特許 5909785 イオン平衡測定及び調整のための遮蔽されたコンデンサ回路を有する電離平衡装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5909785

(24)【登録日】2016年4月8日

(45)【発行日】2016年4月27日

(54)【発明の名称】イオン平衡測定及び調整のための遮蔽されたコンデンサ回路を有する電離平衡装置

(51)【国際特許分類】

   H01T 23/00 20060101AFI20160414BHJP

【ＦＩ】

   H01T23/00

【請求項の数】4

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2013-543206(P2013-543206)

(86)(22)【出願日】2011年11月29日

(65)【公表番号】特表2014-502026(P2014-502026A)

(43)【公表日】2014年1月23日

(86)【国際出願番号】US2011062367

(87)【国際公開番号】WO2012078403

(87)【国際公開日】20120614

【審査請求日】2014年10月16日

(31)【優先権主張番号】61/420,629

(32)【優先日】2010年12月7日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】515163690

【氏名又は名称】デスコ インダストリーズ， インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100107456

【弁理士】

【氏名又は名称】池田 成人

(74)【代理人】

【識別番号】100162352

【弁理士】

【氏名又は名称】酒巻 順一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100123995

【弁理士】

【氏名又は名称】野田 雅一

(74)【代理人】

【識別番号】100148596

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 和弘

(72)【発明者】

【氏名】サヴィッチ， シアルヘイ ブイ．

【審査官】 岡崎 克彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−１１１３１０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｔ ７／００−２３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

イオンを放出するイオン源と、
第１の導体と第２の導体とを含むコンデンサであって、
前記第１の導体が、前記イオン源によって放出された前記イオンにさらされ、
前記第２の導体が、前記イオン源によって放出された前記イオンから遮蔽される、コンデンサと、
前記コンデンサに連結される信号状態調節回路であって、イオン平衡を表示する信号を出力するように構成されると共に少なくとも一つのピーク／保持検電器を有する信号状態調節回路と、
を備える、電離平衡装置。

【請求項2】

イオン源のイオン平衡を測定するように構成される回路であって、
第１の導体と第２の導体とを含み、前記第１の導体が前記イオン源によって放出されたイオンにさらされ、前記第２の導体が前記イオン源によって放出された前記イオンから遮蔽される、第１のコンデンサと、
前記第１のコンデンサの前記第２の導体、及び第３の導体を備える、第２のコンデンサと、
前記第２のコンデンサと並列に位置付けられた抵抗器であって、前記抵抗器と前記第２のコンデンサとの前記並列の組合せが、前記第１のコンデンサと直列である、抵抗器と、
スイッチが開いていると、前記第１の導体が前記イオン源からの放出イオンを蓄積し、前記スイッチが閉じられると、前記第１のコンデンサが蓄積電荷を放電する、スイッチと、を備える、回路。

【請求項3】

イオン源のイオン平衡を測定するように構成される回路であって、
第１の導体と第２の導体とを含む、第１のコンデンサであって、
前記第１の導体が、前記イオン源によって放出されたイオンにさらされ、
前記第２の導体が、前記イオン源によって放出された前記イオンから遮蔽される、第１のコンデンサと、
前記第１のコンデンサの前記第２の導体、及び第３の導体を備える、第２のコンデンサと、
前記第２のコンデンサと並列に位置付けられた抵抗器であって、前記抵抗器と前記第２のコンデンサとの前記並列の組合せが、前記第１のコンデンサと直列であり、前記抵抗器がおよそ１０メガオーム未満の抵抗を規定する、抵抗器と、
前記第１のコンデンサに連結される信号状態調節回路であって、イオン平衡を表示する信号を出力するように構成されると共に少なくとも一つのピーク／保持検電器を有する信号状態調節回路と、
を備える、回路。

【請求項4】

イオンを放出するイオン源と、
前記イオン源からの放出イオンを受け取り、前記イオン源のイオン平衡を表示する信号を出力するように構成され、前記信号が、前記放出イオンによって生成されない外部電磁場の影響をほぼ受けない、回路と、を備える、装置であって、
前記回路が、第１のコンデンサと、前記第１のコンデンサに連結される信号状態調節回路とを備え、
前記第１のコンデンサが、第１の導体と第２の導体とを含み、
前記第１の導体が、前記放出イオンにさらされ、
前記第２の導体が、前記放出イオンから遮蔽され、
前記信号状態調節回路が、イオン平衡を表示する信号を出力するように構成されると共に少なくとも一つのピーク／保持検電器を有する、装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電離平衡装置に関し、より具体的には、出力を制御するためのフィードバックを提供するために、電離平衡装置の電離された出力におけるイオンの平衡を測定するために使用される回路に関する。

【背景技術】

【0002】

電離平衡装置は、ターゲット区域に供給するために陽イオン及び陰イオンを生成する装置を指す。電離平衡装置は、作業区域で静電荷蓄積を取り除くか、又は最小に抑えるために、多種多様な産業で一般的に使用される。電離平衡装置は、通常、静電荷中和器とも呼ばれる。

【0003】

電離平衡装置のうちの１つの特定の型は、通常、電離ブロアと呼ばれる。電離ブロアは、いわゆる「コロナ法」を使用して陽イオン及び陰イオンを生成するイオン源を通常含んでいる。電離ブロアは、所望のターゲット区域にイオンを向けるファン（複数可）を使用する。

【0004】

コロナ法では、高電圧（例えば、５〜２０ｋＶ）が１組の尖端（しばしば、針状の構造）に印加され、強烈な電界がこれらの尖端付近に形成される。この電界は、遊離電子が分子と衝突することを可能にし、分子を電離させるために、遊離電子を十分に高いエネルギーに加速する。これらの尖端のうちの１つでの電圧が正であるとき、陽イオンが周囲に跳ねかえされ、尖端のうちの１つでの電圧が負であるとき、陰イオンが周囲に跳ねかえされる。ブロアは、ターゲット区域に向かって、（陽イオン及び陰イオンを含む）電離された空気を供給し得る。コロナ電離器は、交流電圧又は直流電圧で作業するように設計されてもよく、交流又は直流電圧の使用は、様々な利点をもたらす。他の型のイオン源も存在し、電離平衡装置で使用されてもよい。例えば、イオン源はまた、いわゆるアルファ電離器法によってイオンを生成する電離放射を使用してもよい。

【0005】

電離平衡装置については、装置のイオン出力を監視し、制御することが非常に重要であり得る。このような監視及び制御は、イオン平衡及びイオン気流に対処する場合がある。イオン平衡は概ね、陽イオンの数が電離装置から供給される陰イオンの数と等しいときに生じる。イオン気流は、ターゲット区域へ供給される１単位区域当りのイオンの数を含んでもよく、イオン源の型及び質並びに電離平衡装置から電離された空気を供給するファン（複数可）の強度によって、影響される場合がある。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示は、電離平衡装置でイオン平衡を測定するために使用され得る回路及び技術を記載する。記載される回路は、２つの導体を含むコンデンサ（即ち、第１のコンデンサ）を備え、該導体のうちの第１の導体は、電離装置の出力にさらされ、該導体のうちの第２の導体は、電離装置の出力から遮蔽される。第１の導体は、電離平衡装置の出力を定量化するように電荷を蓄積してもよい。スイッチが、第１の導体上の蓄積電荷を測定するために、周期的間隔で第１の導体を放電するように使用されてもよく、イオン源の出力を制御し、調整するように使用され得るフィードバックを生成するために、放電される測定値に信号処理が行われてもよい。該回路はまた、第１のコンデンサと末端端子を共有する、別のコンデンサ（即ち、第２のコンデンサ）を含んでもよく、第２のコンデンサもまた、導体のうちの１つとして、第１のコンデンサの第２の導体を使用してもよい。該回路はまた、第２のコンデンサと並列に位置付けられた抵抗器を含んでもよく、抵抗器は、従来のイオン平衡測定回路の類似の型の抵抗器に対してほぼ低減された抵抗を有していてもよい。

