如何安装静电中和器？

●要点提示：

四种静电中和器，各有特性要注意。

自感应式中和器，结构简单使用便，

不能完全消除净，针尖越尖消电好。

高压静电中和器，种类多种要想全，

原理要用强电场，中和静电再除掉。

放射线式中和器，利用元素半衰期，

结构简单效果好，一定注意防射线。

离子流式中和器，防爆场合用得少。

组合静电中和器，各项优点都较全。

合理、安全选择好，经济效益最关键。

若是安装不得当，效果极差功劳半。

首先安装高电位，距离大小有定义。

背面不装接地体，易于污染不方便。

安装角度应垂直，支撑坚固最可靠。

●实用技术：

静电中和器与抗静电添加剂相比，具有使用简便、不影响产品质量的特点。目前的静电中和器有感应式静电中和器、高压静电中和器、放射线式中和器、离子流式静电中和器（枪）、组合式静电中和器。

1.感应式静电中和器

感应式静电中和器是一种最简单的静电中和装置，它没有外加电源，是由接地的若干支非常尖的针、电刷或细电线作消电电极，以及支架等附件组成。放电针感应式静电中和器如图5-12所示。使用时，针尖对准带电介质，放在距表面1～2cm的地方，或者将针插入带电液体介质的内部，都可以达到消除静电的目的，并且不需要其他附属设备。

图5-12 放电针感应式静电中和器

（1）感应式静电中和器的工作原理

感应式静电中和器的工作原理如图5-13所示。

图5-13 感应式静电中和器的工作原理

从图5-13a中可以看出，用一块与带电介质一样大小相同的接地金属平板对准正电荷的介质，这样感应出的负电荷均匀地分布在金属板上，电荷的多少与带电介质相同，形成对应的偶极层。从图5-13b中可以看出，用一个接地小球对准带电介质，感应出来的电荷密度大于金属平板时的情况。若改成图5-13c所示的以接地针尖对准带电介质，则感应出来的电荷都集中在针尖那么大的面积上，所以电荷的密度会非常大，因而电场的强度也会很大。利用这个强电场，可以使针尖形成电晕而使周围的空气电离。遭受电离的空气离子，受带电介质与针尖之间电场力的作用，把相反符号的一种离子推向带电介质的表面。这样，带电介质表面的静电荷就被中和掉了。但要注意的是，针尖周围的强电场是因为带电介质本身的作用而产生的，所以当介质表面的静电荷降低到一定程度的时候，这种作用也会随之消失。因此，使用这种装置并不能把静电荷完全消除干净，总会保留一定数值的静电压。保留静电压的大小，与针尖的尖锐程度和针尖距离带电介质的远近等因素有关。一般来说，针越尖、距离越近，效果越好。

在需要解除静电危害的带电介质上方平行地拉一根极细的金属丝，或用导电纤维制成的刷形或用导电橡胶做成的锯齿形来代替整个排针，也能达到同样的效果。原因是在金属丝、锯齿形尖端、导电纤维周围也可形成电晕。

（2）感应式静电中和器的性能

感应式静电中和器通常用两个指标来衡量：

1）电晕电流：电晕电流越大，说明在单位时间内消除掉的静电荷数目越多，消除器的效果就越好。

2）临界电压：是指能够使消除器针尖起电晕作用的最低电压。这个数值越小，最后剩余的静电压就越小，因此消除器的效果也就越好。

影响上述指标的主要原因有以下几点：

1）带电体的极性和电压的影响：在放电针上被感应出来的电源极性与带电体的电荷极性相反。电晕的强度则取决于带电体的电压。图5-14所示为不同极性的带电体电压值（kV）对电晕电流（μА）和临界电压（kV）的影响。这个图是用以下条件作出的：消除器长度为500mm，针尖与带电体的距离为25mm，放电针的直径为3mm而长度为30mm。图中虚线是带电体带正电时的情况，实线是带负电时的情况。可以看出，正电晕和负电晕的效果是不同的。在其他条件完全相同的情况下，负电晕比正电晕要强许多，但两种极性的电晕电流，都随带电体的电压的升高而加大，也就是说，消除静电的速度都随带电体电压的升高而加大。还可以看出，带电体带正电时，电晕电流趋向于零的电压值，即临界电压值，大约为2.7kV；而带电体带负电时，这个值要升高到4kV。所以，对于所使用的这个自感应式静电中和器装置的具体条件来说，最好的效果也只能把静电消除到2.7kV（带电体是正电）或4kV（带电体是负电）。至于几十微安或一二百微安的电晕电流，对于消除一般工业中的静电来说，已经足够了。

