双极电离系统的偏移电压控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种脉冲模式电离系统的偏移电压控制方法，其中电离系统包括正极和负极电源。正极和负极电源的输出的工作周期和重叠率受到控制，且对可以获得预期偏移电压的重叠率进行确定。偏移电压和相应的重叠率存储在存储器中。根据已存储的偏移电压的比较关系对正极和负极电源的输出的工作周期和重叠率进行控制以获得预期的偏移电压。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术主要涉及控制双极电离系统的方法，更具体地说，涉及双极脉冲模式电离系统的偏移电压控制方法。
技术介绍
大气电离是消除非导电材料和绝缘导体上的静电荷的最有效的方法。大气电离会在周围大气中产生大量的正极和负极离子，其中大气在空中起到电荷的移动载体的作用。离子在流经大气时被吸附至带相反电荷的微粒和表面。经过这种处理方式可以很快实现对带静电的表面的中和。可以利用电离器来执行大气电离，电离器在一个称为电晕放电的处理中产生离子。在这中处理中，电离器通过不断强化电场的边界点直到其超过周围大气的电介质强度的方式来产生大气离子。当电子从该电极流入周围大气时，会出现负电晕。当电子从大气分子中流入该电极时，会出现正电晕。为了从给定输出的电离器上获得最大限度的静电荷降低量，电离器必须产生相同数量的正极和负极离子。换言之，电离器的输出必须是“均衡的”。如果电离器失去平衡，绝缘导体和绝缘体可能会带电，这使得电离器不是解决问题而是引起更多的问题。电离器变得不平衡可能由电源漂移、一个极性的电源故障、电极的污染或电极的损坏引起的。此外，虽然电离器的输出可能是均衡的，但是由于系统元件的损坏整体离子输出可能低于预期的电平。由于工作空间中的实际均衡情况可能与电离器的探测器检测到的均衡情况不同，通常采用电荷板极监视器来校准和定期测量电离器的实际均衡度。电荷板极监视器还用于定期测量静电荷衰减时间。如果衰减时间太慢或者太快，可通过提高或降低预先设定的离子电流值的方法对离子输出进行调整。这种调整通常通过调整两个微调电位器(一个用于产生正离子而另一个用于产生负离子)或调整存储在软件中且表示离子电流参考值的数值来实现。由于工作空间中的实际离子输出不一定要和电离器中设定的离子输出电流值的预期离子输出相同，进行周期衰减时间测量是必要的。室内电离系统通常包括多个连接至一个单控制器的电离器。现有室内电离系统可以包括多个安装在天花板上的发射模块(也称为“发射架”)，它们由信号线以菊花链的方式连接至主控制器。通常，探测器结合室内系统或微型环境电离器线棒用于控制在电离系统稳态直流电(DC)工作状态中所产生的偏移电压。稳态DC工作状态表示互相独立的正极和负极管脚的电离的两个极性产生恒量离子。在这种情况中，偏移电压是采用电离系统时绝缘导体上产生的电压。电荷板极监视器用于确定电离系统的偏移电压。用于这种用途的探测器趋向于具有固有无穷大的输入阻抗，因此它们可以为负偏移电压的反馈控制准确地测量出偏移电压。或者，探测器对由电离器产生的电流进行抽样。一般而讲，终端用户希望偏移电压能够控制在确定的门限内，这个门限对于(多个)特定处理的成功实现至关重要。在特定环境中控制偏移电压变得越来越重要。很多现代半导体器件/晶片和磁盘驱动器磁头(大磁阻或GMR磁头)等器件在低电压的情况下容易受静电放电影响。例如，这种器件可能受到100V左右的电压的损坏，因此把电压控制在50V上或更低对于避免产品发生损耗和故障可能很有意义。脉冲调制系统可以提供优良的电荷衰减时间且在气流很少或缺乏的环境中很有用处，其中电荷衰减时间用于衡量电荷中和速率。但是，很多现有脉冲调制系统在脉冲模式的运行中并没有限制偏移电压。结果，为了获得预期的电荷衰减时间且不会造成过高的偏移电压摆动电平，在选择脉冲时间和输出电平时必须小心谨慎。在图1A所示的这种现有系统中，用采用长脉冲时间很困难，因为它们会产生很大的偏移电压摆动。为了不出现器件受损坏，偏移电压必须保持在能够接收的范围内。这种由脉冲模式系统所产生的讨厌的偏移电压摆动使得在正极和负极脉冲期间，只能提供一个极性的电离。电离所形成的电流会引起偏移电压的摆动，偏移电压可在绝缘导体上测量。为了限制这种摆动，终端用户不得不把脉冲电离系统的输出调节到一个较低的电平，或者选择可以达到相同效果的脉冲时间。