【0007】

一実施例において、本開示は、イオンを放出するイオン源と、第１の導体及び第２の導体を含むコンデンサと、を備える、電離平衡装置を記載する。第１の導体は、イオン源によって放出されたイオンにさらされ、第２の導体はイオン源によって放出されたイオンから遮蔽される。

【0008】

別の実施例において、本開示は、イオン源のイオン平衡を測定するように構成される回路を記載する。該回路は、第１の導体と第２の導体とを含む第１のコンデンサを備え、第１の導体が、イオン源によって放出されるイオンにさらされ、第２の導体が、イオン源によって放出されたイオンから遮蔽される。該回路はまた、第１のコンデンサの第２の導体及び第３の導体とを含む、第２のコンデンサを備える。該回路は、また、第２のコンデンサと並列に位置付けられた抵抗器であって、抵抗器と第２のコンデンサとの並列な組み合わせが、第１のコンデンサと直列である、抵抗器と、スイッチが開いていると、第１の導体がイオン源からの放出イオンを蓄積し、スイッチが閉じられると、第１のコンデンサが蓄積電荷を放電する、スイッチと、を備える。

【0009】

別の実施例において、本開示は、イオン源のイオン平衡を測定するように構成される回路を記載する。該回路は、第１の導体と第２の導体を含む、第１のコンデンサと、第１のコンデンサと末端端子を共有する第２のコンデンサと、を備え、第２のコンデンサが、第１のコンデンサの第２の導体と第３の導体とを含む。該回路は、また、第２のコンデンサと並列に位置付けられた抵抗器であって、抵抗器と第２のコンデンサとの並列な組み合わせが、第１のコンデンサと直列である、抵抗器を備え、抵抗器は、およそ１０メガオーム未満の抵抗を規定する。

【0010】

別の実施例において、本開示は、イオンを放出するイオン源と、イオン源からの放出イオンを受け取り、イオン源のイオン平衡を表示する信号を出力するように構成され、信号が、放出イオンによって生成されない外部電磁場に対してほぼ非感受性である、回路と、を備える装置を記載する。

【0011】

本開示の１つ以上の実施例の詳細を添付図面及び以下の説明に示す。実施例と関連付けられている他の特徴、目的、及び利点は、説明及び図面、並びに特許請求の範囲から明らかとなるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本開示と一致する例示の電離平衡装置のブロック図。

【図2】本開示と一致するイオン測定回路の一実施例を例示する概念的側面図及び回路図。

【図3】開位置でのスイッチを有するイオン測定回路に対応する回路図。

【図4】本開示と一致する、コンデンサでの電圧の蓄積を時間の関数として例示するグラフ。

【図5】抵抗器を通した電圧を時間の関数として例示するグラフ。

【図6】閉位置でのスイッチを有するイオン測定回路に対応する回路図。

【図7】抵抗器を通した電圧スパイクを時間の関数として例示するグラフ。

【図8】本開示の実施例と一致する、多様な信号を例示するグラフ。

【図9】本開示の実施例と一致する、多様な信号を例示するグラフ。

【図10】本開示の実施例と一致する、多様な信号を例示するグラフ。

【図11】本開示の実施例と一致する、多様な信号を例示するグラフ。

【図12】本開示の実施例と一致する、多様な信号を例示するグラフ。

【図13】本開示の実施例と一致する、多様な信号を例示するグラフ。

【図14】本開示と一致する、例示の電離平衡装置のブロック図。

【図15】本開示と一致する、例示の電離平衡装置の回路図。

【図16】本開示の回路及び技術を実行することができる一例示の電離平衡装置の斜視図。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本開示は、電離平衡装置でイオン平衡を測定し、制御するために使用されることができる回路及び技術を記載する。記載される回路は、２つの導体を含むコンデンサ（即ち、第１のコンデンサ）を備え、該導体のうちの第１の導体が、電離装置の出力にさらされ、該導体のうちの第２の導体が、電離装置の出力から遮蔽される。第１の導体は、電離平衡装置の出力を定量化するように電荷を蓄積してもよい。スイッチは、第１の導体で蓄積電荷を測定するために、周期的間隔で第１の導体を放電するように使用されてもよく、イオン源の出力を制御し、調整するように使用され得るフィードバックを生成するために、この放電測定に信号処理が実行されてもよい。該回路はまた、第１のコンデンサと末端端子を共有する別のコンデンサ（即ち、第２のコンデンサ）を含んでもよく、この第２のコンデンサはまた、導体の１つとして、第１のコンデンサの第２の導体を使用してもよい。該回路はまた、第２のコンデンサと並列に位置付けられた抵抗器を含んでもよく、抵抗器が、従来のイオン平衡測定回路の類似の型の抵抗器に対してほぼ低減された抵抗を有してもよい。

【0014】

図１は、本開示と一致する、例示の電離平衡装置１０のブロック図である。図１に示されるように、電離平衡装置１０は、電離平衡装置１０からイオンを放出するイオン源１２を含む。放出イオン１１は、電子機器の製造又は組立と関連付けられている作業区域等、ターゲットとされる区域で、静電荷蓄積を取り除き、又は最小化することができる。電離平衡装置１０は、静電荷蓄積を取り除き、又は最小化するように、多種多様な設定又は環境で使用されてもよい。

【0015】

イオン源１２は、イオン１１を生成する多様な要素又はユニットを含んでもよい。一実施例としては、イオン源１２が、陽イオンユニット１４、陰イオンユニット１５、及びブロア１３を含んでもよい。ブロア１３は、陽イオンユニット１４及び陰イオンユニット１５を通り過ぎて空気を送る、１つ以上のファンを備えてもよい。本実施例において、電離平衡装置１０は、所望のターゲット区域にイオンを向ける電離ブロアと呼ばれることもある。

【0016】

イオンユニット１４及び１５は、いわゆるコロナ法に従って生成してもよい。コロナ法によれば、高電圧（例えば、５〜２０ｋＶ）は、１組の尖端（しばしば、針状の構造）に印加され、強烈な電界が、これらの尖端付近に形成される。電界は、遊離電子が衝突する分子を電離させることを可能とするために、遊離電子を十分高いエネルギーに加速する。陽イオンユニット１４は、陽イオンを生成するために、針状の構造体に高い正電圧の電位を供給してもよく、陰イオンユニット１５は、陰イオンを生成するために、針状の構造体に高い負電圧の電位を供給してもよい。イオン１１は、（陽イオン及び陰イオンを含む）直接電離された空気をターゲット区域に供給するように、ブロア１３で周囲に跳ねかえされる。あるいは、イオン源１２は、イオンを生成するために、（例えば、いわゆるアルファ電離器法を使用して）電離放射又は他の技術を使用し得るであろう。

