具有可配置噴嘴的線性電離棒的製作方法
2023-04-28 17:33:51 4
1.技術領域
本發明涉及線性電離棒以及使用氣體流動以將電荷載子引導到目標的其它基於電暈放電的電離系統、過程和設備。本發明特別適用於(但不限於)平板顯示器(FPD)工業應用中。因此，本發明的整體目標是提供這種特徵的新穎系統、方法和設備。
2.
背景技術：
常規靜電中和系統通常由以下各者構成：(1)棒型電離室，其具有一組尖頭髮射器和非電離參考電極；(2)潔淨氣體供應系統，其具有圍繞每一離子發射器並且連接到氣體通道的一組噴射型噴嘴；以及(3)控制系統，其具有連接到電離室的AC或脈衝式AC高壓電源供應器。
電荷中和可能需要以相對近的距離和迅速的產率對大的帶電物體進行中和。例如，具有超過3000mm的長度和寬度的玻璃面板的前部和後部可能需要被電荷中和，其中電離棒與顯示面板之間的距離通常是50到100mm直到1000mm或更大，並且其中顯示面板使用機器人系統而高速輸送。
上述類型的傳統電荷中和電離棒的使用在嘗試滿足FPD工業的電荷中和的上述苛刻要求時呈現若干缺陷/缺點/限制。這些缺陷可包含：
操作和維護傳統電離室需要高成本，包含操作期間的高潔淨乾燥空氣(CDA)或氮氣消耗的成本；
電離的氣體流的潔淨度不足，這是因為較高質量的高解析度平板顯示器需要來自離子發射器的粒子發射較少或沒有(至少沒有大於0.1微米的粒子)；以及
靜電電荷的放電時間太長而不可接受，這是因為顯示面板產率需要比迄今為止可達到的電荷中和效率高的電荷中和效率。
已在以下文獻中提出具有線性電離器(電離室，包括長且薄的導線作為發射器/電極)的電荷中和棒：(1)名為「電暈放電中和設備(Corona Discharge Neutralizing Apparatus)」的第7,339,778號美國專利；(2)名為「用於靜電中和的潔淨電暈氣體電離(Clean Corona Gas Ionization For Static Charge Neutralization)」的第8,048,200號美國專利；以及(3)第2007/0138149號美國專利申請公開。名為「電暈放電中和設備」並且在2008年3月4日發布的第7,339,778號美國專利全文以引用方式併入本文中。名為「用於靜電中和的潔淨電暈氣體電離」並且在2011年11月1日發布的第8,048,200號美國專利全文也以引用方式併入本文中。具有導線發射器的其它電離棒當前由AB Liros Electronic ofSweden和/或Liros Electronic of Hamburg,Germany使用以下產品名製造：標準系列電離器和/或SER系列電離管。
因使用拉伸導線發射器電離器(線性電離器)而遭遇的常見問題已通過2012年4月3日申請並且名為「多段線性電離棒和電離室(MULTI-SECTIONAL LINEAR IONIZING BAR AND IONIZATION CELL)」的第13/438,538號美國專利申請(現為第8,492,733號美國專利)中所呈現的各種創新來解決。然而，進一步提高功能性的額外改進仍是可能的且期望的。
技術實現要素：
當前公開的發明提出能夠解決上述問題和其它問題的線性電離棒設計的新做法。在一種形式中，本發明通過提供具有用於按可重新配置的模式朝向帶電目標推進帶電載子的可配置噴嘴的線性電離棒而滿足上述需要並克服現有技術的上述缺陷和其它缺陷。棒可具有：線性離子發射器，用於響應於電離電壓的提供而建立電荷載子的離子云；參考電極，其響應於非電離電壓的提供而呈現非電離電場；以及歧管，其用於從源接收氣體並引導氣體經過線性離子發射器。歧管可具有多個歧管孔，並且帶噴嘴插入件可被接收在孔內，至少一些所述插入件具有氣體可穿過其中流動的至少一個噴嘴孔，並且多個插入件被共同配置成引導離子按可重新配置的電離氣體流動模式遠離線性離子發射器並朝向電荷中和目標。