图5-14 不同极性的带电体电压值对电晕电流和临界电压的影响

2）放电针间距离的影响：放电针间距离的大小，既影响电晕电流，也影响临界电压。减小放电针间距离（也就是加大放电针密度），相当于增加静电荷移向电极通道的数目，因此就这一点来说，会使电晕电流增加。但是过多的放电针数目，会产生两种不利的效应，一个是放电针间的距离越小，产生电晕所需的临界电压值越高；另一个是在带电体电压较低时，放电针密度过大反而会使电晕电流降低。图5-15便说明了这个问题。这两个分图都是在消除器长度为30mm的相同条件下作出的。三个不同的参量是针尖距离分别为5mm、25mm和50mm。可以看出，带电体带正电时，把放电针间距离从5mm加大到50mm时，可以使临界电压值从3.1kV降为2.2kV。带电体带负电时，可以从4.3kV降为3kV。除此之外，还可以看到图中三条曲线的交叉，这说明带电体电压低时，放电针间的距离小，电晕电流反而低，特别是放电针间的距离小到5mm时更是这样。这是由于过多放电针密集在一起，相当于减小了针尖的曲率。另外，针与针之间太近，相同极性的电场相互影响，反而降低了针尖的电场强度。因此，在带电体电压较低时，电晕电流会有所降低。从这个图中可以看出，当带电体电压较低时，针间距离大，针数少的效果好；而当带电体电压较高时，针间距离小，针数多者效果好。放电针越尖越细，消电效果越好。一般放电针直径不应超过0.5～1mm，针间角度不应超过60°，放电针可用不锈钢丝、钨丝等材料制成，针长可取10～50mm，针间距可取10～30mm，沿直线排列。

图5-15 放电针间距离的影响

a）带电体带正电荷时 b）带电体带负电荷时

3）中和器与带电体之间安装距离的影响：安装感应式静电中和器时，针尖与带电体间的距离是很重要的。安装距离远，效果差；距离近，电晕电流的效果可以成倍甚至几十倍地增长。图5-16反映了这一事实。这个图的基本实验条件是，消除器长度为200mm，放电针长度为30mm，放电针间的距离也是30mm。整个实验是在带电体带正电的情况下

图5-16 安装距离的影响

做出的。从图中可以看到，除去发生电晕的临界电压值随安装距离加大而升高外，电晕电流值随安装距离的减小而急速增长（注意图中6kV处的虚线）。因此，在安装这种消除器时，应使它与带电体的距离尽可能小，以便取得较好的效果。一般放电针与带电体之间的距离原则上在10～50mm范围内选择，最好不超过20mm。

4）保护罩或保护杠材质和尺寸的影响：在制作感应式静电中和器时，为了保证放电针不被碰坏，或者人体不被针尖刺伤，往往在装置上加有保护罩或保护杠（见图5-17）。

图5-17 感应式静电中和器的保护装置（端视）

a）保护罩 b）保护杠1 c）保护杠2

图5-17a所示为半圆形的保护罩，图5-17b中两个小角的圆形截面是两根保护杠。保护装置往往都是用金属材料做成，而这一点对于消除静电来说却是不利的。特别是保护罩的尺寸过小或保护杠的距离过近，都会影响消除器的效果。以保护罩为例，半圆罩的直径从100mm减小到25mm，其他条件相同时，电晕电流大约降到原来的1/4，而产生电晕的临界电压则从2.2kV上升到4.1kV，如图5-18所示。保护杠与放电针的距离也有同样的情况，如果把针缩到里面很多，保护杠又靠得很近并且接地（见图5-17c），那么这样装置的消除静电效果就很有限了。

作图5-18时，保护罩材质用的是铝。有的自制的感应式排针式静电中和器，支撑架和保护罩都是用钢质的。关于材质和尺寸这一点，在制作和使用时要给予足够的注意。可采用聚氯乙烯塑料制成，其前方开孔直径或开槽宽度不宜太小。