【0017】

電離平衡装置１０から放出されるイオン１１は、まず、イオン測定回路１６にさらされてもよい。イオン測定回路１６は、放出イオン１１中のイオン平衡を判定するように構成されてもよく、放出イオンと関連付けられている、任意の過剰な陽電荷又は過剰な陰電荷を表示する信号を生成してもよい。信号状態調節ユニット１７は、イオン測定回路１６からの出力信号を厳密に調節するために、１つ以上の増幅器、ピーク／保持ユニット（例えば、積分器）、ローパスフィルタ、又は他のユニット若しくは要素を含んでもよい。信号状態調節ユニット１７の出力は、制御ユニット１８に供給されてもよく、これは、マイクロプロセッサ又はイオンユニット１４、１５への入力信号を制御するために使用されるコントローラを備えてもよい。制御ユニット１８は、また、以下により詳細に説明されるように、イオン測定回路１６の周期的開閉交換を成業することによって等、イオン測定回路１６の動作を制御することもできる。イオン測定回路１６が過剰な陽電荷を検知すると、制御ユニット１８が、陰イオンユニット１５により多くの陰イオンを生成させ、及び／又は陽イオンユニット１４により少ない陽イオンを生成させることができ成る。同様に、イオン測定回路１６が過剰な陰電荷を検知すると、制御ユニット１８が、陰イオンユニット１５により少ない陰イオンを生成させ、及び／又は陽イオンユニット１４により多くの陽イオンを生成させることができる。このようにして、イオン測定回路１６、信号状態調節ユニット１７、制御ユニット１８及びイオンユニット１４、１５は、電離平衡装置１０からの出力である放出イオン１１中のイオン平衡を測定し、制御するための閉ループフィードバックシステムを形成することができる。

【0018】

信号状態調節ユニット１７は、イオン測定回路１６に連結されてもよく、イオン平衡を表示する信号を出力するように構成されてもよい。特に、信号状態調節ユニット１７は、イオン測定回路１６のコンデンサで蓄積する陽電荷に比例する第１の信号を生成し、コンデンサで陰電荷に比例する第２の信号を生成するように構成されてもよい。信号状態調節ユニット１７は、第１の信号と第２の信号との間の差を生成し、差がイオン平衡の測定を含むように更に構成されてもよい。制御ユニット１８は、イオン平衡を変更するために、イオン平衡の測定を受け取り、イオン源１２のための制御信号を生成してもよい。

【0019】

以下により詳細に記載されるように、イオン測定回路１６は、第１の導体と第２の導体とを備えるコンデンサを備える。第１の導体は、イオン源１２によって放出イオン１１にさらされてもよく、第２の導体は、イオン源１２によって放出イオン１１から遮蔽されてもよい。一実施例としては、コンデンサ（図１に図示せず）は、外側導体が誘電体によって内側導体ワイヤから分離される円筒コンデンサを備える。この場合、外側導体は、内側導体が、例えば、外側導体近くのイオン源１２によって放出イオン１１から遮蔽されることができる一方で、イオン源１２によって放出イオン１１にさらされ得る。しかし、コンデンサは、導体のうちの１つがイオン１１にさらされ、他の導体がイオン１１から遮蔽される限り、多くの他の形態を想定することが可能である。

【0020】

イオン測定回路１６は、以下により詳細に記載されるように、スイッチを更に含んでもよい。第１の導体は、スイッチが開いていると、放出イオンを蓄積し、コンデンサは、スイッチが閉じられると、蓄積電荷を放電する。スイッチは、イオン平衡を表示する信号を生成するために周期的間隔で開閉することが可能である。この場合、以下により詳細に記載されるコンデンサは、スイッチが閉じられると、パルスを出力し、パルスは、第１の導体で蓄積される過剰電荷に比例する大きさと、過剰電荷が陽電荷であるか陰電荷であるか定める方向と、を規定する。

【0021】

電離平衡制御のいくつかの実施例は、高い値の抵抗器を介して接地電圧に接続されている、金属グリッド又は平面の形状のアンテナ型センサを使用する場合がある。この場合、イオン源からの陽及び陰イオン流動は、アンテナ型センサと衝突し、抵抗器を介して２つの反対の電流を生成することができる。この場合、抵抗器上の電圧は、陽イオンの量と陰イオンの量との差に比例し、かつ電離装置が平衡である場合にゼロに等しくあってもよく、これは、装置が時間単位当りおよそ同じ量の陽及び陰イオンを出力することを意味する。抵抗器上の電圧は、電離器の平衡のための負のフィードバックシステムにおいて、制御信号として使用され得るであろう。

【0022】

しかし、大きな値の抵抗器を有するアンテナ型センサへの取り組みは、重大な欠点を有する。１つの欠点は、システムが静電圧によって影響され得るということである。結果的に、この取り組みは、電離と静電圧とを分離する試みを必要とする場合があり、難しいことがあり得る。例えば、電離と静電圧とを分離するために、技術が、イオンの流れによって誘導される構成要素及びセンサ出力信号中の外部静電界によってもたらされる構成要素のスペクトルの差の判定を必要とする場合がある。電離器の平衡ドリフトが非常に遅く、すべての速い電圧変更が拒否されてしまうことが想定され得る。しかし、この方法には限界があり、帯電している物体がアンテナに向かってゆっくり動いていると機能しない。その理由は、この場合、静電界変化によるドリフトがイオンの流入によって誘起される情報構成要素と同様に現れ得るからである。

【0023】

アンテナ型センサへの取り組みの別の欠点は、外部電磁場（静的及び非静的）が、入力センサのコンデンサを帯電させ、測定回路を飽和させ得ることである。アンテナのインピーダンスが非常に高いとき、入力コンデンサが放電するために長い時間が必要とされ、この時間中、センサは、大幅なイオンの不均衡に対応して、誤って出力信号を提供する場合がある。更に、この場合、アンテナに単に触れても、入力コンデンサが放電するまで、長い時間の間、コントローラの動作不良を引き起こし得るであろう。

【0024】

加えて、アンテナ系センサは非常に高いインピーダンスを通常有し、非常に低い入力電流及び低い盤漏れを伴う前端測定回路を必要とする場合がある。この漏れは、初期回路平衡によって除去されることが可能であるが、温度及び時間のドリフトを有する場合もあり、付加的システム誤差を発生させ、周期的なコントローラの試験及び平衡を必要とし得る。

【0025】

別の解決法は、静電圧及び外部電磁場からセンサを保護することである場合もある。この場合、電離された空気の一部は、外部電界によって保護されている、遮蔽測定チャネルに供給されてもよい。しかし、この取り組みは、より複雑な機械的設計を必要とする場合がある。圧搾空気電離器、又はいわゆる「塊状電離装置」に対するこの取り組みは特に実現しにくい場合がある。なぜならば、この場合、周囲の空間に対して低圧の区域が存在しない場合があるからである。

【0026】

電離装置が、静電荷を生成する可能性もあり得る、余分の陰又は陽のイオンを放出しないことを確実にするために、大きな表面上又はいくつかの閉じた隙間内（チャンバ又は全クリーンルーム等）でイオン平衡を制御することが時折好ましいこともあり得る。アンテナ系への取り組みは、制御区域がアンテナの寸法によって制限されるので、この型のサービスにはあまり適さない。結果的に、アンテナ系への取り組みは、配置地点でイオン平衡を測定、又は制御できるだけである可能性がある。アンテナ寸法を増大させることは、外部電磁場及び漏れの影響を強化させる場合がある。

