JP2001357999A - プラズマ発生装置 - Google Patents
プラズマ発生装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、マイクロ波の如く高周波電波放電
を利用したプラズマ発生装置の改良に関するものであ
る。 【構成】 本発明は、高周波電波を発生する発振手段
と、この発振手段により発生した高周波電波を処理する
回路手段と、この回路手段によって処理された高周波電
波を伝送する伝送手段と、この伝送手段によって伝送さ
れた高周波電波を用いてプラズマを発生させるプラズマ
発生手段とからなり、このプラズマ発生手段が、内部に
前記伝送された高周波電波の電解成分と磁界成分を閉じ
込める空胴共振器と、該空胴共振器である空洞容器内に
設けられた前記高周波の電解成分との間に集中電界を形
成させるプラズマ励起部材が、空洞容器内に垂直に立て
られ、先端にステンレスねじを設けた銅丸棒と、該銅丸
棒の先端下部に該銅丸棒に対し垂直に設けられたタング
ステン又は銅棒である金属片とから構成されていること
を特徴とするプラズマ発生装置である。
を利用したプラズマ発生装置の改良に関するものであ
る。 【構成】 本発明は、高周波電波を発生する発振手段
と、この発振手段により発生した高周波電波を処理する
回路手段と、この回路手段によって処理された高周波電
波を伝送する伝送手段と、この伝送手段によって伝送さ
れた高周波電波を用いてプラズマを発生させるプラズマ
発生手段とからなり、このプラズマ発生手段が、内部に
前記伝送された高周波電波の電解成分と磁界成分を閉じ
込める空胴共振器と、該空胴共振器である空洞容器内に
設けられた前記高周波の電解成分との間に集中電界を形
成させるプラズマ励起部材が、空洞容器内に垂直に立て
られ、先端にステンレスねじを設けた銅丸棒と、該銅丸
棒の先端下部に該銅丸棒に対し垂直に設けられたタング
ステン又は銅棒である金属片とから構成されていること
を特徴とするプラズマ発生装置である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、マイクロ波の如く高周
波電波放電を利用したプラズマ発生装置の改良に関する
ものである。
波電波放電を利用したプラズマ発生装置の改良に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】高周波放電を利用したプラズマ発生装置
は、例えば、半導体の製造において、プラズマＣＶＤ装
置やプラズマエッチング装置、あるいはスパッタリング
装置として使用されている。
は、例えば、半導体の製造において、プラズマＣＶＤ装
置やプラズマエッチング装置、あるいはスパッタリング
装置として使用されている。
【０００３】高周波によるプラズマ発生装置として種々
の試験・研究がなされ、種々のものが提案されている。
かかるプラズマ発生装置の殆ど全ては、本質的に、内部
が低圧に保持された真空容器と、真空容器の外周に螺旋
状に巻装された高周波のアンテナであるコイルと、コイ
ルに高周波電流を供給する高周波発振器を備えている。
の試験・研究がなされ、種々のものが提案されている。
かかるプラズマ発生装置の殆ど全ては、本質的に、内部
が低圧に保持された真空容器と、真空容器の外周に螺旋
状に巻装された高周波のアンテナであるコイルと、コイ
ルに高周波電流を供給する高周波発振器を備えている。
【０００４】かかる従来のプラズマ発生装置において
は、真空容器は廃棄された後、プラズマを発生させるガ