在任何一种情况中，会出现不希望出现的副作用，即电荷衰减时间可能变长。图1B示出某些现有系统建议在交互极性的脉冲之间出现“断开时间”，以限制偏移电压的摆动。实际上，这种技术存在几个缺点。用于提供电离的高电压电源通常带有长时间常数，它们使得难于保持快速关闭或断开。在这种“断开时间”技术中，虽然对高电压电源的输入减少了，但输出电路仍会继续产生电离，因此偏移电压仍会相应地继续升高。进而，系统所使用的“断开时间”的持续时间也会降低这种使用“断开时间”的系统的整体离子输出。安装电离系统最终为了于产生离子，但这是个明显的缺陷。因此，在图1B中所描述的技术存在着必然的缺点，即在这种环境中产生的离子整体密度较低。现有电离系统未提供但现所需求的是一种控制偏移电压的方法，使得在拥有所需或优于所需的电荷衰减时间的同时，可以把脉冲模式电离中所产生的偏移电压控制在用户指定的范围内。此外，现有电离系统未提供但现所需求的是一种通过根据正负设定值来交替跟踪探测器的方式结合探测器来控制持续的电离系统的方法。
技术实现思路
简言之，本系统包含一种脉冲模式电离系统的偏移电压的控制方法，其中电离系统带有正极和负极电源。该方法包括控制正极和负极电源的输出的重叠以及确定可以获得预期偏移电压的重叠率。该方法还包括在存储器中存储偏移电压和相应的重叠率。该方法还包括根据已存储的偏移电压的比较关系来控制正极和负极电源的输出电路的工作周期，以获得预期的偏移电压。本专利技术也包含一种双极电离装置，其包括一个带有输出电路的正极高电压电源，该输出电路至少带有一个与其连接的正极离子发射电极以产生正离子；和一个带有输出电路的负极高电压电源，该输出电路至少带有一个与其连接的负极离子发射电极以产生负离子。该双极电离装置进一步包括一个控制器，它通过使正极和负极高电压电源的输出实现一个非零的选定期间的重叠的方式来控制正极和负极高电压电源的输出电路的工作周期，以获得预期的偏移电压。附图说明参考附图将会对本专利技术的优选实施例的上文的概述以及下文的详细说明有个更好的理解。为了图示本专利技术，在附图中示出了目前所优选的实施例。但是，应当理解，本专利技术不局限于图中具体的布置和结构。在附图中图1A是示出现有脉冲电离系统中离子产生、时间和受控脉冲模式电压偏移伏特之间的关系的曲线图；图1B是示出现有的采用断开时间技术的脉冲模式电离系统中产生的电压偏移的曲线图和时间图表；图2是示出根据本专利技术的第一优选实施例的离子产生、时间和受控脉冲模式电压偏移伏特之间的关系的曲线图；图3是示出根据本专利技术的第二优选实施例的离子产生、时间和受控脉冲模式电压偏移伏特之间的关系的曲线图；图4是示出根据本专利技术的第三优选实施例的离子产生、时间和受控脉冲模式电压偏移伏特之间的关系的曲线图；图5是示出根据本专利技术的第四优选实施例的离子产生、时间和受控脉冲模式电压偏移伏特之间的关系的曲线图；图6A是示出根据本专利技术的电荷板极监视器上的电压摆动和各种脉冲时间的重叠百分比之间的对比的曲线图；图6B是示出在50V电压摆动时的重叠百分比和离子电流之间的对比的曲线图；图7是示出根据本专利技术的优选实施例工作周期的时间图和计算结果的曲线图；和图8是示出本专利技术可能应用的一般双极电离系统的示意性图表。具体实施例方式在附图中，相同的数字表示相同的元件。具体参考附图，图8是示出本专利技术可能应用的一般双极电离系统的示意性图表。电离系统10包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双极电离装置，包括：带有输出电路的正极高电压电源，该输出电路至少带有一个与其连接的正极离子发射电极以产生正离子；带有输出电路的负极高电压电源，该输出电路至少带有一个与其连接的负极离子发射电极以产生负离子；和控制器 ，它通过使正极和负极高电压电源的输出实现一个非零的选定期间的重叠的方式来控制正极和负极高电压电源的输出电路的工作周期，以获得预期的偏移电压。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：约翰戈尔奇察，戴维D里根，
申请(专利权)人：伊利诺斯工具公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]