噴嘴插入件可按不同方式各自限定氣體可穿過其中流動的零個噴嘴孔、一個中央噴嘴孔、一個偏心噴嘴孔和/或多個偏心噴嘴孔。插入件可被移除並被替換以重新配置氣體流動模式，或者可選地，偏心插入件可在接收其在內的歧管孔中旋轉，以因此改變噴嘴孔相對於線性離子發射器的位置。雖然噴嘴插入件優選不是永久固定在位，但噴嘴插入件優選由可變形材料製成，所述可變形材料可(按密封方式)被推進到噴嘴插入件因歧管內的氣體壓力而被收納在其中的歧管孔中。在特別優選的形式中，氣體插入件可各自限定從入口端到相對出口端向內漸縮的至少一個氣體噴嘴孔。視情況，一些插入件還可在有限數量的分離的且成角度地偏置的位置之間在將所述插入件接收在其中的歧管孔中旋轉，以因此改變孔/孔口相對於線性離子發射器的位置。電離棒的至少一些所述噴嘴插入件可選擇性地從一些所述孔移除並選擇性地重新插入到一些所述孔中，以因此共同改變遠離歧管並朝向帶電目標引導的氣體的模式。視情況，插入件可各自具有相對於接收其在內的歧管孔的軸線傾斜的至少一個孔。
根據本發明的一些方法可預期通過使至少一個所述噴嘴插入件旋轉而不從插入件被收納在其中的孔移除插入件，來改變離開上述類型的歧管的氣體流動的模式。以此方式使插入件旋轉改變插入件噴嘴相對於線性離子發射器的位置。
根據本發明的其它方法可預期通過從噴嘴插入件被收納在其中的孔移除至少一個所述噴嘴插入件並將另一插入件放置到從其中移除所述至少一個插入件的孔中，來改變離開上述類型的歧管的氣體流動的模式。因此，插入件替換是改變遠離歧管並朝向目標引導的氣體的模式的替代方式。
自然，本發明的上述方法特別良好地適用於本發明的上述設備。類似地，本發明的設備實施例良好適用於執行上文所述的本發明的方法。所有這些實施例提供迄今為止沒有在線性電離器電暈放電領域中達到的效率、靈活性和經濟性的最佳組合。
對於本領域的一般技術人員來說，本發明的許多其它優點和特徵將從具體實施方式、權利要求書和附圖變得清楚。
附圖說明
下文將參照附圖描述本發明的優選實施例，其中相同附圖標記表示相同步驟和/或結構，並且其中：
圖1示出根據本發明的一個實施例的局部創造性線性電離棒；
圖2是圖1的電離棒的局部仰視平面圖；
圖3A圖示根據本發明的噴嘴插入件的安裝和移除；
圖3B示出根據本發明的替代的噴嘴插入件設計；
圖3C示出根據本發明的實心插入件/插塞設計(沒有噴嘴、孔口和/或氣體通道)；
圖3D和圖3E示出根據本發明的另一替代的帶噴嘴插入件設計；
圖3F和圖3G示出根據本發明的另一替代的帶噴嘴插入件設計；
圖3H和圖3I示出根據本發明的另一替代的帶噴嘴插入件設計；
圖3J和圖3K示出根據本發明的另一替代的帶噴嘴插入件設計；
圖4A到圖4C示出被配置為三種可替代的氣體輸送模式的優選電離棒的代表性橫截面圖；
圖4D到圖4F示出被配置為三種額外可替代的氣體輸送模式的優選電離棒的代表性橫截面圖；
圖5表示待被中和的目標物體上所分布的電荷密度，以及此目標物體的有效中和專用的電離棒氣體輸送模式；
圖6圖示根據本發明的偏心單噴嘴插入件的安裝和移除；
圖6A是圖6的偏心噴嘴插入件的透視圖；
圖7圖示根據本發明的偏心雙噴嘴插入件的安裝和移除；
圖7A是圖7的偏心雙噴嘴插入件的透視圖；
圖7B是非圓形偏心雙噴嘴插入件的透視圖；
圖8、圖9和圖9A示出被配置為三種代表性氣體輸送模式的供替代的優選電離棒的橫截面圖；
圖10是圖示在各種條件下使用單噴嘴插入件的放電效率的圖表；