【0027】

本明細書に記載されるイオン測定回路は、アンテナ系イオン平衡への取り組みに伴う問題に対処する解決法を提供することができる。本明細書に記載されるイオン測定回路は、外部電磁場から十分に保護されることができ、比較的低いインピーダンスを有することができ、クリーンルーム等、大きな区域で機能し得る場合もある。イオン平衡のために使用される制御信号（例えば、フィードバック信号）は、陽イオン及び陰イオンの比にのみ基づいてもよく、他の要素に従属しなくてもよい。

【0028】

本開示の技術は、センサ（即ち、イオン測定回路）に基づいており、イオンレシーバとして使用される覆いのない外側プレート（円筒）を有する円筒コンデンサ（等）の形態をとる場合がある。コンデンサの導体のうちの１つが遮蔽されている限り、他の構成も可能である。円筒状の実施例については、コンデンサの内側プレートは、接地平面への比較的小さい値の抵抗器を介して接続されている、ワイヤ又は探針を備えてもよい。探針は、閉じた金属表面に配置され得るが、外部場からなお遮蔽され得る。コンデンサの覆いのない円筒プレートは、放出イオンから電荷を蓄積し、スイッチが、抵抗器を介してコンデンサを周期的に放電するために使用されてもよい。抵抗器を通した電圧スパイクの振幅は、電離器不均衡に正比例してもよく、任意の外部電磁場ではなく、コンデンサ電荷のみに従属してもよい。

【0029】

比較的単純な信号状態調節が、直流型電離装置用の高電圧の正又は負の電力供給の精密な矯正的調整のために、又はパルス型電離装置用のパルス占有円の精密な矯正的調整のために使用される場合があるが、その後に、信号を取得することができる。技術は、交流型電離装置とうまく機能することもできる。この場合に、プレート上に余分な電荷が生成されると、この余分な電荷が、交流電離装置の監視のために使用されることができる。

【0030】

集団電離電荷のために使用されるコンデンサは、本明細書に記載されるように、ファンブロアの電離装置用の円筒状のリング、又は圧搾空気の塊状電離装置用の円筒状ワイヤを介して等、多種多様な機械的形状で実装されてよい。コンデンサは、矩形コンデンサ、楕円形コンデンサ、又は内側導体を遮蔽する外側導体を有する任意のコンデンサにもなり得るであろう。更に、他の構成も、コンデンサの１つの導体が適切に遮蔽され、コンデンサの別の導体が放出イオンにさらされる限り、機能するであろう。回路は、また、より大きな電離システム全体（クリーンルーム内等）のための平均平衡を測定するように、いくつかの電離発生器と組み合わせて使用されることもでき、比較的大きなゼロイオン平衡の作業区域を支援する利点を提供することができる。

【0031】

図２は、イオン測定回路２０の一実施例を例示する概念的側面図及び回路図であり、図１のイオン測定回路１６に対応する場合もある。図２の実施例において、イオン測定回路２０は、イオン２１を放出するイオン源のイオン平衡を測定するように構成されてもよい。回路２０は、（概念的には、コンデンサ２２として例示される）第１のコンデンサを備えてもよい。コンデンサ２２は、第１の導体２３と第２の導体２４とを含み、第１の導体２３は、イオン源によって放出されたイオン２１にさらされ、第２の導体２４は、イオン源によって放出されたイオン２１から遮蔽される。誘電性材料２５は、第２の導体２４から第１の導体２３を分離することができる。

【0032】

回路２０は、（概念的には、コンデンサ２６として例示される）第２のコンデンサを備えてもよい。第２のコンデンサ２６は、第１のコンデンサ２２と末端端子を共有する。第２のコンデンサ２６は、第１のコンデンサ２２の第２の導体２４を含み、また第３の導体２７も備える。導体２７及び２４は、導体２３及び２４との一体型構造で例示されているが、これは必要ない。あるいは、例えば、導体２７は、プリント回路基板（即ち、離散的ユニットとして）上に形成されてもよく、導体２４は、コンデンサ２２に対して導体２３によって遮蔽されるが、コンデンサ２６に対して（例えば、プリント回路基板を収容するための）外被によって遮蔽されるワイヤを備えてもよい。

【0033】

回路２０はまた、末端端子を第１のコンデンサ２２と共有し、かつ第２のコンデンサ２６と並列に位置付けられている抵抗器２８を備えてもよい。この場合、抵抗器２８と第２のコンデンサ２６との並列な組み合わせが第１のコンデンサ２２と直列である。アンテナ系センサの設計における放電抵抗器に対して、抵抗器２８は、低い抵抗（例えば、１メガオーム未満又は１００キロオーム未満等、１０メガオーム未満）を有してもよく、これは抵抗器２８を通した電圧降下によって生成される電流が、比較的単純な信号状態調節を見込むのに十分大きいことを確実にするのと同様に好ましい。回路２０はまた、第１の導体２３に連結されるスイッチ２９を含んでもよい。第１の導体２３は、スイッチ２９が開いていると、イオン源からの放出イオン２１を蓄積し、第１のコンデンサ２２はスイッチが閉じられると、蓄積電荷を放電し、抵抗器２８を通した電圧降下を引き起こす。例示されるように、スイッチ２９、第３の導体２７、コンデンサ２６、及び抵抗器２８は、すべて大地電位と結合され、これらのコンポーネンツすべてを接地するために使用される共通の接地要素となることができる。

【0034】

一実施例において、第１の導体２３は、ファンブロアからの放出イオン２１の流動にさらされる、覆いのない金属製円筒を備えてもよい。本実施例において、覆いのない金属製円筒は、スイッチ２９を介して接地平面に接続される。第２の導体２４は、覆いのない金属製円筒内に位置付けられた金属製探針を備えてもよい。誘電性材料２５は、第２の導体２４から第１の導体２３を分離してもよい。このように、本開示は、コンデンサ２２について、いずれの円筒状の構成にも、必ずしも限定されないが、第１の導体２３、第２の導体２４、及び誘電性材料２５は、円筒コンデンサを形成してもよい。

【0035】

第２の導体２４は、第３の導体２７の近傍に配置されてもよく、第２のコンデンサ２６を形成するように接地されてもよい。第２の導体２４は、次いで、抵抗器２８を介して接地に連結されてもよい。抵抗器２８の抵抗は、１０メガオーム未満でもよく、１００キロオーム〜１０メガオームの値を有していてもよい。抵抗器２８は、抵抗器回路、若しくは、できれば、トランジスタ回路又は所望の抵抗を達成する別の回路を備えてもよい。第２のコンデンサ２６は、第１の導体２３及び第３の導体２７によって形成される。第２のコンデンサ２６は、信号状態調節回路（図１のユニット１７等）に接続するために使用されてもよい。