图5-18 保护装置的影响

1—φ100mm 2—φ50mm 3—φ25mm

（3）固体感应式静电中和器

固体感应式静电中和器有放电针型、锯齿型、金属丝型、刷型。

放电针型感应式静电中和器前面已经介绍过了，现仅对后三种逐一介绍。

1）感应式锯齿型静电中和器：可以用导电橡胶、导电纸或导电布制成，其基本结构如图5-19所示。导电橡胶制成的静电中和器是用天然橡胶或氯丁橡胶中配用炭黑等添加剂制成的，其电阻率多在10³Ω·m以下。取厚度为0.6mm以下的导电橡胶片，前方削成锯齿形状，后方固定在硬塑料或浸蜡木材制成的支架上，将橡胶片通过金属线接地即构成锯齿型静电中和器，锯齿越尖，中和静电的效果越好。

图5-19 感应式锯齿型静电中和器

2）感应式金属丝型静电中和器：如图5-20所示，它的消电效果随金属丝的直径增加而减小。图5-21所示为0.11mm和0.2mm两种不同直径金属约距带电体20mm时的消静电效果。可以看出，金属丝直径加大，电晕电流减小，而临界电压增大，消除静电的效果变差。当把金属丝直径加大到0.45mm，只有在带电体电压达到12kV时，才能有觉察的电晕电流出现。

3）感应式刷型静电中和器：可以用导电纤维、导电布等制成，其结构如图5-22所示，它是用直径为0.05mm的导电纤维制成的。

图5-20 感应式金属丝型静电中和器

图5-21 线径与消电性能的关系曲线

1—φ0.11mm 2—φ0.2mm

另外，上述介绍的锯齿型静电中和器和刷型静电中和器有一个共同特点，就是在消除器的前端都是柔软的，没有锐利的尖端。因此这些消除器不会刺伤人手或生产物件，不需要保护罩或保护杠。即使消除器同生产物件接触，除了增加消除器的磨损外，也不会带来其他更大伤害。在带电位置不完全固定的情况下，采用这些消除器是有利的。

图5-22 感应式刷型静电中和器

2.直流高压静电中和器

直流高压静电中和器由高压直流电源和电晕放电器组成。放电器是由放电针、支架和保护罩所组成的，这种静电中和器的原理如图5-23所示。在图5-23中，FD₁和FD₂分别是正电晕放电器和负电晕放电器，当带电体带负电时，高压电源输出的电压极性为正，正电晕放电器发生作用；反之亦然。T是升压变压器，电容器C₁和C₂配合整流器VD₁和VD₂起倍压整流作用，电阻R₁和R₂起限流作用，直流电源的输出电压在4000V以上。

图5-23 直流高压静电中和器的原理图

3.工频高压静电中和器

工频高压静电中和器的高压电源通常是直接使用变压器，其外形及结构原理如图5-24所示。图中T是升压变压器，其二次电压为数千伏至数十千伏。变压器二次侧的一端接地，并接向消电电极的金属外罩。变压器二次侧的另一端，即高压端通过电阻接向放电针（见图5-24b），或者通过电容接向放电针（见图5-24c），或者通过高压导线与放电针金属支架间的电容耦合，使放电针发挥产生电晕的作用（见图5-24d）。

图5-24b中的R_x和图5-24c中的C_x都是限制变压器二次短路电流的。为了防止工作人员偶然触及放电针而发生电击危险，变压器二次短路电流不应超过人的摆脱电流，即不应超过5～10mA。因此对于10kV的二次电压，限流电阻应保持在1～2MΩ以上。

图5-24 工频高压静电中和器

a）外形图 b）～d）工作原理图

图5-24d所示消电电极的放电针与高压电线是电容耦合，每支放电针发生短路时的短路电流不超过数十微安，这对人体是没有危险的。从火花放电的危险性来看，图5-24d所示电容耦合静电中和器有很多优点。由于这种消电电极的放电针是互相独立的，任何一支放电针与带电体或接地体之间发生的火花放电，其火花能量是有限的，一般没有引起火灾和爆炸的危险。而图5-24b和图5-24c所示为直接耦合，消电电极的各放电针与带电体或接地体之间的火花放电即相当于高压导体对该带电体或接地体的放电，火花放电强烈，在周围有爆炸性混合物的场所是很危险的。因此一般工频高压静电中和器是非防爆的，不能用于有爆炸危险的场所。其主要原因有