圖11是圖示在各種條件下使用雙噴嘴插入件的放電效率的圖表；以及
圖12是比較在各種條件下使用單噴嘴插入件和雙噴嘴插入件的放電效率的圖表。
具體實施方式
主要參照圖1和圖2，創造性的電離棒10'優選包括至少三個主要部件：至少一個電離室16，其具有至少一個界定軸線的線性離子發射器20，所述至少一個界定軸線的線性離子發射極20用於沿著其長度而建立離子等離子體區域(或離子云)22；歧管24，其用於從源接收氣體並用於按可(重新)配置的且預定的模式輸送氣體經過線性離子發射器20；以及用於通過任選的控制系統(未示出)從適當電力供應器接收電離電壓並將電離電壓輸出到線性離子發射器20以由此建立具有外周邊邊界的離子等離子體區域22的構件20a。在多室實施例中，棒10'的每一電離室16可包括至少一個線性(例如，導線式)電暈放電離子發射器/電極20、至少一個非電離參考電極32a和32b以及如圖所示延伸穿過歧管板24a並位於電極32a與32b之間的歧管孔27的陣列(許多/多個歧管孔27)。孔27優選與較大開口31對齊，其中較大開口31延伸穿過每一電離室16的底板但足夠大而對穿過池的氣體流動(尤其是離開孔27的氣體流動)具有極小影響或不具有影響。歧管孔27中的每一個可以是圓形的，並且如果是圓形的，那麼可具有介於約1/32」與約5/32」之間的孔直徑，並且能夠接收插入件290、292和/或294。約0.058」到約0.059」的孔直徑是最優選的。
現主要參照圖3A到圖3C，插入件290和/或294優選是帶噴嘴的，其中(優選漸縮的)噴嘴孔23延伸穿過插入件290和/或294，並且每個帶噴嘴插入件可產生高速空氣/氣體射流28，以因此根據「柯恩達(Coanda)」效應而夾帶周圍空氣A。每一噴嘴孔可具有較寬入口端23a(具有介於約0.03英寸與約0.5英寸之間的直徑)和相對的出口端23b(具有介於約0.0098英寸與約0.016英寸之間的直徑(其中約0.0135英寸是最優選的))。歧管孔27可通過以雷射來切割、噴砂、模製到歧管板24a中和/或以水射流來切割而形成。然而，歧管孔27也可通過常規鑽孔技術而形成。因為這些孔的相對大的大小，未遭遇與鑽出極小孔相關聯的難點(例如，毛邊和碎屑移除)。
相比之下，插入件290和/或292的噴嘴孔23並非鑽出來的，而是可通過以雷射來切割、噴砂、以水射流來切割和/或常規模製技術而形成。插入件290、292和/或294可由具有低密度並比形成歧管板24a的材料(例如，ABS塑料)軟得多的各種塑料材料模製而成。例如，如本文所論述的所有插入件可由具有較低楊氏模量(Joung’s modulus)或彈性模量(在介於約0.01GPa與約0.5GPa之間的範圍中，這顯著低於ABS塑料的典型模量(約1.4GPa到約3.1GPa))的低密度聚乙烯(LDPE)整體形成。插入件噴嘴優選具有約0.06」的外徑，以使得插入件噴嘴緊密配合到略小的歧管孔27中。雖然這將導致一些噴嘴變形(例如，收縮/壓縮)，但噴嘴孔23的出口端不經受這些力的事實意味出口端保持在期望尺寸下實際上不變形。此外，使噴嘴孔從入口端(朝向歧管的內部開放)開始漸縮還幫助確保任何輕微噴嘴變形將不對氣體分配產生明顯影響。如最佳在圖3B中看到，插入件292和294包含這樣的可選特徵，即有些細長並包含多個「梯級」以使得插入件292和294可緊密接合各種厚度的歧管24a。全文所論述的類型的噴嘴孔可具有當在橫截面中觀看時彎曲的、線性的且成角度的，或線性的且平行的側壁。在使用過程中，歧管孔27的軸線優選與噴嘴孔23的軸線重合。