スが真空容器内に導入され、適当な圧力で保持される。
は、真空容器は廃棄された後、プラズマを発生させるガ
スが真空容器内に導入され、適当な圧力で保持される。
【０００５】次いで、コイルに高周波電流が供給され
る。高周波電流が供給されたコイルは、高周波アンテナ
として、その周りに電磁誘導による磁界を発生する。こ
のうち、真空容器に発生した磁界により真空容器内に電
界が誘起され、これによって真空容器内のガスが電離さ
れ、プラズマが発生する。
る。高周波電流が供給されたコイルは、高周波アンテナ
として、その周りに電磁誘導による磁界を発生する。こ
のうち、真空容器に発生した磁界により真空容器内に電
界が誘起され、これによって真空容器内のガスが電離さ
れ、プラズマが発生する。
【０００６】また、マイクロ波による大気圧下における
空気のみの雰囲気の中で、プラズマ炎を発生させること
ができるプラズマ発生装置は特公平７−１１９９６号に
より存在する。
空気のみの雰囲気の中で、プラズマ炎を発生させること
ができるプラズマ発生装置は特公平７−１１９９６号に
より存在する。
【０００７】特公平７−１１９９６号は、図９に示すよ
うに、発信部１ａ、立体回路部１ｂ、コーナ１３ａ、１
３ａのある伝送部１ｃ、プラズマ発生部１ｄとからなる
構造によりなり、図１０に示すように、プラズマ発生部
１ｄが、閉塞された空洞容器とこの空洞容器内に設けら
れたプラズマ励起部材１４からなる空胴共振器５内に高
周波電波を閉じ込めて、高電界と高磁界を誘起させ、該
高電界とプラズマ励起部材１４との間に電界集中を起こ
させるようにし、大気圧下にして空気のみの雰囲気の中
で、簡単な構造にして安価な装置によって大規模なプラ
ズマ炎を発生させることができるプラズマ発生装置であ
る。
うに、発信部１ａ、立体回路部１ｂ、コーナ１３ａ、１
３ａのある伝送部１ｃ、プラズマ発生部１ｄとからなる
構造によりなり、図１０に示すように、プラズマ発生部
１ｄが、閉塞された空洞容器とこの空洞容器内に設けら
れたプラズマ励起部材１４からなる空胴共振器５内に高
周波電波を閉じ込めて、高電界と高磁界を誘起させ、該
高電界とプラズマ励起部材１４との間に電界集中を起こ
させるようにし、大気圧下にして空気のみの雰囲気の中
で、簡単な構造にして安価な装置によって大規模なプラ
ズマ炎を発生させることができるプラズマ発生装置であ
る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のプラズ
マ発生装置は、プラズマを発生させるのに４〜５ｋｗと
非常に高い電力を必要とする。また、プラズマの発生及
び寿命が不安定であるという問題点があった。
マ発生装置は、プラズマを発生させるのに４〜５ｋｗと
非常に高い電力を必要とする。また、プラズマの発生及
び寿命が不安定であるという問題点があった。
【０００９】そこで、本発明では、所定の空洞容器内に
おいてその内部の圧力が大気圧にして、しかも空洞容器
内においては他のガスはなく、空気のみである状態のも
とで、電力を低く抑え、プラズマの発生及び寿命が安定
して発生することが可能なプラズマ発生装置を提供する
ことを目的とするものである。
おいてその内部の圧力が大気圧にして、しかも空洞容器
内においては他のガスはなく、空気のみである状態のも
とで、電力を低く抑え、プラズマの発生及び寿命が安定
して発生することが可能なプラズマ発生装置を提供する
ことを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、高周波電波を
