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一种电离器，包括：用于产生空气层流的风扇(5)；用于将正离子驱逐到空气流内的正离子发射器(6b)；用于将负离子驱逐到空气流内的负离子发射器(6a)；与正离子发射器相连的正压源(27)；与负离子发射器相连的负压源(28)；以及用于控制正、负电压以便在空气流中获得所需离子平衡的微处理器(30)。风扇(5)是贯流式风扇，其产生沿整个风扇长度的、高度均匀的层流空气柱，并且空气流中的缝隙减小，而空气流速恒定，从而改善了离子平衡。贯流式风扇的使用还能够将操纵机构包含在简单的“泪滴形”轮廓内，并且使设备的可操纵部件例如电机、轴承、电子器件(诸如印刷电路板)被容纳在空气流之外，借此消除了空气流的可能污染源。对于可比尺寸的电离器外罩，相比于类似的、采用轴流风扇的传统设备，可以更高的速度产生大约两倍的较低噪声水平的质量流。

1、  一种电离器，包括：
用于产生空气层流的贯流式风扇；
用于将正离子驱逐到所述空气流内的正离子发射器；
用于将负离子驱逐到所述空气流内的负离子发射器；
与所述正离子发射器相连的正压源；
与所述负离子发射器相连的负压源；以及
用于在使用中调节和控制所述正、负电压以便在空气流中获得所需离子平衡的控制装置。

2、  如权利要求1所述的电离器，其特征在于，正、负电压源提供了稳定状态的直流电压。

3、  如权利要求1或2所述的电离器，其特征在于，使所述贯流式风扇位于具有泪滴形截面的外壳内。

4、  如权利要求3所述的电离器，其特征在于，所述外壳是由不锈钢制成的。

5、  如前述任一项权利要求所述的电离器，其特征在于，还包括：用于设置代表所述空气流中的所需离子平衡的参比值的装置、用于测定所述空气流中的实际离子平衡的离子平衡传感器，其中所述控制器将所述参比值与所述离子平衡传感器测得的值进行比较，以便产生用于控制所述离子发射器的所述正、负压源的控制电压。

6、  如权利要求5所述的电离器，其特征在于，用于设置参比值的所述装置包括电位计。

7、  如权利要求6所述的电离器，其特征在于，还包括用于探测电位计设置中的偏差的传感器。

8、  如权利要求7所述的电离器，其特征在于，所述传感器包括光学传感器。

9、  如前述任一项权利要求所述的电离器，其特征在于，还包括用于连接遥感器的连接器，所述遥感器用于测定远离所述电离器的空气流中的离子平衡。

10、  如权利要求9所述的电离器，其特征在于，还包括用于将来自所述遥感器的信号与来自所述离子平衡传感器的信号合并的装置。

11、  如前述任一项权利要求所述的电离器，其特征在于，还包括微处理器。

12、  如前述任一项权利要求所述的电离器，其特征在于，还包括用于显示不平衡状况的显示器。

13、  如前述任一项权利要求所述的电离器，其特征在于，还包括位于空气流之外的风扇控制器。

14、  一种制备含有正、负离子的空气流的方法，包括操纵如前述任一项权利要求所述的电离器。

15、  如权利要求13所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
设置代表空气流中的所需离子平衡的参比值；
测定所述空气流中的实际离子平衡；
将所测得的离子平衡与所述参比值进行比较；以及
产生用于控制离子发射器的正、负压源的控制电压。