現主要參照圖3D到圖3K，插入件293、293'、293"和295優選是帶噴嘴的，其中(優選漸縮的)噴嘴孔23'延伸穿過插入件293、293'、293"和295。如同上文所述的插入件，這些帶噴嘴插入件中的每一個可產生高速空氣/氣體射流，以因此根據「柯恩達」效應而夾帶周圍空氣A。每一噴嘴孔23'可具有較寬入口端23a'(具有介於約0.03英寸與約0.5英寸之間的直徑)和相對的出口端23b'(具有介於約0.0098英寸與約0.016英寸之間的直徑(其中約0.0135英寸是最優選的))。插入件293、293'、293"和295優選被收納在歧管孔27內，並且噴嘴孔23'可通過以雷射來切割、噴砂、以水射流來切割和/或常規模製技術而形成。插入件293、293'、293"和295可由具有低密度並比形成歧管板24a的材料(例如，ABS塑料)軟得多的各種塑料材料模製而成。例如，如本文所論述的插入件可由具有較低楊氏模量或彈性模量(在介於約0.01GPa與約0.5GPa之間的範圍中，這顯著低於ABS塑料的典型模量(約1.4GPa到約3.1GPa))的低密度聚乙烯(LDPE)整體形成。插入件噴嘴優選具有約0.063」的外徑，以使得插入件噴嘴緊密配合到略小的歧管孔27中。雖然這將導致一些噴嘴變形(例如，收縮/壓縮)，但噴嘴孔23'的出口端不經受這些力的事實意味出口端保持在期望尺寸下實際上不變形。此外，使噴嘴孔從入口端(朝向歧管的內部開放)漸縮還幫助確保任何輕微噴嘴變形將不對氣體分配產生明顯影響。全文所論述的類型的噴嘴孔可具有當在截面中觀看時彎曲的、線性的且成角度的,或線性的且平行的側壁。
現參照圖3D和圖3E，分別以截面圖和透視圖示出插入件293。插入件293按大體上與上文所述的插入件290和292相同的方式操作，不同之處在於插入件293優選具有(1)相對於歧管孔軸線成角度Θ的噴嘴孔23'；(2)圍繞孔的出口端23b'並垂直於出口端23b'的平坦表面；以及(3)示出噴嘴孔角度Θ相對於歧管孔軸線的方向的視覺指示器297。噴嘴孔角度Θ優選相對於歧管孔軸線介於約5度與20度之間，並且最優選是約10度。插入件293可按許多方式來使用，包含作為對插入件290或292中的一個的替代以提供來自歧管板24a的較寬氣體噴射模式；這轉而可實現異常靠近且/或寬的目標物體的電離。指示器297優選是示出噴嘴孔角度的方向以使不熟練/半熟練工人的安裝簡單的模製箭頭。圖4D示出了插入件293的典型操作。
參照圖3F和圖3G，本領域的一般技術人員將容易了解插入件293'在結構和操作上實質上類似於293。然而，插入件293'呈現相反角度Θ，並且可按許多方式來使用，包含提供來自歧管的較窄的氣體噴射模式；這轉而可實現目標物體的有限部分的較強化的電離。圖4E示出了插入件293'的典型操作。
參照圖3H和圖3I，本領域的一般技術人員將容易了解插入件293"在結構和操作上實質上類似於插入件293'。
參照圖3J和圖3K，本領域的一般技術人員將容易了解插入件295在結構和操作上實質上類似於具有上文所述的類型的向外取向且成角度的噴嘴孔的一對插入件。然而，插入件295優選整體形成，並且可具有大體上橢圓形的主體。圖4F示出了插入件295的典型操作。
再次主要參照圖1和圖2，其示出，由於有本發明所提供的靈活性，根據本領域的一般技術人員的設計選擇，電離器10'的孔27可按各種方式位於歧管板24a的整個長度上，並且插入件可按需要被布置在其中。例如，孔27可按介於約15毫米與約75毫米之間(其中約50毫米是最優選的)的距離相互均勻地間隔開，所述距離是至少實質上平行於線性電離器20或由其界定的軸線(進入到如圖4A到圖4F、圖8到圖9和圖9A所示頁面的平面中)而測量的。並且，如此示範性配置所示，視情況，每隔一個的歧管孔可通過不具有穿過其中的孔的插入件/插塞294在線性電離器20的橫向相對側上堵上。圖2示出了被設計成在電離棒的最末端處提供電荷中和增強器的電離器實施例。因此，在此狀況下，接近棒10'的左端而使用一對帶噴嘴插入件。