発生する発振手段と、この発振手段により発生した高周
波電波を処理する回路手段と、この回路手段によって処
理された高周波電波を伝送する伝送手段と、この伝送手
段によって伝送された高周波電波を用いてプラズマを発
生させるプラズマ発生手段とからなり、このプラズマ発
生手段が、内部に前記伝送された高周波電波の電解成分
と磁界成分を閉じ込める空胴共振器と、該空胴共振器で
ある空洞容器内に設けられた前記高周波の電解成分との
間に集中電界を形成させるプラズマ励起部材が、空洞容
器内に垂直に立てられ、先端にステンレスねじを設けた
銅丸棒と、該銅丸棒の先端下部に該銅丸棒に対し垂直に
設けられたタングステン又は銅棒である金属片とから構
成されていることを特徴とするプラズマ発生装置であ
る。
発生する発振手段と、この発振手段により発生した高周
波電波を処理する回路手段と、この回路手段によって処
理された高周波電波を伝送する伝送手段と、この伝送手
段によって伝送された高周波電波を用いてプラズマを発
生させるプラズマ発生手段とからなり、このプラズマ発
生手段が、内部に前記伝送された高周波電波の電解成分
と磁界成分を閉じ込める空胴共振器と、該空胴共振器で
ある空洞容器内に設けられた前記高周波の電解成分との
間に集中電界を形成させるプラズマ励起部材が、空洞容
器内に垂直に立てられ、先端にステンレスねじを設けた
銅丸棒と、該銅丸棒の先端下部に該銅丸棒に対し垂直に
設けられたタングステン又は銅棒である金属片とから構
成されていることを特徴とするプラズマ発生装置であ
る。
【００１１】
【作用】本発明においては、閉塞された空洞容器とこの
空洞容器内に突設されたプラズマ励起部材からなる空胴
共振器内に高周波電波が伝送されると、この高周波電波
の電界成分と磁界成分が前記空胴共振器内に閉じ込めら
れ、強電界と高磁界が誘起される。強電界と前記プラズ
マ励起部材との間に集中電界が形成され、大気圧下、空
気中の条件下で低い電力でプラズマが安定して発生し、
火球放電が獲られる。
空洞容器内に突設されたプラズマ励起部材からなる空胴
共振器内に高周波電波が伝送されると、この高周波電波
の電界成分と磁界成分が前記空胴共振器内に閉じ込めら
れ、強電界と高磁界が誘起される。強電界と前記プラズ
マ励起部材との間に集中電界が形成され、大気圧下、空
気中の条件下で低い電力でプラズマが安定して発生し、
火球放電が獲られる。
【００１２】
【実施例】次に、添付図面に基づいて本発明であるプラ
ズマ発生装置について詳細に説明する。図１に本発明の
プラズマ発生装置の概略構成を示すブロック図、図２〜
図４に本発明のプラズマ発生装置の外観図を示し、まず
初めに、プラズマ発生装置の構成について詳細に説明す
る。
ズマ発生装置について詳細に説明する。図１に本発明の
プラズマ発生装置の概略構成を示すブロック図、図２〜
図４に本発明のプラズマ発生装置の外観図を示し、まず
初めに、プラズマ発生装置の構成について詳細に説明す
る。
【００１３】図１に示すように、電源部１ｅ、発信部１
ａ、立体回路部１ｂ、操作制御部１ｆ、伝送部１ｃ及び
プラズマ発生部１ｄとからなる構造で、電源部１ｅ、マ
イクロ波等の高周波電波を発生する発信部１ａ、立体回
路部１ｂ及び操作制御部１ｆとによって高周波発信器が
構成される。
ａ、立体回路部１ｂ、操作制御部１ｆ、伝送部１ｃ及び
プラズマ発生部１ｄとからなる構造で、電源部１ｅ、マ
イクロ波等の高周波電波を発生する発信部１ａ、立体回
路部１ｂ及び操作制御部１ｆとによって高周波発信器が
構成される。