1）这类静电中和器的放电针尖附近是与环境中可能存在的爆炸性混合物直接接触的，当有源放电的能量较大时，就有可能引爆或引燃。

2）在这类静电中和器中，高压电源与电晕放电器的耦合方式有可能引起放电针与带电体或接地体之间发生火花放电。不过直接耦合消电电极的结构比较简单，而且消电效果也比较好。

3）静电中和器的高压电源或引线本身有可能发生火花放电。

但是，直接耦合静电中和器的结构比较简单，而且中和静电的能力非常好。(www.xing528.com)

外接电源式静电中和器的消电电极金属接地外罩是多种多样的，如图5-25所示。接地外罩有管型的、槽型的，也有保护杠型的。消电电极工作时，由于电晕放电，放电针与接地外罩开孔或开槽的边缘之间，或与接地的保护杠之间产生较多的正负离子，借以消除带电体上的静电，还兼起保护罩的作用。放电针的前端与金属接地外罩上开孔或开槽的边缘应保持适当距离。距离太大，则其间电场强度减弱，致使电晕减弱，消电效果降低；距离太小，则保护罩的屏蔽作用增强，能达到带电体的电力线减少，也使得消电效果降低。外罩上圆孔直径或长槽宽度一般取为10mm。为了安全，放电针不能超出接地外罩开口、开槽或保护杠平面。

图5-25 外接电源式静电消除器的消电电极金属接地外罩

放电针可采用缝纫用钢针。放电针长度宜取8～10mm。相邻放电针之间的距离可在10～30mm范围内选取，且当该距离与针长之比接近1时，有良好的消电效果。

消电电极与带电体之间相距数百毫米时就有消电作用，但一般不宜超过250mm，正常工作时宜取为25～35mm，如果条件允许，还可取得小一些。

放电针的支架宜用绝缘材料制成，而不宜用金属材料制成，以免增大带电体对地分布电容，降低消电效果。

高压电源的升压变压器应当是可控的。图5-26所示是升压变压器一种比较简单的控制电路。图中R₁、R₂和R₃是分压电阻，供调整输出电压用；控制转换开关S有选择地接通分压电阻，可以分别得到几种输出电压；图中R₄是限流电阻，可使输出端发生短路或击穿时线路电流不至于过大。

图5-26 工频高压电源线路

高压电源的输出电压也可用晶闸管控制。晶闸管高压电源线路如图5-27所示。工频交流电通过灯泡给电容器C充电，VT导通后，电容器再通过升压变压器的一次绕组高速放电。由此可知，变压器二次侧输出的是脉冲电压。通过电阻R的调节，可以改变晶闸管的导通时间，调整变压器的输出。因为电晕电流很小，所以变压器的工作电流一般不超过1～2mA。变压器的容量约为5～10W即可。

图5-27 晶闸管高压电源线路

4.离子流式静电中和器（枪）

离子流式静电中和器（枪）是把电离子的空气快速输送到较远的地方去消除静电的装置。

（1）离子流式静电中和器（枪）的基本原理及其参数

离子流式静电中和器（枪）的基本原理如图5-28所示，主要由离子流喷头、高压电源和送风系统组成。其离子流喷头是由中间有小孔的金属导引环、导引电阻（与地连接）及在导引环小孔中心的放电针（直接与高压电源连接）组成。其送风系统由风源、风道等组成。离子流式静电中和器（枪）工作时，在高压电源作用下，放电针附近的空气发生电离，并由压缩空气以极快的气流速度把空气离子送出去，发挥消电作用。

图5-28 离子流式静电中和器的基本工作原理

离子流式静电中和器（枪）的基本参数用如图5-29所示的装置来测定。它可以测量一个离子流发生器能够产生多少离子，又有多少离子可以被气流输送出来。A是一个离子流发生器。针尖电压由可调的直流电压电源GY来供给，通过放电针的总电源的电流I₀是由与其相连并接地的检流计G₀读出的；压缩空气从F处送入，由于针尖与导环间存在电场，所以不可能把由电晕产生的全部离子都吹出去，总有一部分回经导引环、导引电阻R和检流计G₁而入地，这部分电流I₁对于消除静电来说是无效的；被空气吹出的离子用收集筒B来捕获并通过检流计G₂而入地，G₂给出的数值I₂就是单位时间内离子流引出总量，这些离子是真正能用来消除静电的有效部分。因此，一个静电消除器的离子流引出效率可以用I₂/I₀来表示。