圖4A到圖4F以電離器棒10'的橫截面圖從概念上示出了空氣/氣體流28/28'與離子等離子體區域之間的代表性關係。具體地說，圖4A示意性地示出了從兩個有利地定位的插入件290出來的預定的空氣/氣體流動模式28以及離子云22在棒10'內的位置。如圖所示，噴嘴插入件290中的一個在等離子體區域22之外引導潔淨氣體朝向電荷中和目標物體TO，並且另一噴嘴插入件290朝向電荷中和目標物體TO引導潔淨氣體穿過等離子體區域22。具體地說，圖4A示出了目標在於通過將插入件放置在以下兩個位置中而改進電荷中和的插入件的模式：一個在接近導線發射器電極所產生的離子云的空間中吹動氣體(CDA)，而第二個是在離子云之外並接近右側格柵和/或左側格柵的空間中。各噴嘴插入件之間的插入件噴嘴的直徑和高度可不同。與發射極20間隔開的插入件可提供額外氣體流動(從歧管提供(CDA)並且還夾帶周圍空氣A)以幫助收穫離子並將離子輸送到目標區域/物體。圖4B示意性地示出了使用電離棒10'的另一可能期望的預定空氣/氣體流動模式。在此配置中，兩個插入件290在等離子體區域22之外朝向電荷中和目標物體TO引導潔淨氣體。圖4C示意性地示出了以不帶噴嘴插入件/插塞294替代圖4B所示的噴嘴插入件290中的一個，電離棒在其它方面是相同的。因為根據本發明的各種插入件是相對軟/易彎的，所以從圖4B的棒轉換為圖4C的棒基本上由以下方式組成：從一個歧管孔27移除插入件290中的一個以及將插入件/插塞294插入到(現未佔用的)歧管孔27中以因此改變歧管的插入件模式。
圖4D和圖4E示意性地示出了大體上與圖4C的空氣/氣體流動模式類似的預定空氣/氣體流動模式28'，這是因為兩幅圖均包含無噴嘴插入件294。如圖4D所示，噴嘴式插入件293引導潔淨氣體朝向電荷中和目標物體TO但以優選相對於歧管孔軸線介於5度與20度之間的量Θ傾斜遠離等離子體區域22。具體地說，圖4D示出了目標在於由於插入件的傾斜的噴嘴孔而改進目標物體TO的左側上的電荷中和的插入件的模式。為了增強此效應，右側格柵和/或左側格柵可按常規方式重新布置，並且周圍空氣A的夾帶可因此變得不同。圖4E示意性地示出了使用電離棒10'的另一可能期望的預定空氣/氣體流動模式。在此配置中，插入件293'引導潔淨氣體朝向等離子體區域22並由於插入件的傾斜的噴嘴孔以角度Θ朝向目標物體TO的右側。自然，如果插塞294被替換為單噴嘴插入件(無論是否成角度)，那麼可提供幫助收穫離子並將離子輸送到目標區域/物體的額外氣體流動(CDA)(從歧管提供)(並且還夾帶周圍空氣)，並且鑑於本文中所含有的發明公開，此配置在普通技術人員的能力範圍以內。圖4F示意性地示出了使用雙傾斜式噴嘴插入件295以為到目標物體的離子輸送提供寬的CDA噴射模式。此性質的噴射模式特別適用於將離子輸送到異常靠近和/或寬的目標物體TO。再次，可通過更改/移除電離棒格柵中的一些或全部來實現其它變化，並且這在普通技術人員的能力範圍以內。
參照圖5，其中示出圖表，所述圖表示出將根據本發明通過離子的輸送來中和的電荷中和目標物體上的電荷密度。這些情況通常發生在塑料膜或玻璃片中，它們可在接近邊緣的區域中具有最大電荷密度，並且在中間具有最少電荷。並且，圖5示出了被配置成用於帶電目標物體的最大有效中和的本發明的電離器的示意性仰視圖。具體地說，噴嘴插入件290和非噴嘴插入件(以黑色表示的插塞)294的此模式被設計成將離子供應到帶電目標物體最需要離子之處。自然，可移除插入件290和294，並且將其重新布置在孔27中的任一者中以在極廣範圍的應用中提供最佳結果。此外，可視需要使用傾斜噴嘴孔插入件293、293'和/或293"來實現其它噴射模式。