【００１４】電源部１ｅにおいては、入力相数が３相、
入力電圧が200v/220v±10％（ショートバーによる切換
方式）、入力周波数が50Hz/60Hz、整流方式は３相全波
整流方式である。
入力電圧が200v/220v±10％（ショートバーによる切換
方式）、入力周波数が50Hz/60Hz、整流方式は３相全波
整流方式である。
【００１５】発振部１ａはマグネットロンによるマイク
ロ波発振器であって、発振周波数が2450±30MHz、発振
出力が500W〜5KW、出力安定度は電源電圧の±10％の変
動に対して出力5KWにおいて±５％以下、パワーリップ
ルは出力5KWにおいて10％以下、冷却方式は水冷（マグ
ネトロン）、空冷（マグネトロンのヒータ、アンテナ）
である。
ロ波発振器であって、発振周波数が2450±30MHz、発振
出力が500W〜5KW、出力安定度は電源電圧の±10％の変
動に対して出力5KWにおいて±５％以下、パワーリップ
ルは出力5KWにおいて10％以下、冷却方式は水冷（マグ
ネトロン）、空冷（マグネトロンのヒータ、アンテナ）
である。
【００１６】操作制御部１ｆは電源部１ｅと立体回路部
１ｂの操作と制御を行う。
１ｂの操作と制御を行う。
【００１７】伝送回路部１ｃは、電源部１ｅ、発信部１
ａ、立体回路部１ｂ及び操作制御部１ｆとによって発生
した高周波電波を伝送する。
ａ、立体回路部１ｂ及び操作制御部１ｆとによって発生
した高周波電波を伝送する。
【００１８】プラズマ発生部１ｄは、伝送回路部１ｃに
よって伝送された高周波電波とプラズマ発生部内に設け
られたプラズマ励起部材によりプラズマを発生させる。
よって伝送された高周波電波とプラズマ発生部内に設け
られたプラズマ励起部材によりプラズマを発生させる。
【００１９】以下図２〜図４に示すプラズマ発生装置の
外観図を基に詳細に説明する。図２は本発明であるプラ
ズマ発生装置の正面図、図３は本発明であるプラズマ発
生装置の立体回路部の正面図、図４は本発明であるプラ
ズマ発生装置の立体回路部の平面図である。
外観図を基に詳細に説明する。図２は本発明であるプラ
ズマ発生装置の正面図、図３は本発明であるプラズマ発
生装置の立体回路部の正面図、図４は本発明であるプラ
ズマ発生装置の立体回路部の平面図である。
【００２０】図２に示すように、プラズマ発生装置１
は、発信部１ａ、立体回路部１ｂ、伝送部１ｃ及びプラ
ズマ発生部１ｄとからなる構造である。
は、発信部１ａ、立体回路部１ｂ、伝送部１ｃ及びプラ
ズマ発生部１ｄとからなる構造である。
【００２１】発信部２はテーパ管３に連結され、該テー
パ管３はアイソレータ３ａに連通され、該アイソレータ
３ａは、方向性結合器３ｂ及びＥＨチューナ３ｅに連結
され、回路素子を構成している。
パ管３はアイソレータ３ａに連通され、該アイソレータ
３ａは、方向性結合器３ｂ及びＥＨチューナ３ｅに連結
され、回路素子を構成している。
【００２２】テーパー管３は、発振部２とアイソレータ
３ａ間を無反射で接続する。該アイソレータ３ａは、一
方向には殆ど減衰なしに電波を通すが、逆方向には吸収
して殆ど電波を通さない導波管であるため、発振部２か
ら出力電波を通す。
３ａ間を無反射で接続する。該アイソレータ３ａは、一
方向には殆ど減衰なしに電波を通すが、逆方向には吸収
して殆ど電波を通さない導波管であるため、発振部２か
ら出力電波を通す。
【００２３】図３に示す符号２ｂ、２ｄは、冷却管であ
る。
る。
【００２４】方向性結合器３ｂには、同軸減衰器３ｃ及
びクリスタルマウント３ｄがそれぞれ備えられており、