16、  如权利要求14或15所述的方法，其特征在于，还包括：利用遥感器探测远离所述电离器的空气流中的离子平衡。

17、  如权利要求15所述的方法，其特征在于，还包括：由所述遥感器校准所述离子平衡传感器。

电离器
技术领域
本发明涉及电离器(Electrical Ioniser)，尤其是涉及用于敏感电子设备组件(例如半导体设备、计算机元件、硬盘、LCDs等)的“洁净间(clean rooms)”中的电离器。
背景技术
电离器被普遍用于在空气中产生离子并借此能够中和表面电荷的环境中。在大多数应用中，将静电荷减少到几百伏，这在名义上足以消除吸尘作用。然而，在电子工业中，特别是在洁净间中，几百伏的静电荷对诸如微处理器芯片这样的半导体设备具有毁灭性作用。在这些情况中，重要的是，确保由中和系统传递的电离平衡并具体靶向(target)需要中和的区域。在许多应用中，必须将静电荷的增长限定到几伏，可能有+/-1V或更低。
这些应用中所用的电离器通常具有一个或多个风扇，这些风扇用于引导电离的空气流并将其靶向与电离器相隔一段距离的工作台。许多这种类型的电离器都能稳定地监测离子输出，以确保离开电离器的空气流平衡，从而能够获得非常精确的中和。
工业上的实施是采用一个或多个轴流风扇(即，在这样的风扇中，空气流与风扇转轴轴向平行)，来引导空气流在电离源(发射器)之上或经过电离源，然后向下移动到待中和的表面上。轴流风扇具有许多问题。它们所产生的空气流是湍流。这导致离子重新结合，从而能够扰乱电离平衡，并且还很可能造成污染。此外，由于许多应用需要沿拉长工作面的电离流，因此经常需要使用包括并列设置的多个轴流风扇的安装形式。当采用一组轴流风扇时，空气流的速度随风扇的不同而不同，并且在空气流中可出现由风扇与来自风扇的空气流图之间的间隔所导致的重叠的缝隙或区域。这使得电离平衡的控制非常难以实现。已经尝试通过对每个风扇采用专用的控制电路，来解决离子不平衡的问题。这对离子平衡有一些益处，但是在实现平衡的总体装配上又出现控制电路产生的问题，并导致额外的花费。
为了在工作面获得合适的流动，而同时在工作面上留有足够的空间供工人操作，需要以相当高的速度来运转轴流风扇。这是非常嘈杂的，特别是在屋内有大量的风扇安装时。
最后，轴流风扇的准确性意味着，必须使至少部分驱动机构位于空气流中。在大多数情况下，将电机安装在风扇的中心。这能够迅速产生不可接受水平的微粒污染。
在许多不同的专利申请中都公开了带有风扇的电离器。US 4 757 422，US 4 878149，GB 1 356 211和EP 1 067 828都公开了不同的方案以为工业应用提供离子化的空气流。US 4 794 486，WO 02/17978和EP 1 293 216介绍了用于空调的离子化装置。GB 2 023 351介绍了在头发干燥器中使用的一种电离器。
发明的内容
按照本发明的第一方面，提供了一种电离器，它包括：
用于产生空气层流的贯流式风扇(crossflow fan)；
用于将正离子驱逐到空气流内的正离子发射器；
用于将负离子驱逐到空气流内的负离子发射器；
为正离子发射器提供正电压的装置；
为负离子发射器提供负电压的装置；以及
用于控制所述正、负电压以便在空气流中获得所需离子平衡的控制装置。
本文所用的贯流式风扇的含义是，在这样的风扇中，从风扇中排出的空气流通常垂直于风扇的转轴。贯流式风扇一般包括围绕转轴设置在圆柱形结构中并限制在风扇外罩内的多个通常平行的扇叶，所述风扇外罩具有通常平行于转轴、定位在围绕转轴的不同径向位置上的拉长空气入口和拉长空气出口。空气在入口处被扇叶吸入，而在出口被离心排出。
如此产生的空气流一般是，沿整个风扇长度的、高度均匀的层流空气柱。在电离器中使用这样的风扇因此具有显著的优越性：即，避免在空气流中产生缝隙并保持恒定的空气速度，从而确保优良的离子平衡。
贯流式风扇的使用不仅使空气流得以改善，而且还能够将操纵机构包含在简单的“泪滴形”轮廓内。它还使设备的大多数可操纵部件例如电机、轴承、电子器件(诸如印刷电路板)被容纳在空气流之外，借此消除了空气流的可能污染源。还发现，对于可比尺寸的电离器外罩，相比于类似地、采用轴流风扇的传统设备，可以更高的速度产生大约两倍的质量流。电荷中和越快，贯穿靶向表面的偏置电压就越均匀。也就显著减小了噪声水平。
正、负离子发射器可包括多个发射件例如钉电极等。
这种电离器优选地包括用于设置代表空气流内的预期离子平衡的参比值的装置，例如人工调节的电位计。也可配备用于测定空气流内的实际离子平衡的离子平衡传感器，并且控制装置可包括用于将参比值与离子平衡传感器测得的值相比较的装置，以便产生用于控制离子发射器的正、负压源的控制电压。该控制装置还包括用于显示电离器的状态并在出现故障或问题时引起注意的指示器和报警器。例如，为了在检测低电流读数时显示弄脏的发射器钉，而配备报警器或显示器。