如圖所示，圖6到圖9A中的替代優選設備實施例使用具有偏心噴嘴23(相對於中央軸線)並位於電離器10"的歧管板24a'的增大的孔27'內的增大的噴嘴插入件296、298。如同先前論述的設備，歧管孔27'中的每一個可以是圓形的，並且如果是圓形的，那麼可具有介於約0.13」與約0.38」之間的孔直徑，並且可能夠接收插入件296、298。約0.13」到約0.2」的圓孔直徑是最優選的。插入件296、298優選包含穿過其中的帶有漸縮噴嘴23的噴嘴孔。在圖7B中的變體298'中，插入件298'和歧管孔27'的橫截面可以是非圓形的，並且因此防止旋轉。每一噴嘴孔可具有較寬入口端23a和相對出口端23b。歧管孔27'可通過以雷射切割、噴砂、模製到歧管板24a'中和/或以水射流切割而形成。然而，歧管孔27'也可通過常規鑽孔技術而形成。因為這些孔的相對大的尺寸，未遭遇與鑽出極小孔相關聯的難點(例如，毛邊和碎屑移除)。
相比之下，插入件296、298和/或298'的噴嘴孔23並不是鑽成的，而是可通過以雷射切割、噴砂、以水射流來切割和/或常規模製技術而形成。插入件296、298和/或298'可由具有較低密度並比形成歧管板24a'的材料(例如，ABS塑料)軟得多的各種塑料材料模製而成。例如，如本文所論述的所有插入件可由具有較低楊氏模量或彈性模量(在介於約0.01GPa與約0.5GPa之間的範圍中，這顯著低於ABS塑料的典型模量(約1.4GPa到約3.1GPa))的低密度聚乙烯(LDPE)形成。圓形插入件296和/或298優選具有約0.13」到約0.25"的外徑，以使得圓形插入件296和/或298緊密配合到略小的歧管孔27'中。雖然這將導致一些噴嘴變形(例如，收縮/壓縮)，但噴嘴孔23的出口端23b不經受這些力的事實意味出口端保持在期望尺寸下實際上不變形。雖然未示出，但視需要，噴嘴孔23可相對於歧管孔27'成角度Θ。
出於本領域的一般技術人員的設計選擇，視需要，電離器10"的孔27'可遍布歧管板24a'而布置，並且插入件296、298、298'和/或不帶孔插入件(插塞)可被放置在其中。圖8到圖9A以電離器棒10"的橫截面圖在從念上示出了空氣/氣體流28與離子等離子體區域22之間的代表性關係。在全部這些圖中，已示出插入件296和298的俯視平面圖虛線圖像，以圖示插入件的實現不同噴射模式28的操作。本領域的一般技術人員將容易了解，虛線所示的插入件實際上不存在。例如，在圖8中將單噴嘴插入件296示出為已選擇性地旋轉到其中噴嘴23與線性發射器20的左側最大地間隔開的位置中。因為插入件296未固定地附接在孔27'內，所以插入件296可選擇性地旋轉任何量以改變噴射束/射流28與發射器20的距離以及插入件296的右側/左側取向。在某些優選實施例中，插入件296、298可在有限數量的分離的且成角度地偏置的位置之間在歧管孔27'內旋轉，以因此改變噴嘴相對於線性離子發射器的位置。在圖8所示的特定配置中，來自插入件296的可重新配置的空氣/氣體流動模式28經過電離棒10"內的離子云22。如圖所示，插入件296的噴嘴23在等離子體區域22外引導電離氣體朝向目標物體TO。