图5-29 离子流引出总量及离子流引出效率测定装置

1—放电针 2—导引环 3—导引电阻 4—高压电源

1）针尖电压和电晕电流对离子流式静电中和器（枪）的影响：针尖电压能直接决定电晕电流的大小，电压提高，电晕加强，电晕电流也随之加大。表5-10所列为在导引电阻R=200MΩ，针环距d=0，风量F=30m³/h，孔径φ=1.5mm条件下得出的数据。在电晕电流增大时，被引出的离子流也增加，但引出效率却明显降低，可以看出在离子流引出总量和引出效率之间存在着一个最佳电压值，这个最佳值与气流速度、针环距以及导引电阻的大小都有密切关系。在选取这个数值时，首先要考虑静电消除的效果，在保证效果的前提下，应选取较大效率的条件。对于消除静电来说，过大的离子流是不必要的，有时甚至是有害的。

表5-10 针尖电压的影响

2）导引电阻R的影响：不同大小的导引电阻R，可以在放电针附近形成不同强度的电场。当针压一定时，导引电阻越小，形成的电场越强，因而电晕也越强。虽然这样可以产生较多的空气离子，但由于导引环的低电压，使得较多的离子被吸引而经R和检流计G₁入地，离子流引出效率反而降低。增加R的数值，可以提高导引环的电位，这对于刚刚离开电晕区的空气离子有排斥作用。当总电晕电流一定时，R越大，这种向外的排斥力越大，所以可以将更多的离子引出。表5-11所列为一组实测的数据，实验条件是风量为7m³/h、导引环孔径为3mm、针环距为0，改变电阻R同时用电压来维持恒定的电晕电流I₀为25μA。可以看出，单位时间内引出的离子流总量I₂随导引电阻R的增加而加大，引出效率I₂/I₀也随之提高。因此，用较大的导引电阻，可以增加电晕电流的可利用部分，但是为了同样维持25μA的电晕电流，所需要的电压值也相应增高。考虑到生产现场和装置本身的安全性，使用过高的电位也许是不适当的。当然导引电阻也不宜过小，否则除可引出的离子流总量I₂和引出效率I₂/I₀都会降低外，在较低的电压下就有被击穿的可能，击穿电流很大，这也同样带来了不安全因素，所以在选择导引电阻的大小时，要根据具体情况加以权衡。

表5-11 导引电阻R的影响

图5-30 针环距

1—放电针 2—导引环 3—高压电源 4—导引电阻

3）针环距的影响：针环距是指针尖与导引环外侧的距离d（见图5-30）。表5-12所列为在风量F=2m³/h、导引电阻R=200MΩ、导引环孔径φ=3mm、针尖电压U=7.5kV的条件下得出的数据。可以看出，针环距d在1mm的范围内变化时，对于总电晕电流的影响不大，但却影响了离子流引出总量和引出效率，两者都随d的增加而减小，这是由于针环距d的大小就是被空气吹出的离子在电场中所走路程的长短，也就是离子在这一电场中停留时间的长短，停留时间越长，离子被导引环吸收的可能性就越大。因此，随着d的加大，离子流引出总量和引出效率的降低是必然的。在可能的情况下，应尽量缩短针环距。但是要注意，当导引环孔径较小时，过小的针环距容易导致针环之间的火花放电，这种现象在某些场合下是不允许的。

表5-12 针环距的影响

4）气流量和导引环孔径的影响：气流量和导引环孔径反映了气流速度这一参量。气流速度等于零时，电晕区所产生的离子都将被导引环所吸收，但当有气体从小孔流出时，有一部分离子在还没有来得及被吸收之前即被吹出。气流速度越快，引出的离子流就越多，引出效率也越高。表5-13和表5-14所列是在两种不同导引环孔径和多种气流量条件下做出的结果，其他的条件为：针尖电压U=15kV，针环距d=0，导引电阻R=200MΩ。把两表数据进行比较可以看出，当气流量相同时，孔径减小，相当于气流速度的增加，所以无论是离子流引出总量还是引出效率都相应增加。同理，当孔径相同时，气流量的增加，也导致离子流引出总量和引出效率的增加。