【0036】

イオン測定回路２０が陽イオン不均衡（例えば、陽イオンが陰イオンより多い）を測定する状況が考慮されるであろうが、これが、図２が要素２１で陽イオンを示す理由である。図３及び図６は、スイッチ２９を開けた（図３）、スイッチ２９を閉じた（図６）状態のイオン測定回路２０に対応する回路図である。図３は、イオン不均衡電流３０が、第１の導体２３をイオン２１にさらすことによって第１のコンデンサ２２を帯電させている場合のシナリオを例示する。図３において、（通常、１つ以上のトランジスタを介して実装される電気スイッチである）スイッチ２９は、開いており、放出イオンの平衡にされない性質は、接続される回路の電流が任意の負荷値に従属しないように、無限に大きい内部インピーダンスを有する直流電圧源３１として表される。このようにして、放出イオンは、電流３０を回路２０を通じて流させる一定のイオン不均衡によって第１のコンデンサ２２を帯電させ得る。第１のコンデンサ２２に蓄積される電圧は、次式：
Ｕ（Δｔ）＝Ｉ_ｉｏｎ＋^＊Δｔ／Ｃ１ 等式（１）
で表わすことができる。（ここに、Ｉ_ｉｏｎ＋は、等価のイオン流動電流であり、Δｔは、スイッチ２９が開いており、かつＣ１が第１のコンデンサ２２のキャパシタンス値であるときの帯電期間である。図４は、等式１を示し、数式１と一致する線４１に応じた時間（ｔ）の関数として、電圧の蓄積（Ｕ_Ｃ１）を図解によって例示する。図５は、抵抗器２８について抵抗Ｒの関数として、抵抗器２８を通した対応する電圧（Ｕ_Ｒ）を示す等式を含む。接地電圧は、図３及び６において部品３２として標識される。

【0037】

イオン不均衡電流Ｉ_ｉｏｎ＋（図３に要素３０として示される）は、単位時間当りのイオン源によって生成された余分の陽イオンの数に比例してもよい。この電流によって生成される抵抗器２８を通した電圧は、コンデンサ２２で得られた電荷電圧より一層小さくてもよく、考慮から除外され得る。例えば、２０ミリ秒の時間間隔で１ナノアンペアの不均衡電流は、コンデンサを０．１ボルトで２００ピコファラッドｐＦまで帯電させることができ、抵抗器が１００キロオームの抵抗値を有するとき、抵抗器２８で丁度０．１ミリボルトの一定のオフセット電圧を生成することができる。図４及び図５は、コンデンサ２２（図４の線４１を参照）及び抵抗器２８（図５の線４３を参照）での電圧変化の比較グラフとして見ることができる。

【0038】

図６は、スイッチ２９が閉じられるときのイオン測定回路２０の回路図である。この場合、コンデンサ２２は、イオン不均衡電流３０によって予め帯電していた可能性がある。スイッチ２９が閉じられると、コンデンサ２２は、スイッチ２９及び抵抗器２８を介して放電する。放電電流４０は、図６において点線の丸囲み矢印として示される。放電電流４０は、接地電圧に対して抵抗器２８を通して負の電圧スパイクを生成する。このスパイクの最大振幅は、次式：
Ｕ_Ｒｍａｘ＝−Ｉ_ｉｏｎ＋^＊Δｔ／（Ｃ１＋Ｃ２） 等式（２）
で計算することができる。図７は、等式２を示し、時間の関数（要素４５を参照）として、抵抗器２８を通した電圧スパイクを図解によって例示する。電圧スパイク後に、絶対電圧は、時定数について指数関数的にゼロまで下がる場合がある：
τ＝Ｒ^＊（Ｃ１＋Ｃ２） 等式（３）（式中、Ｒが抵抗器２８の抵抗であり、Ｃ１は、コンデンサ２２のキャパシタンスであり、かつＣ２は、コンデンサ２６のキャパシタンスである（すべて国際単位系に従ってＳＩ単位）。

【0039】

時定数（τ）は、コンデンサ２２のための電荷区間より著しく小さくてもよい。図解的で非限定的実施例において、電荷区間は、およそ１６ミリ秒程度であってもよく、この場合に、時定数（τ）は、１６ミリ秒より著しく小さくなる場合がある。抵抗器２８の抵抗のために使用される値は、究極的に、所望の電荷区間及び時定数（τ）に影響する場合がある。

【0040】

電圧スパイクの振幅は、一旦スイッチ２９が閉じられると、コンデンサ２２の全電荷がコンデンサ２２及び２８の両方の間で瞬時に再分布することができるので、放出イオンにさらされることによってコンデンサ２２に蓄積された初充電電圧よりも小さい場合がある。等式（２）から分かるように、抵抗器２８での電圧スパイクの最大振幅は、（図３に要素３０として示される）電離器の等価不均衡電流Ｉ_ｉｏｎ＋に直接比例することができる。

【0041】

イオン平衡の監視及び制御については、コンデンサ２２は、（第１の導体２３をさらすことを介して）電離器の不均衡電流３０によって常に帯電しており、イオン源によるイオン不均衡出力に比例するパルスの振幅でパルスのシーケンスを生成するように、抵抗器２８及びスイッチ２９を介して周期的に放電する。スイッチ２９は、（電子的に）開閉されて、コンデンサ２２を充電し、コンデンサ２２を放電する周期的サイクルを生成する。パルスの極性は、イオン源が余分な正電荷を生成しているときに、負であり、パルスの極性は、イオン源が余分な陰電荷を生成しているときに、陽である。パルスの振幅は、第２の導体２４が閉じられた第１の導体２３の金属表面によって等、遮蔽されているので、いずれの外部静電圧又は電磁界からも独立していることができる。更に、第１の導体２３をユーザが触わる場合（或いはさもなければ不注意に接地される）においてさえも、これは単に１回の放電を発生させ、パルス列から１つのパルスのみが影響されるであろう。

【0042】

図８及び図９は、図２、図３、及び図６等に例示されるイオン測定回路２０によって生成されたパルスの２つの異なるシーケンスを例示するグラフである。これらの実施例において、いかなるフィードバック又は調整も、電荷コンデンサ２２にイオンを放出するイオン源に供給されない。図８は、陽イオンの不均衡の場合に生成されるパルス８０１を例示し、図９は、陰イオンの不均衡の場合に生成されるパルス９０１を例示する。これらのパルス８０１又は９０１は、イオン源の出力を調整（例えば、図１の陽イオンユニット１４及び陰イオンユニット１５の相対的出力を調整する）可能な制御信号を生成するために使用することができる（かつ、信号調節される可能性がある）。図８及び図９において、パルス８０１及び９０１は変化しない。フィードバックが、これらの実施例において、イオン源の出力を変更するために使用されないからである。

【0043】

図１４は、電離平衡装置１００の一実施例を例示するブロック図である。電離平衡装置１５０は、図１の電離平衡１０の一実施例であってもよい。図１４において、イオン源４０は、図１のイオン源１２に対応してもよい。図１４において、要素４４は、図１の信号状態調節ユニット１７の一実施例を表してもよい。図１４において、ユニット６２は、図１の制御ユニット１８を表してもよい。ユニット６３は、ディスプレイ又はネットワークへのインターフェース等、インターフェースユニットを備えてもよい。