マイクロ波を測定するために用いられるもので、主電線
上を伝送される電力の伝送方向によって、副電線に出て
行く電力の伝送方向を異にする。方向性結合器３ｂは２
器備えられており、１器は反射電力を、もう一方は進行
波電力を検出する。
びクリスタルマウント３ｄがそれぞれ備えられており、
マイクロ波を測定するために用いられるもので、主電線
上を伝送される電力の伝送方向によって、副電線に出て
行く電力の伝送方向を異にする。方向性結合器３ｂは２
器備えられており、１器は反射電力を、もう一方は進行
波電力を検出する。
【００２５】EHチューナー３ｅは、調整ノブ３ｆを備え
ており、このノブ３ｆの出し入れを調整することによ
り、発振部２を後述する負荷としてのプラズマ発生部１
ｄとの整合を図るものである。
ており、このノブ３ｆの出し入れを調整することによ
り、発振部２を後述する負荷としてのプラズマ発生部１
ｄとの整合を図るものである。
【００２６】伝送部４は、従来は、図９に示すように導
波管１３、１３・・・とコーナ１３ａ、１３ａ又はベン
ドとからなっていたのであるが、本発明であるプラズマ
発生装置１では図２に示すように直導波管４のみを用い
ている。
波管１３、１３・・・とコーナ１３ａ、１３ａ又はベン
ドとからなっていたのであるが、本発明であるプラズマ
発生装置１では図２に示すように直導波管４のみを用い
ている。
【００２７】従来と比較すると、従来はコーナ部が図９
に示すように、コーナ１３ａ部が２つあったのである
が、本発明のプラズマ発生装置１では全て取り除き、直
導波管４のみの形状とした。
に示すように、コーナ１３ａ部が２つあったのである
が、本発明のプラズマ発生装置１では全て取り除き、直
導波管４のみの形状とした。
【００２８】また、プラズマ発生部１ｄには、空胴共振
器５が用いられる。
器５が用いられる。
【００２９】このように、本発明であるプラズマ発生装
置の外観を、図２に示すように、図９に示す従来図と比
較すると、コーナ部、導波管等が取り除くことにより、
全体の形状を変えている。その結果、コーナ部及び導波
管等を取り除いたことにより、マイクロ波のエネルギー
損失が大きく減少し、従来４〜５ｋＷで発生していたプ
ラズマが、２ｋＷ、場合によっては、それ以下でも発生
するようになり、５ｋＷまで出力を上げると、強い光を
放つプラズマが発生するようになった。
置の外観を、図２に示すように、図９に示す従来図と比
較すると、コーナ部、導波管等が取り除くことにより、
全体の形状を変えている。その結果、コーナ部及び導波
管等を取り除いたことにより、マイクロ波のエネルギー
損失が大きく減少し、従来４〜５ｋＷで発生していたプ
ラズマが、２ｋＷ、場合によっては、それ以下でも発生
するようになり、５ｋＷまで出力を上げると、強い光を
放つプラズマが発生するようになった。
【００３０】次に、図５、図６に空胴共振器内のプラズ
マ励起部材の実施例１、図７、図８に空胴共振器内のプ
ラズマ励起部材の実施例２を示し、空胴共振器である空
洞容器内でおこるプラズマの発生について詳細に説明す
る。
マ励起部材の実施例１、図７、図８に空胴共振器内のプ
ラズマ励起部材の実施例２を示し、空胴共振器である空
洞容器内でおこるプラズマの発生について詳細に説明す
る。
【００３１】図５に示すように、プラズマ励起部材７
が、空洞容器内６に垂直に立てられ、先端にステンレス
ねじ７ｂを設けた銅丸棒７ａと、該銅丸棒７ａの先端下
部に該銅丸棒７ａに対し垂直に設けられたタングステン
又は銅棒である金属片７ｃとから構成されている。