現參照圖9和圖9A，示出呈兩種代表性配置的電離棒10"，其中插入件298被示出為處於兩種不同取向中。應注意，圖9包含插入件298的俯視平面圖虛線圖像，其中噴嘴23相對於線性發射器20以90度對準。因此，將雙噴嘴插入件298示出為已選擇性地旋轉到其中噴嘴23與線性發射器20的左側和右側最大地間隔開的位置中。相比之下，圖9A包含插入件298的俯視平面圖虛線圖像，其中噴嘴23相對於線性發射器20以約30度對準。應注意，插入件298的旋轉將噴嘴23移動遠離橫截平面移動，並且因此它們在圖9A中不再可見。並且，應注意，在圖8到圖9A的優選實施例中，多個孔27'和可個別旋轉的插入件296、298(共同地)平行於發射極20而延伸到頁面的平面中以及從頁面的平面延伸出。使插入件298旋轉將氣體射流28移動得較靠近線性發射極20。因為插入件298未固定地附接在孔27'內，所以插入件298可選擇性地旋轉任何量以改變射流28與發射極20的距離以及插入件298的右側/左側取向。在某些優選實施例中，插入件298可在有限數量的分離的且成角度地偏置的位置之間在歧管孔27'內旋轉，以因此改變噴嘴相對於線性離子發射器的位置。這可通過本文所示的具有棘爪結構的實施例中的任一者、或通過使用互補的多邊形插入件/孔或通過機械領域中已知的許多技術中的任一種而實現。
本領域的一般技術人員將認識到，噴嘴插入件290、293、293'、293"、296、298和/或298'以及插塞294的任何組合可組合在單個電離棒中以實現最佳效果，而不偏離本發明的範圍和精神。
通過AC供電的電離棒(實質上類似於本文中作為10'和10"示出並論述的電離棒)，使用各種插入件和插入件取向而執行本發明的各種實施例的性能測試，以確定噴嘴位置對電荷中和效率的影響(例如，通過測量正放電和負放電的時間)。測試設備中所使用的線性發射器是定位在兩個參考電極之間並且連接到脈衝式高頻高壓電力供應器的100微米鎢絲。
以單噴嘴偏心插入件296在三個順時針位置中執行測試：(1)垂直於線性發射器軸線或90度(氣體噴嘴相對於線性發射極位於最大距離3mm處)；(2)相對於線性發射器軸線成約30度的角度(在此狀況下，噴嘴距線性發射器約1.5mm)；(3)相對於線性發射器軸線成約0度的角度(平行於線性發射極軸線)(在此狀況下，噴嘴為約0mm)。所測試的插入件具有直徑介於約0.012"與約0.015"之間(並且平均0.0135")的注射模製噴嘴。
各種目標物體距離的測試結果示出在圖10的圖表50中。可見的是，噴嘴相對於線性發射器的位置在棒與目標物體(在測試設備中，這是帶電板監視器(CPM))之間距離(150mm、300mm和600mm)短時對放電時間具有相對小的影響。在這些較短距離下，線性離子發射器所產生的離子中大部分通過線性離子發射器與CPM之間的靜電場，而不是通過來自噴嘴的氣體流所導致的移動，而被吸引到CPM板。然而，對放電時間的影響在較長距離(例如，900mm到1500mm)下較顯著。如圖所示，平均(正和負)放電時間在線性發射器導線與噴嘴軸線之間的約20到30度的取向(表示兩者之間的約1.5mm的距離)下最小化。
具體地說，圖10示出在約20到30度的角度下存在最佳噴嘴位置(最短放電時間)。這對應於約10到15倍離子發射極直徑的距離對於電暈放電環繞導線發射器而言，此距離接近等離子體區域22的邊緣。此效應的解釋如下：在短距離(接近發射器電極的表面)下，離子移動在很大程度上受強AC電場控制。在10到15倍發射器直徑的距離下，電場強度以10到15的因子降低(電場強度與相距導線電極的距離成反比)。因此，所產生的離子變得更容易在氣體流28的影響下移動。在較遠距離下，離子濃度因再組合而降低，並且較少離子可用於通過氣體流28被收穫。