【0044】

図１４の実施例において、ユニット４２は、コンデンサのセンサユニットを備え、構造体４８は、本明細書に記載されるように、第１及び第２のコンデンサを備える。第１及び第２のコンデンサは、イオン源４０によって放出されるイオンから遮蔽される導体を共有してもよい。第１のコンデンサは、イオン源４０によって放出されるイオンにさらされる導体を有してもよい。第２のコンデンサの両方の導体は、イオンから遮蔽されてもよい。２つのコンデンサの共有される導体は、抵抗器５０に充填されてもよく、次いで、接地に連結される。第１のコンデンサの導体は、イオン源４０によって放出されるイオンにさらされるが、電子スイッチ４９を介して接地と連結されてもよい。コントローラ６２からの線６４は、スイッチ４９を周期的にオン及びオフにするために使用されてもよく、結果として、パルス列が抵抗器５０を通して生成される。

【0045】

ユニットゲイン非反転増幅器５１は、出力センサインピーダンスを整合するために使用されてもよい。ユニットゲイン非反転増幅器５１の出力部から、パルス列は、第１のピーク／保持検電器５３の入力部を通過してもよい。この第１のピーク／保持検電器５３は、例えば、電離器の不均衡が負であるときに、負のパルスで動作するように構成されてもよい。また、ユニットゲイン非反転増幅器５１の出力部は、第２のユニットゲイン反転増幅器５２を通って第２のピーク／保持検電器５５の入力部も通過してもよい。この第２のピーク／保持検電器５５は、例えば、電離器の不均衡が正であるときに、負のパルスで動作することができる。コントローラ６２は、マイクロコントローラ（又は他の型のプロセッサ）を備えてもよく、信号５９及び６０それぞれを介して、ピーク／保持検電器５３及び５５の両方を周期的にリセットしてもよい。

【0046】

図８及び図９に戻って参照すると、正の不均衡についてピーク／保持検電器５３及び５５の出力に関連付けられている時間は、要素８０２及び８０３としてそれぞれ示されることができる。類似して、負の不均衡についてピーク／保持検電器５３及び５５の出力に関連付けられている同様の時間は、（ピーク／保持検電器５３について）要素９０２（ピーク／保持検電器５５について）及び９０３として示すことができる。

【0047】

コントローラ６２は、ユニット４２のコンデンサを放電する前に、ピーク／保持検電器５３及び５４の両方をゼロにリセットすることができる。これは、ピーク／保持検電器５３及び５５の出力部における短絡の負のスパイクが存在する場合がある理由である。しかし、そのようなスパイクは、ピーク／保持検電器５３及び５５について、２つのローパスフィルタ５４及び５６によってそれぞれ除去され得る。ローパスフィルタ５４及び５６の両方の出力部は、陽イオンの不均衡が余分な陽イオン電流に比例する負電圧を生成し、かつ負の不均衡が陰イオン電流に比例する負電圧を生成するように、差動増幅器５８の入力部に接続されてもよい。差動増幅器５８の出力６１は、図８の要素８０４又は図９の要素９０４として表わすことができる。出力６１に関連付けられた電圧は、負のフィードバックのループシステムでの電離器の平衡調整のために使用されてもよい。付加的なブロック５７は、初期システム平衡のために使用されてもよい。出力６１は、概ね、制御信号を含むことができ、アナログ／ディジタル変換器（図示せず）を通過して、コントローラ６２の出力を生成してもよい。ブロック６３は、概ね、回路状態、又は装置を別のユニット又は装置にネットワーク接続し得るブロックを表現するためのインターフェース又はディスプレイを表すことができる。図８及び図９に示される点線は、様々なオシロスコープのチャネルについてのゼロの電圧水準を表す場合がある。

【0048】

図１０は、電離制御における例示のタイミングの可能性を図示するグラフである。グラフの要素１００１は、図１４の構造体４２の出力（構造体４２は、コンデンサのセンサユニットとも呼ばれる）を表すことができる。グラフの要素１００２及び１００３は、それぞれ、負の不均衡についての第１のピーク／保持検電器５３及び正の不均衡についての第２のピーク／保持検電器５５の出力である場合がある。グラフの要素１００４は、負の不均衡の場合における制御信号６１に対応することができる。

【0049】

図１０は、平衡調整の抵抗器によって事前設定された最大の可能な負の初期不均衡を有する、例示の電離ブロアに関連付けられる実際のオシログラムを表す。点線１００５は、出力制御信号６１がイオン源４０への入力部から切断されたときの時間モーメントｔ１を表示する。点線１００６が、フィードバックループが回復され、かつ制御信号６１がイオン源４０への入力部に再接続されたときの時間モーメントｔ２に割り当てられる。点線１００７は、イオン平衡が達成されたときの時間モーメントｔ３を表す。モーメントｔ１に見られるであろうように、制御信号が切断されると、電離平衡装置は、余分な陰イオンを生成することを開始し、正のパルスは、（グラフの要素１００１によって例示されるような）コンデンサのセンサユニット４２の出力においてシーケンス化を開始する。これは、第１のピーク／保持検電器５３の出力を増大させ（グラフの要素１００２を参照）、出力制御電圧６１（グラフの要素１００４）を減少させる。ある時点で、出力制御電圧は、最大の負の値（この実施例においては−５．０Ｖ）に到達し、この水準で飽和してもよい。

【0050】

モーメントｔ２で、制御信号は、イオン源４０の入力部に再接続される。この時点で、大きな負の制御電圧は、イオン源４０をより多くの陽イオンに調整するように、制御信号６１によって供給され、この処理は、コンデンサのセンサユニット４２上の極性中のスパイクによって、正から負に概ね反射される。この場合に、第２のピーク／保持検電器５５の出力電圧は、突然増大する場合があり、第２のピーク／保持検電器５３の出力電圧は下降する場合がある。この後、制御信号６１は減少する振幅と２以上のインクリメントで再びイオン平衡を振動させる。最後に、図１０のモーメントｔ３で、イオン平衡装置１５０は再度平衡する。

【0051】

図１１は、本明細書に記載されるような例示の電離平衡装置の実際の動的性能を示す別のグラフである。初期には、電離平衡装置は、平衡している。（点線１１０１として示される）時間モーメントｔ１で、およそ９０ボルトの正の不均衡が生成され、（点線１１０２として示される）時間モーメントｔ２で、コントローラのフィードバックは接続された。（点線１１０３として示される）時間モーメントｔ３で、電離平衡装置は、再び平衡し、およそ８秒のみを要した。

【0052】

図１２は、本明細書に記載される技術と一致するコントローラによる、正（要素１２０１）及び負（要素１２０２）の電離器の不均衡調整の状況を表す、別のグラフである。図１２に示されるように、電離平衡は、正（要素１２０１）及び負（要素１２０２）の電離器の不均衡調整後に迅速かつ正確に回復される。図１３は、本明細書に記載されるイオン測定回路及びフィードバックを使用して電離平衡装置での（信号１３０１として）測定されたイオン不均衡を例示するグラフである。図１３に示すように、本明細書に記載される回路及び技術は、この特定の場合について、±１ボルトより良好なイオン平衡精度を達成した。

【0053】

図１５は、電離平衡装置２００の一実施例を例示する更なる概略図である。電離平衡装置２００は、図１の電離平衡１０の一実施例であってもよい。図１５において、イオン源２１０は、図１のイオン源１２に対応してもよい。図１５において、要素２３０は、図１の信号状態調節ユニット１７の一実施例を表してもよい。図１５において、ユニット７０は、図１の制御ユニット１８を表してもよい。ユニット６９は、ディスプレイ又はネットワークへのインターフェース等、インターフェースユニットを備えてもよい。