が、空洞容器内６に垂直に立てられ、先端にステンレス
ねじ７ｂを設けた銅丸棒７ａと、該銅丸棒７ａの先端下
部に該銅丸棒７ａに対し垂直に設けられたタングステン
又は銅棒である金属片７ｃとから構成されている。
【００３２】空胴共振器５は円筒形であり、空胴共振器
５の内部には、空胴共振器５の中心位置に、長手方向に
対し平行に、プラズマ励起部材７が設けられている。
５の内部には、空胴共振器５の中心位置に、長手方向に
対し平行に、プラズマ励起部材７が設けられている。
【００３３】一例として、マイクロ波閉じ込めのための
金属で閉曲面を作る。その際、マイクロ波エネルギーの
損失を少なくする目的で、空胴共振器５の形状を円筒形
とし、その直径を161mm(=1.318λ,λ：波長で122mm )、
円筒の長さは３λ程度とした。円筒管の両端は、閉じる
必要があるが、片端は可動とするためにアルミメッシュ
板を入れ、他端は固定するため、アルミホイルで封じ
た。アルミメッシュ板を用いた理由は、共振器内部を観
察することを可能にするためである。
金属で閉曲面を作る。その際、マイクロ波エネルギーの
損失を少なくする目的で、空胴共振器５の形状を円筒形
とし、その直径を161mm(=1.318λ,λ：波長で122mm )、
円筒の長さは３λ程度とした。円筒管の両端は、閉じる
必要があるが、片端は可動とするためにアルミメッシュ
板を入れ、他端は固定するため、アルミホイルで封じ
た。アルミメッシュ板を用いた理由は、共振器内部を観
察することを可能にするためである。
【００３４】また、空胴共振器５内部は外部と同じ大気
圧にし、この空胴共振器５である空洞容器内６の気体は
空気のみとする。
圧にし、この空胴共振器５である空洞容器内６の気体は
空気のみとする。
【００３５】図５、図６に示すように、プラズマ励起部
材７は、円筒形の空胴共振器５である空洞容器内６左側
に銅丸棒７ａ（直径１０ｍｍ、高さ１００ｍｍ）を垂直
に立て、該銅丸棒７ａの先端部にステンレスねじ７ｂ
（直径３ｍｍ、高さ１０ｍｍ）を設け、該ステンレスね
じ７ｂの下部（銅丸棒７ａ上部）に、空胴共振器５の長
手方向に平行で、先端が中心位置になるように、タング
ステン又は銅棒の金属片７ｃ（直径１ｍｍ、長さ１２０
ｍｍ）を設けた構成によりなる。
材７は、円筒形の空胴共振器５である空洞容器内６左側
に銅丸棒７ａ（直径１０ｍｍ、高さ１００ｍｍ）を垂直
に立て、該銅丸棒７ａの先端部にステンレスねじ７ｂ
（直径３ｍｍ、高さ１０ｍｍ）を設け、該ステンレスね
じ７ｂの下部（銅丸棒７ａ上部）に、空胴共振器５の長
手方向に平行で、先端が中心位置になるように、タング
ステン又は銅棒の金属片７ｃ（直径１ｍｍ、長さ１２０
ｍｍ）を設けた構成によりなる。
【００３６】図１〜図３に示したプラズマ発生装置１の
プラズマ発生部１ｄに、図５に示したプラズマ励起部材
７を組み合わせ、プラズマを発生した結果、図６に示す
ように空胴共振器５である空洞容器内６上部に漂う形で
プラズマが発生した。その際、マイクロ波を注入してい
る限り安定してプラズマが存在した。
プラズマ発生部１ｄに、図５に示したプラズマ励起部材
７を組み合わせ、プラズマを発生した結果、図６に示す
ように空胴共振器５である空洞容器内６上部に漂う形で
プラズマが発生した。その際、マイクロ波を注入してい
る限り安定してプラズマが存在した。
【００３７】図７、図８は、空胴共振器内のプラズマ励
起部材の実施例２である。図７に示すように、プラズマ
励起部材１０が、空洞容器内６に垂直に立てられ、先端