還以雙噴嘴(噴嘴之間相距6mm)偏心插入件298在三個順時針位置中執行測試：(1)垂直於線性發射器軸線或90度(氣體噴嘴相對於線性發射器處於最大距離3mm)；(2)相對於線性發射器軸線成約30度的角度(在此狀況下，噴嘴距線性發射器約1.5mm)；(3)相對於線性發射器軸線成約0度的角度(平行於線性發射器軸線)(在此狀況下，噴嘴為約0mm)。所測試的插入件具有直徑介於約0.012"與約0.015"之間(並且平均0.0135")的注射模製噴嘴。
各種目標物體距離的測試結果示出在圖11的圖表60中。如圖所示，噴嘴相對於離子發射器的位置對放電效率具有極小影響。據信，對噴嘴位置的這種相對不敏感性是因以下事實所致：成對的噴嘴產生圍繞電暈發射器的成對的氣體流。這轉而推進更多離子遠離沿著發射器的更多位置(即，大量的噴嘴簡單地壓制離子離開發射器)。自然，這是以一定代價而實現，並且在此狀況下，代價是較多潔淨/昂貴的氣體(例如，CDA)的消耗。
圖12的圖表70示出具有單噴嘴插入件和雙噴嘴插入件的相同的棒的放電時間的比較，並且鑑於本文中所含有的公開內容，對於本領域的一般技術人員來使是不言自明的。應注意，圖表70示出，針對恆定氣體壓力(約-80psi)並且在比300mm長的所有距離下，具有雙孔口的插入件顯著地更為有效。此差異針對較長距離600mm、900mm、1200mm和1500mm而增大。此積極效果主要通過如下方式來實現：從電暈發射極移動較大量的離子，以因此在供應到棒的相同氣體壓力下將強電離流輸送到目標物體。
雖然已結合目前認為是最實用且優選的實施例而描述本發明，但應理解，本發明不限於所公開的實施例，而是希望涵蓋包含在隨附權利要求書的精神和範圍內的各種修改和等同布置。關於上文的描述，例如，應認識到，對於本領域的技術人員來說，本發明的部件的最佳尺寸關係(包含大小的變化)、材料、形狀、形式、功能和操作方式、組裝與使用被認為是容易清楚的，並且與附圖所圖示並且本說明書所描述的關係等同的所有關係希望被隨附權利要求書涵蓋。因此，前文描述被認為是本發明的原理的說明性描述，而不是詳盡描述。
除非在操作實例中或另有指示，否則本說明書和權利要求書中所使用的表示成分的量、反應條件等的所有數字或表述應被理解為在所有情形下被術語「約」修飾。因此，除非有相反指示，否則本說明書和隨附權利要求書中所闡述的數值參數是可取決於本發明想要獲得的期望特性而變化的近似值。至少，並且不是為了試圖將等同物原則的應用限制於權利要求書的範圍，每一數值參數至少應根據所報告的有效位的數字並且通過應用一般的取捨技術來解釋。
雖然闡述本發明的寬泛範圍的數值範圍和參數是近似值，但是具體實例中所闡述的數值被儘可能準確地報告。然而任何數值固有地含有由於相應測試測量中的標準偏差而必然導致的某些誤差。
並且，應理解，本文所述的任何數值範圍希望包含其中所包括的所有子範圍。例如，範圍「1到10」希望包含介於所述的最小值1與所述的最大值10之間並且包含所述的最小值1與所述的最大值10的所有子範圍，即，具有等於或大於1的最小值以及等於或小於10的最大值的所有子範圍。因為所公開的數值範圍是連續的，所以所述數值範圍包含介於最小值與最大值之間的每一值。除非另有明確指示，否則本申請中所指定的各種數值範圍是近似值。
出於描述的目的，術語「上」、「小」、「右」、「左」、「垂直」、「水平」、「頂部」、「底部」及其衍生詞應如它們在附圖中的取向而與本發明相關。然而，應理解，除非另有明確相反指定，否則本發明可呈現各種替代變化和步驟序列。還應理解，附圖所圖示並且本說明書所描述的具體裝置和過程僅是本發明的示範性實施例。因此，與本文所公開的實施例相關的具體尺寸和其它物理特性不被視為限制性的。