表5-13 φ=1.5mm时气流量的影响

（续）

表5-14 φ=3.1mm时气流量的影响

（2）离子流式静电中和器（枪）的结构和使用

离子流式静电中和器（枪）的框图和结构简图如图5-31所示。离子流式静电中和器（枪）的工作过程可用框图来加以说明。压缩空气径自送往离子流喷头，压力足够时，压力检测器给出信号，使时间继电器延时动作，并由时间继电器自动启动电源开关；低压电源经电源开关给高压电源供电，高压电源工作后即带动离子流喷头工作。当发生故障或压力不足时，压力检测器发出相反的信号，时间继电器释放，电源开关断开，离子流喷头停止工作。这样的工作过程保证了消除器只有在对外保持正压的情况下才能工作。

图5-31 离子流式静电中和器

a）框图 b）结构简图 c）离子喷枪 d）离子风机 1—高压电源 2—高压导杆 3—绝缘 4—放电针 5—导引环 6—压力检测器

离子流式静电消除器使用的电源如果没有防爆要求，一般普通的低压直流稳压电源就可以使用。如果用于防爆场合，对于电源的要求就非常严格了，需采用防爆措施。

5.防爆型高压电源式静电中和器

防爆型高压电源式静电中和器就是离子流式静电中和器附加上防爆手段制成的。这种静电中和器可以用于航天运载器、石化工业等有爆炸危险的场所。目前生产的种类较多，结构比较复杂，一般由防爆高压电源和电晕放电器、电极火花监测器、输出电压监视器、压缩空气压力监测器、异常情况报警器等组成。图5-32所示是一种有代表性的防爆型静电中和器的原理框图。

图5-32 防爆型静电中和器工作原理框图

防爆型静电中和器的工作原理是，压缩空气直接送至电晕放电器，当压力足够时，压力监测器给出信号，使时间继电器延时动作，并由时间继电器自动启动低压电源开关，低压电源向高压电源供电，高压电源工作后即带动电晕放电器工作。反之，当压力不足或发生故障时，压力监测器发出停机信号，使时间继电器释放，电源开关断开，电晕放电器停止工作。这样的过程就保证了静电中和器只在压缩空气正常压力的情况下才能工作，而正常压力的气流可使环境中的爆炸性混合物不与针尖附近的电晕层和高压电源相接触，并且正常压力的空气流的吹入，还能减低放电针尖附近的爆炸性混合物的浓度，从而保证了静电中和器具有防爆功能。

有些防爆类型的离子流式静电中和器，为了安全可靠还要在上述装置基础上采取如下措施：

1）在延时继电器与低压电源开关之间加设安全栅，防止意外电波干扰。

2）在电晕放电器和高压电源之间串接一高限值的限流电阻（200MΩ），以防止放电针与导引环发生短路形成火花放电。

3）对高压电源和低压电源都采取防爆处理措施，如将电源放入防爆箱内或充以非燃爆性气体等。

6.高频高压静电中和器

高频高压静电中和器的高频高压电源是用振荡线路配合一次绕组构成的。图5-33所示为一种高频高压电源的线路。图中两只晶体管与变压器的一次绕组构成振荡线路。工作时，两只晶体管轮流导通，变压器一次绕组中出现高频电流，二次绕组则输出高频电压。通过电阻R₁的调节，可以调整变压器的输出电压。这种高频电压电源的输出电压可调整为10kV左右，频率可调整为3kHz左右，输出电流约为2mA，输出功率约为20W。在人造丝帘布压延过程中，运用这种中和器可将帘布上10kV左右的静电电压消除至零。