にステンレスねじ１０ｂ、１０ｄを設けた銅丸棒１０
ａ、１０ｃを平行に２本たて、該銅丸棒１０ａ、１０ｃ
間の先端下部に該銅丸棒１０ａ、１０ｃに対し垂直に設
けられたタングステン又は銅棒である金属片１０ｅとか
ら構成されている。
起部材の実施例２である。図７に示すように、プラズマ
励起部材１０が、空洞容器内６に垂直に立てられ、先端
にステンレスねじ１０ｂ、１０ｄを設けた銅丸棒１０
ａ、１０ｃを平行に２本たて、該銅丸棒１０ａ、１０ｃ
間の先端下部に該銅丸棒１０ａ、１０ｃに対し垂直に設
けられたタングステン又は銅棒である金属片１０ｅとか
ら構成されている。
【００３８】図７に示す、空洞容器内６のプラズマ励起
部材１０は、円筒形の空胴共振器５である空洞容器内６
中心部に銅丸棒１０ｃ（直径１０ｍｍ、高さ１００ｍ
ｍ）を垂直に立てて、該銅丸棒１０ｃの先端部にステン
レスねじ１０ｄ（直径３ｍｍ、高さ１０ｍｍ）を設け、
同様に空胴共振器５である空洞容器内６長手方向に平行
に１００ｍｍ離れた位置に銅丸棒１０ａ及びステンレス
ねじ１０ｂを垂直に立てる。両方のステンレスねじ１０
ｂ、１０ｄの下部（銅丸棒１０ａ、１０ｃ上部）に、タ
ングステン又は銅棒の金属片１０ｅ（直径１ｍｍ、長さ
１２０ｍｍ）を設けた構成によりなる。
部材１０は、円筒形の空胴共振器５である空洞容器内６
中心部に銅丸棒１０ｃ（直径１０ｍｍ、高さ１００ｍ
ｍ）を垂直に立てて、該銅丸棒１０ｃの先端部にステン
レスねじ１０ｄ（直径３ｍｍ、高さ１０ｍｍ）を設け、
同様に空胴共振器５である空洞容器内６長手方向に平行
に１００ｍｍ離れた位置に銅丸棒１０ａ及びステンレス
ねじ１０ｂを垂直に立てる。両方のステンレスねじ１０
ｂ、１０ｄの下部（銅丸棒１０ａ、１０ｃ上部）に、タ
ングステン又は銅棒の金属片１０ｅ（直径１ｍｍ、長さ
１２０ｍｍ）を設けた構成によりなる。
【００３９】図１〜図３に示したプラズマ発生装置１の
プラズマ発生部１ｄに、図７に示したプラズマ励起部材
１０を組み合わせ、プラズマを発生した結果、図８に示
すように空胴共振器５である空洞容器内６の中心部に垂
直に立てた銅丸棒１０ｃから空胴共振器５長手方向に平
行に１００ｍｍ離れた位置に立てた銅丸棒１０ａの先端
部に設けたステンレスねじ１０ｂにプラズマが発生し
た。その際、マイクロ波を注入している限り安定してプ
ラズマが存在した。
プラズマ発生部１ｄに、図７に示したプラズマ励起部材
１０を組み合わせ、プラズマを発生した結果、図８に示
すように空胴共振器５である空洞容器内６の中心部に垂
直に立てた銅丸棒１０ｃから空胴共振器５長手方向に平
行に１００ｍｍ離れた位置に立てた銅丸棒１０ａの先端
部に設けたステンレスねじ１０ｂにプラズマが発生し
た。その際、マイクロ波を注入している限り安定してプ
ラズマが存在した。
【００４０】更に、本発明の実施例によるプラズマ発生
装置の動作について説明する。
装置の動作について説明する。
【００４１】まず、図１に示すように、電源部１ｅよ
り、交流電力を整流して直流電力を発振部１ａに供給す
る。発振部１ａは、電源部１ｅからの直流電力を入力と
して発振動作を行い、高周波電力を発生する。発振部１
ａの出力電力は立体回路部１ｂ、伝送回路部１ｃを通し
てプラズマ発生部１ｄに伝送される。操作制御部１ｆ
は、電源部１ｅの電流を監視して、これらの制御を行
い、電流の安定化を図り、これにより発振部１ａの出力
電波の安定を図っている。
り、交流電力を整流して直流電力を発振部１ａに供給す
る。発振部１ａは、電源部１ｅからの直流電力を入力と
して発振動作を行い、高周波電力を発生する。発振部１
