Piezo-Transformator und -Plasmagenerator: Kaltes Plasma erzeugen

Ein Plasma-Generator namens CeraPlas
Ein Plasma-Generator namens CeraPlas

Mit dem Epcos-CeraPlas präsentiert TDK ein Plasma erzeugendes Bauelement, das kompakte Maße aufweist. Die Plasma-Technologie ermöglicht nicht nur, die Oberflächeneigenschaften von Materialien ohne Beschädigung zu beeinflussen; sie kann auch zum Reinigen sowie Desinfizieren von Flächen und Räumen eingesetzt werden.

Plasma, auch als vierter Aggregatzustand bezeichnet, entsteht, wenn Luft oder andere Gase ionisiert werden. Plasma besitzt elektrisch leitende Eigenschaften, die mit denjenigen von Metallen vergleichbar sind und die von den Eingangsparametern wie Energie, Druck und Zusammensetzung des Prozessgases oder den hinzugefügten Primer-Substanzen abhängig sind.

Die Plasmabehandlung wird bereits in zahlreichen Anwendungen und in beinahe allen Industriezweigen eingesetzt. Für eine wachsende Zahl dieser Anwendungen wird kaltes (nichtthermisches) Atmosphärendruck-Plasma benötigt. Das gilt insbesondere in der Industrie und im Gesundheitswesen zur Oberflächenbehandlung, Reinigung, Desinfektion und Geruchsminderung, um nur einige Beispiele zu nennen.
Plasmaquellen benötigen hohe Spannungen und somit auch Hochspannungstransformatoren oder HF-Generatoren im GHz-Bereich.

Aus Gründen der Herstellbarkeit und vor allem der Sicherheit werden die Hochspannungsversorgung und der Plasmagenerator in diesen Quellen für gewöhnlich in separaten Gehäusen untergebracht. Um die Anwender vor diesen Hochspannungen zu schützen, müssen jedoch diverse Sicherheitsmaßnahmen vorgesehen werden. Die vorhandenen Lösungen sind oft unhandlich und können zudem nur eine begrenzte Auswahl von Prozessgasen verwenden. Der Markt verlangt jedoch nach Lösungen zum Erzeugen von kaltem Atmosphärendruck-Plasma, die kompakt, leicht und einfach zu bedienen sind. Die ideale Produktlösung müsste zudem batteriebetrieben sein und viele Prozessgase unterstützen.

Lösung in einem kompakten Bauelement

Das völlig neuartige Bauelement CeraPlas erfüllt diese Anforderungen. Es wurde im TDK-Kompetenzzentrum für keramische Bauelemente im österreichischen Deutschlandsberg entwickelt. In CeraPlas konzentrieren sich die Erfahrungen, die in vielen Jahren bei der Serienproduktion von Piezo-Aktuatoren und bei der Entwicklung der keramischen Vielschichttechnologie gewonnen wurden. Die Entwicklung erfolgt in enger Zusammenarbeit mit der Firma relyon plasma, einem Hersteller von Plasmaquellen in Deutschland.

CeraPlas ist ein piezoelektrisches Bauelement, das eine sehr effiziente Erzeugung von kaltem Atmosphärendruck-Plasma ermöglicht. Im CeraPlas ist die Spannungswandlung auf einzigartige Weise mit der Plasma-Erzeugung kombiniert. Als piezoelektrischer Transformator ist CeraPlas in der Lage, die notwendigen Hochspannungen zu generieren. Gleichzeitig findet auf der Ausgangsseite des Bauelements die Plasmaerzeugung statt.