Cd) en même matériau que la gaine, en ce que ladite structure conique distale (Cd) est prolongée par une plaque (Pi) en même matériau que la gaine et constituant avec la structure conique distale (Cd) ladite plaque de diffusion des électrons et en ce que ladite plaque de prolongement (Pi) est fixée sous une plaque (P6) en matériau à très faible conductibilité électrique, susceptible de former une partie du boîtier extérieur du générateur.
2. Générateur suivant la revendication l, caractérisé en ce qu'il comporte une plaque (P-_) rapportée sous ladite première plaque conductrice (P2) à des fins de protection contre un éventuel effluvage issu de ladite plaque conductrice.
3. Générateur suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite première plaque conductrice (P2) comporte une plaque isolante (P3) sur sa face tournée vers l'aiguille.
4. Générateur suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite seconde plaque conductrice (P5) comporte une plaque isolante (P4) sur sa face tournée vers ladite première plaque conductrice (P2) .
5. Générateur suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite seconde plaque conductrice (P5) et l'éventuelle plaque isolante associée (P4) sont munies d'ouvertures (Oc) de diamètre correspondant à celui de la gaine de l'aiguille (Ag) en sorte de permettre le passage à frottement doux de la gaine sur laquelle lesdites plaques (P5, P4) sont enfilées.
6. Générateur suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ladite plaque (Pg) à très faible conductibilité électrique susceptible de former une partie du boîtier extérieur du générateur est munie d'une ouverture chanfreinée (Ouv, Ch) dont la paroi tronconique est dans le prolongement de la surface conique de ladite structure conique distale (Cd) .
7. Générateur suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ladite seconde plaque conductrice (Pc) est portée au potentiel zéro de la masse générale du dispositif.
8. Générateur suivant la revendication 7, caractérisé en ce que ladite plaque (Pg) à très faible conductibilité électrique susceptible de former une partie du boîtier extérieur du générateur est reliée électriquement à ladite seconde plaque conductrice (P5) par une résistance de fuite équivalente (RF) .
9. Générateur suivant l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le matériau de la gaine (Gn) présente une résistivité supérieure ou égale à 1015 -fλ.m.
10. Générateur suivant l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ladite aiguille (Ag) est laissée découverte par ladite section proximale conique (Cp) sur une longueur de l'ordre de deux mm.
11. Générateur suivant l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que ladite structure conique distale (Cd) présente une ouverture angulaire de l'ordre de 45° et une profondeur de l'ordre de 8 mm.
12. Générateur suivant l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que ladite plaque (Pg) à très faible conductibilité électrique est constituée d'un matériau dont la résistivité est de l'ordre de 10' Ohm.carré.
13. Générateur suivant l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que ladite source électrique haute tension fournit une tension de l'ordre de 4Kv.
EP95926407A 1994-07-20 1995-07-20 Generateur d'ions positifs ou negatifs en milieu gazeux a surconfinement de plasma Expired - Lifetime EP0771483B1 (fr)

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