【0054】

本明細書に記載されるように、ユニット２２０は、コンデンサのセンサユニットを備え、構造体６５は、第１及び第の２コンデンサを備える。第１及び第２のコンデンサは、イオン源２１０によって放出されるイオンから遮蔽される導体を共有してもよい。構造体６５内の第１のコンデンサは、イオン源２１０によって放出されるイオンにさらされる導体を有してもよい。構造物６５内の第２のコンデンサの両方の導体は、イオンから遮蔽されてもよい。構造体６５内の２つのコンデンサの共有される導体は、抵抗器６７に充填されてもよく、次いで、接地と連結される。第１のコンデンサの導体は、イオン源２１０によって放出されるイオンにさらされ、電子スイッチ６６を介して接地と連結されてもよい。コントローラ７０からの信号は、スイッチ６６を周期的にオン及びオフにするために使用されてもよく、結果として、パルス列が抵抗器６７を通して生成される。

【0055】

更に、構造体６５は、電子スイッチ６６を介して接地と接続され、抵抗器６７に充填される。抵抗器６７からの電圧は、ユニットゲイン非反転増幅器６８を通過して、演算増幅器７７及び８３、抵抗器７８、８１、及び８２、ダイオード７９及びコンデンサ８０を介して実現した第１のピーク／保持検電器に達する。負のパルスは、抵抗器７５及びダイオード７６を介して実装されるダイオードリミタを通過し、電離器の不均衡が正であるとき、負の極性のパルスを拒絶する。ユニット利得増幅器６８からの出力信号は、演算増幅器７４、抵抗器７２及び７３を介して実現したユニットゲイン反転増幅器も通過する。第２の負のパルスは、抵抗器８８及びダイオード８９の底部のダイオードリミタを通過して第２のピーク／保持検電器に達する。この第２のピーク／保持検電器は、演算増幅器９０及び９６、抵抗器９１、９４及び９５、ダイオード９２、及びコンデンサ９３を介して実装されてもよい。

【0056】

第１のピーク／保持検電器は、陰イオンの不均衡に比例する出力電圧を生成し、不均衡が正であるとき、出力をゼロに保つ。第２のピーク／保持検電器の出力電圧は、正の不均衡に比例し、不均衡が負のとき、ゼロに等しい。両方のピーク／保持検電器の出力部は、第１のオーダのローパスフィルタを介して差動増幅器に接続される。第１のオーダのローパスフィルタは、抵抗器８４、コンデンサ８５、演算増幅器８６を介して、かつ抵抗器９７、コンデンサ９８、及び演算増幅器９９を介して実装されてもよい。差動増幅器は、演算増幅器１０７、抵抗器１０４、１０６、１０８、及び１０９の基底部に実現してもよい。接続は、差動増幅器の出力電圧の標識がイオン不均衡の標識と同じになるように提供されてもよい。回路はまた、正及び負の電源供給に接続されている可変抵抗器１０３を含んでよく、抵抗器１０５は、初期のゼロ平衡のために、例えば、任意のオフセット電圧及び部品のパラメーター精度を補正するために、回路に付加されてもよい。差動増幅器１１０の出力部は、イオン源２１０の調整のために使用される制御信号を含んでもよい。

【0057】

加えて、両方のピーク／保持検電器の出力部は、イオン不均衡及び制御信号状態の表示のための、又はネットワークインターフェース６９を介してこの情報を別の装置又はディスプレイへ伝達するための、（信号線１００、１０２、及び７１として示される）コントローラ７０への入力を生成するように、アナログ／ディジタル変換器（図示せず）に接続されてもよい。加えて、コントローラ７０は、ピーク／保持検電器のリセットを制御するために２つの信号１００及び１０２を提供してもよい。コントローラ７０はまた、制御スイッチ６６を操縦してもよく、例えば、本明細書に記載されるように、オン及びオフにする。

【0058】

図１６は、本開示に一致する電離平衡装置１５００の例示の一実施例である。本実施例において、記載されるコンデンサＳＵは、ケーブル１５０３を介してコントローラボードに接続されるリング１５０２として実装されてもよく、ハウジング１５０６内に位置する。リング１５０２は、ハウジング１５０６内に位置する様々な電離器の針に対称的に位置付けられてもよく、ハウジング１００６内のファンと共通の軸を有してもよい。なお、他の実施例では、リング１５０２（又は別の型の遮蔽される導体を有するコンデンサ構造体）は、ハウジング１５０６に収容され得るであろう。また、記載される回路は、ファンを使用しない電離平衡装置、又はクリーンルーム等のより大きな区域にイオン平衡された空気を提供する、複数の電離装置のための測定回路等、他の型の電離平衡装置と使用され得るであろう。

【0059】

以下は、本発明の態様による、イオン平衡の測定及び調整のための遮蔽されたコンデンサ回路を有する電離平衡装置の例示の実施形態である。

【0060】

実施形態１は、イオンを放出するイオン源と、第１の導体と第２の導体とを含むコンデンサであって、第１の導体が、イオン源によって放出されるイオンにさらされ、第２の導体が、イオン源によって放出されるイオンから遮蔽される、コンデンサと、を備える、電離平衡装置である。

【0061】

実施形態２は、第１の導体が放出イオンから第２の導体を遮蔽する、実施形態１に記載の電離平衡装置である。

【0062】

実施形態３は、コンデンサが、第１の導体を含む外側導体と、第２の導体を含む内側導体と、を備える、実施形態１に記載の電離平衡装置である。

【0063】

実施形態４は、コンデンサが外側導体と内側導体との間に誘電体を含む、実施形態３に記載の電離平衡装置である。

【0064】

実施形態５は、コンデンサが円筒コンデンサ、矩形コンデンサ、及び楕円形コンデンサのうちの１つを備える、実施形態３に記載の電離平衡装置である。

【0065】

実施形態６は、コンデンサに連結される信号状態調節回路を更に含み、信号状態調節回路が、イオン平衡を表示する信号を出力するように構成される、実施形態１に記載の電離平衡装置である。

【0066】

実施形態７は、信号状態調節回路が、コンデンサ上の陽電荷に比例する第１の信号と、コンデンサ上の陰電荷に比例する第２の信号と、を生成するように構成される、実施形態６に記載の電離平衡装置である。

【0067】

実施形態８は、信号状態調節回路が、増幅器、ピーク／保持ユニット、及びローパスフィルタのうちの少なくとも１つを備える、実施形態６に記載の電離平衡装置である。

【0068】

実施形態９は、信号状態調節回路が、第１の信号と第２の信号との間の差を生成するように構成され、この差がイオン平衡の測定を含む、実施形態７に記載の電離平衡装置である。

【0069】

実施形態１０は、イオン平衡の測定を受け取り、イオン平衡を変更するためにイオン源のための制御信号を生成する制御ユニットを更に備える、実施形態９に記載の電離平衡装置である。

【0070】

実施形態１１は、スイッチを更に備え、第１の導体が、スイッチが開いていると、放出イオンを蓄積し、コンデンサが、スイッチが閉じられると、蓄積電荷を放電する、実施形態１に記載の電離平衡装置である。