也可配备连接装置例如电连接器，用于连接测定远离电离器的空气流中的离子平衡的遥感器。如果诸如，由于电离器与其靶向工作面之间的距离改变，或者由于周围环境的湿度或温度改变，而造成该单元的校准发生变化，那么遥感器的使用就特别有价值。
在一个优选实施例中，电离器包括：在所电离空气中的离子平衡漂移参比值的量多于预期量(诸如多于+/-25V)时，用于产生报警信号的装置。当借助于电位计人工设置参比值时，优选的是，配备用于检测电位计设置的装置，以便可以恰当地设置“不平衡”触发水平。在一个特别便利的实施例中，通过提供用于探测电位计设置的变化并围绕新的呼叫点(callbration piont)重新设置触发水平的光学传感器，可实现这一点，此时光学传感器检测到校准点已经改变。还可将电离器设置成，当检测到严重故障时就能够自动关闭。
本发明还延伸到一种制备含有正、负离子的空气流的方法，包括操纵如上所述的电离器。
附图的简要说明
现在参照附图来描述本发明的优选实施例，其中：
图1是按照本发明的电离器的前部示意图，
图2是沿图1的AA所作的截面，以及
图3是与图1的设备相关的控制电路的简化示意图。
最佳实施方式
图1和2表示出按照本发明一个实施例的适用于洁净间环境中的电离器。该电离器包括：具有叶轮10的贯流式风扇，叶轮10由叶轮电机5驱动并容纳在外壳7内。此外壳是由不锈钢(也可采用适用于洁净间环境的其它材料)制成的，并具有“泪滴”外形(如图2所示)。该外形使电离器定位在碰撞在洁净间内的层状下沉式空气流中，而不会过度扰乱此空气流。
空气通过入口11进入单元内，并通过出口12排出。将隔板1配置在单元的每一端上，并借助于衬垫密封到外壳7上，以便将空气流限制在单元的所需部分内。隔板1还避免电机5及相关的控制电子器件产生的微粒污染物进入空气流。
将控制电路配置在与叶轮电机5对置的单元那一端的印刷电路板4上。利用密封的轴承3避免灰尘进入空气流。使位于空气流出口12的发射器钉6a和6b分别与图3中的正、负高压电源28和27相连。将传感器格栅2配置在单元的出口处，以便测定离开单元的空气中的离子平衡。
如图3所示，传感器格栅2将两个输入之一提供给高阻抗非反相缓冲放大器20。放大器20的另一个输入是由平衡电位计21提供的。连接点22用于连接诸如可位于工作台上的遥感器(未示出)。将来自放大器20的输出传送到相应的反相功率级驱动放大器25和26的输入中。而放大器25和26分别为正高压DC-DC变换器27和负高压DC-DC变换器28提供驱动输入。将来自DC变换器27和28的输出分别连接到正、负发射器钉阵列6a和6b上。DC-DC变换器27和28是固定的工作循环谐振变换器，具有与外加DC输入成比例的HT输出。
分别在地标电阻器33和34中探测来自每个变换器的最终输出电流，并将最终电压传送到微处理器30中。编程和设置微处理器30，以便监测离子电流随时间的减小，并且如果数值超过预定限，就通过状态指示器9和蜂鸣器31发出警报和/或关闭单元。
微处理器30的额外输入由光学传感器(未示出)提供，该传感器的设置是用来探测电位计21的设置中的变化的。
风扇速度可由风扇速度选择器开关35(也可以是电位计或滑动开关/抽头式电机绕组)来控制。
当不能将正、负钉消磁6a和6b的相对电压调整到所需水平时，就使LED’s9中的“不平衡”指示器发亮。一般将通常触发“不平衡”警报的电压水平设置在+/-25V，尽管对于一些应用来说，也可以不对称地设置该电压。然而，可以根据具体应用的要求，在诸如+/-5V至+/-75V的范围内来调整触发电压。可以按照要求来选择该范围。
优选地对微处理器进行编程和设置，以便在出现过度“不平衡”信号时，关闭发射器阵列的高压源，从而将对被处理敏感元件的损害可能性降到最小。微处理器也可以利用通过电阻器33和34上产生的电压对正、负离子电流进行的检测，来确定发射器钉6a和6b是否已经变得肮脏或退化。当电流降到预设水平(例如40％的初始校准水平)之下时，就在LEDs’9上显示报警。蜂鸣器或其它声频警报可以发出显示故障的声音。
可以将遥感器连接到外部连接器22上。将来自遥感器的信号馈送到电路内并与格栅控制信号合并，用以控制单元的离子平衡。这两个信号的合并据发现能够提高短期和长期离子平衡的稳定性。在正常工作中，一般将离子平衡维持在+/-2v之内。遥感器的采用能够使我们将其提高到+/-0.5v。
也可以将远距离连接器提供给印刷电路板4，以便在以下情形时能够监测多种不同的功能(例如传感器的电流值，或信号)：例如，当需要检查发射器阵列时、当已经启动关闭时、当已经打开单元的电源时、当正和/或负不平衡状况已经出现时。
显然，对于本领域技术人员来说，除了以上具体描述的实施例之外，还能够在后面所附的权利要求书的范围内作出许多变化。