图5-33 高频高压电源线路

高频高压静电中和器由于频率很高，通过电容的耦合作用很强，所以能够比较方便地配合电容耦合型消电电极，在放电针上的短路电流很小，防爆性能较好，使用范围较广。

高频高压静电中和器的输出电压可控制在3～10kV的范围内，频率可控制在数千至数十千赫范围内。高频高压静电中和器的消电电极与带电体之间的距离一般为25～35mm。

7.放射线式静电中和器

放射线式静电中和器也称为同位素静电中和器，它是利用放射性同位素发出的射线使空气电离，产生正负离子对，中和带电体上的静电。放射性同位素种类较多，放出的射线有α、β、γ等。不同的放射性同位素，有不同的半衰期（放射性强度减弱到初值的一半所用的时间），短的只有百分之几秒，长的有10¹⁰年以上。如静电中和器经常使用的天然放射性同位素钋（Po）-210和镭（Ra）-226的半衰期分别为138.38年和1600年，它们主要发出α射线，但也有γ射线。α射线的电离能力很强，一个α粒子在空气中每厘米长度上能产生10000个离子对，但是它穿透物质的能力不强，在空气中只能穿透十几厘米，一层普通写字纸即可吸收它。β射线的电离能力和穿透能力为中等，γ射线的空气电离能力很弱（在空气中每厘米长度上只能产生几对离子），穿透能力很强，照射剂量超过人体允许剂量（每天8h工作条件下，人体最高照射量为50mR）时，对人有伤害。由上所述，静电中和器中放射源应选择电离能力强、穿透能力差的放射源。

放射线式静电中和器是由放射源、屏蔽框和保护网等部分组成，其结构如图5-34所示。放射源一般是厚度为0.3～0.5mm的片状元件，用紧固件固定在屏蔽框的底部；屏蔽框应有足够的厚度，以防止射线危害；为了防止操作者不慎直接触及放射源，中和器前面装有保护网。针对带电体的表面形状不同，可将放射线式静电中和器设计成条型、环型、盘型和送风型等。钋-210放射源活性区的厚度不超过1mm、宽度为10mm。条型静电中和器适宜于消除幅面宽的平整材料，如塑料薄膜、橡胶板材、纸张、化纤织物等。为了消除圆柱状材料的表面静电，放射线式静电中和器还可以制成环型或其他形式的。放射线式静电中和器也可制成送风型结构的形式，构成离子风防爆型静电中和器。

图5-34 放射线式静电中和器

1—保护网 2—放射源 3—屏蔽框 4—紧固件

由于放射线式静电中和器是利用射线电离空气形成正、负离子对来消除静电，因此距带电体越近，消电效能越好，一般取10～20mm。根据工艺要求，消除器至带电体之间的距离可以适当增大。为了保证足够的消电效果，采用α射线者不宜超过4～5cm，采用β射线者不宜超过40～60cm。

使用放射线式静电中和器一定要控制放射线对人体的伤害和对产品的污染。在每天8h的工作时间中，人的最高允许照射量为50mR。为此，放射线式静电中和器的放射性同位素元件应有铅制屏蔽装置或其他屏蔽装置，使中和器只能在其特定方向上使空气电离，发挥中和作用。放射线式静电中和器应有坚固的外壳，防止机械损伤。

放射线式静电中和器结构简单，不要求外接电源，而且工作时不产生火花，适用于有火灾和爆炸危险的场所。放射线式静电中和器的离子电流较小，当电场强度为2kV/cm时，若中和器长度为1m，则离子电流一般只有2～12μA，可见其消电效果较差。

8.静电中和器的正确安装

静电中和器的安装位置是非常重要的，安装不妥，会降低消电效果。所以应根据现场情况，正确放置静电中和器。图5-35是静电中和器设置位置的实例，从图中可以看出，在安装静电中和器时要考虑下列问题：

图5-35 静电中和器设置位置的实例

1—静电产生源 2—背面接地体 3—邻近接地体 4—其他静电中和器 △—不理想的位置 ▼—理想的位置

1）静电中和器应尽量安装在最高电位的位置上。

2）静电中和器不应安装在相对湿度80%以上或周围环境温度超过150°C的地方，当空气内存在易于污染静电除尘器的杂质时，也不宜安装静电中和器。

3）离开静电产生源的距离最低应大于设置距离，一般为离开静电产生源5～20cm以上，如图5-36所示。

图5-36 静电中和器的设置位置

d—设置距离 l≤安装位置的距离 1—静电产生源 2—静电中和器 3—带电物体