【0071】

実施形態１２は、スイッチが、イオン平衡を表示する信号を生成するために、周期的間隔で開閉される、実施形態１１に記載の電離平衡装置である。

【0072】

実施形態１３は、コンデンサが、スイッチが閉じられると、パルスを出力し、パルスが、第１の導体で蓄積された過剰電荷に比例する大きさと、過剰電荷が陽電荷であるか陰電荷であるか定める方向と、を規定する、実施形態１１に記載の電離平衡装置である。

【0073】

実施形態１４は、末端端子をコンデンサと共有する抵抗器を更に含み、スイッチが閉じられると、コンデンサが抵抗器を介して放電する、実施形態１１に記載の電離平衡装置である。

【0074】

実施形態１５は、抵抗器がおよそ１０メガオーム未満の抵抗を規定する、実施形態１４に記載の電離平衡装置である。

【0075】

実施形態１６は、コンデンサが、第１のコンデンサを備え、電離平衡装置が、抵抗器と並列に位置付けられた第２のコンデンサを更に備え、抵抗器と第２のコンデンサとの並列な組み合わせが、第１のコンデンサと直列である、実施形態１４に記載の電離平衡装置である。

【0076】

実施形態１７は、第２のコンデンサが、第１のコンデンサの第２の導体、及び第３の導体を備える、実施形態１６に記載の電離平衡装置である。

【0077】

実施形態１８は、第２の導体及び第３の導体が、放出イオンから遮蔽される、実施形態１７に記載の電離平衡装置である。

【0078】

実施形態１９は、イオン源のイオン平衡を測定するように構成される回路であって、第１の導体と第２の導体とを含み、第１の導体がイオン源によって放出されるイオンにさらされ、第２の導体がイオン源によって放出されるイオンから遮蔽される、第１のコンデンサと、第１のコンデンサの第２の導体、及び第３の導体を備える、第２のコンデンサと、第２のコンデンサと並列に位置付けられた抵抗器であって、抵抗器と第２のコンデンサとの並列な組み合わせが、第１のコンデンサと直列である、抵抗器と、スイッチが開いていると、第１の導体がイオン源からの放出イオンを蓄積し、スイッチが閉じられると、第１のコンデンサが蓄積電荷を放電する、スイッチと、を備える、回路である。

【0079】

実施形態２０は、第１の導体が放出イオンから第２の導体を遮蔽する、実施形態１９に記載の回路である。

【0080】

実施形態２１は、第１のコンデンサが、第１の導体を備える外側導体と、第２の導体を備える内側導体と、を備える、実施形態１９に記載の回路である。

【0081】

実施形態２２は、第１のコンデンサが、外側導体と内側導体との間に誘電体を含む、実施形態２１に記載の回路である。

【0082】

実施形態２３は、第１のコンデンサが、円筒コンデンサ、矩形コンデンサ、及び楕円形コンデンサのうちの１つを備える、実施形態２１に記載の回路である。

【0083】

実施形態２４は、信号状態調節ユニットを更に備え、信号状態調節回路が、第１のコンデンサによって放電される蓄積電荷に基づいて、イオン平衡を表示する信号を出力するように構成される、実施形態１９に記載の回路である。

【0084】

実施形態２５は、信号状態調節ユニットが、第１のコンデンサ上の陽電荷に比例する第１の信号と、第１のコンデンサ上の陰電荷に比例する第２の信号と、を生成するように構成される、実施形態２４に記載の回路である。

【0085】

実施形態２６は、信号状態調節ユニットが、増幅器、ピーク／保持ユニット、及びローパスフィルタのうちの少なくとも１つを備える、実施形態２４に記載の回路である。

【0086】

実施形態２７は、信号状態調節ユニットが、第１の信号と第２の信号との間で差を生成するように構成され、この差が、イオン平衡の測定を含む、実施形態２５に記載の回路である。

【0087】

実施形態２８は、イオン平衡の測定を受け取り、イオン平衡を変更するためにイオン源への制御信号を生成する、制御ユニットを更に備える、実施形態２５に記載の回路である。

【0088】

実施形態２９は、スイッチが、イオン平衡を表示する信号を生成するために周期的間隔で開閉される、実施形態２１に記載の回路である。

【0089】

実施形態３０は、回路が、スイッチが開いているとき、パルスを出力し、パルスが、第１の導体上に蓄積される過剰電荷に比例する大きさと、過剰電荷が陽電荷であるか陰電荷であるかを定める方向と、を規定する、実施形態２１に記載の回路である。

【0090】

実施形態３１は、抵抗器が、およそ１０メガオーム未満の抵抗を規定する、実施形態２１に記載の回路である。

【0091】

実施形態３２は、第２の導体及び第３の導体が、放出イオンから遮蔽される、実施形態２１に記載の回路である。

【0092】

実施形態３３は、イオン源のイオン平衡を測定するように構成される回路であって、第１の導体と第２の導体とを含む、第１のコンデンサと、第１のコンデンサの第２の導体、及び第３の導体を備える、第２のコンデンサと、第２のコンデンサと並列に位置付けられた抵抗器であって、抵抗器と第２のコンデンサとの並列な組み合わせが、第１のコンデンサと直列であり、抵抗器がおよそ１０メガオーム未満の抵抗を規定する、抵抗器と、を備える、回路である。

【0093】

実施形態３４は、抵抗が、１００キロオーム〜１０メガオームである、実施形態３３に記載の回路である。

【0094】

実施形態３５は、スイッチを更に備え、スイッチが開いていると、第１の導体がイオン源からの放出イオンを蓄積し、スイッチが閉じられると、コンデンサが蓄積電荷を放電する、実施形態３３に記載の回路である。

【0095】

実施形態３６は、第１の導体が、イオン源からの放出イオンにさらされ、第２の導体が、放出イオンから遮蔽される、実施形態３３に記載の回路である。

【0096】

実施形態３７は、イオンを放出するイオン源と、イオン源からの放出イオンを受け取り、イオン源のイオン平衡を表示する信号を出力するように構成され、信号が放出イオンによって生成されない外部電磁場に対してほぼ非感受性である、回路と、を備える、装置である。

【0097】

実施形態３８は、回路が、第１の導体と第２の導体とを含み、第１の導体が、イオン源によって放出されるイオンにさらされ、第２の導体が、イオン源によって放出されるイオンから遮蔽される、第１のコンデンサと、第１のコンデンサの第２の導体、及び第３の導体を備える、第２のコンデンサと、第２のコンデンサと並列に位置付けられた抵抗器であって、抵抗器と第２のコンデンサとの並列な組み合わせが、第１のコンデンサと直列である、抵抗器と、スイッチが開いていると、第１の導体がイオン源からの放出イオンを蓄積し、スイッチが閉じられると、第１のコンデンサが蓄積電荷を放電する、スイッチと、を備える、実施形態３７に記載の装置である。

【0098】

若干の実施例及び実施形態が記載された。具体的には、電離平衡装置でイオン平衡を測定するために使用することができる、回路及び技術が記載された。記載された回路は、イオン源からの放出イオンを受け取り、イオン源のイオン平衡を表示する信号を出力するように構成され、信号が、放出イオンによって生成されない外部電磁場に対してほぼ非感受性であってもよい。例えば、外部電磁場に対してほぼ非感受性である信号は、およそ１ボルト未満で、外部場によって影響されることができ、イオン平衡は、およそ１ボルト未満の正又は負の変動で達成されることができる。

【0099】

これら及び他の実施例並びに実施形態は、以下の特許請求の範囲内である。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】