ａの出力電力は立体回路部１ｂ、伝送回路部１ｃを通し
てプラズマ発生部１ｄに伝送される。操作制御部１ｆ
は、電源部１ｅの電流を監視して、これらの制御を行
い、電流の安定化を図り、これにより発振部１ａの出力
電波の安定を図っている。
【００４２】また、発振部１ａからの高周波（以下、
「マイクロ波」とする。）電波は、図２に示すように、
立体回路部１ｂのテーパー管３によって無反射状態とさ
れ、アイソレータ３ａを通して方向性結合器３ｂに伝送
される。方向性結合器３ｂにおいては、進行波の電力成
分と反射波の電力成分が検出される。
「マイクロ波」とする。）電波は、図２に示すように、
立体回路部１ｂのテーパー管３によって無反射状態とさ
れ、アイソレータ３ａを通して方向性結合器３ｂに伝送
される。方向性結合器３ｂにおいては、進行波の電力成
分と反射波の電力成分が検出される。
【００４３】図１で示した操作制御部１ｆは、これらの
電力成分を監視すると共に、図２に示す方向性結合器３
ｂにおける進行波電力成分を制御する。
電力成分を監視すると共に、図２に示す方向性結合器３
ｂにおける進行波電力成分を制御する。
【００４４】方向性結合器３ｂからのマイクロ波は、EH
チューナー３ｅを通して伝送回路部１ｃに導かれる。こ
こで、EHチューナー３ｅは方向性結合器３ｂから導かれ
たマイクロ波電力と負荷との整合を図り、伝送回路部１
ｃの直導波管４内を進むマイクロ波電力を無反射と同等
の条件にする。
チューナー３ｅを通して伝送回路部１ｃに導かれる。こ
こで、EHチューナー３ｅは方向性結合器３ｂから導かれ
たマイクロ波電力と負荷との整合を図り、伝送回路部１
ｃの直導波管４内を進むマイクロ波電力を無反射と同等
の条件にする。
【００４５】このように、発信部１ａ、立体回路部１ｂ
より発生したマイクロ波は、伝送回路部１ｃの直導波管
４を介し、プラズマ発生部１ｄに伝送される。
より発生したマイクロ波は、伝送回路部１ｃの直導波管
４を介し、プラズマ発生部１ｄに伝送される。
【００４６】プラズマ発生部１ｄの空胴共振器５におい
ては、直導波管４から送られてくるマイクロ波が、空胴
共振器５である空洞容器内６で定常波を形成して閉じ込
められる。
ては、直導波管４から送られてくるマイクロ波が、空胴
共振器５である空洞容器内６で定常波を形成して閉じ込
められる。
【００４７】閉じ込め効果により、強電界と強磁界が誘
起され、強電界と図５、図７に示すプラズマ励起部材
７、１０の間に集中電解が形成され、該集中電解が形成
されている電解集中部８、１１に、強力な電解集中が行
われる。
起され、強電界と図５、図７に示すプラズマ励起部材
７、１０の間に集中電解が形成され、該集中電解が形成
されている電解集中部８、１１に、強力な電解集中が行
われる。
【００４８】電解集中により空洞容器内６の気体（空
気）が電離し、大気圧下（低気圧、真空中ではなく）で
電解集中部８、１１近傍にプラズマが生成し、ファイヤ
ボールが発生する。
気）が電離し、大気圧下（低気圧、真空中ではなく）で
電解集中部８、１１近傍にプラズマが生成し、ファイヤ
ボールが発生する。
【００４９】実験結果によれば、図５、図６に示す励起
部材７を使用することにより、図６に示すように空胴共
振器５である空胴容器内６上部に漂うような形でプラズ
マが発生した。
部材７を使用することにより、図６に示すように空胴共
振器５である空胴容器内６上部に漂うような形でプラズ
マが発生した。
【００５０】また、図７、図８に示す励起部材１０を使
用することにより、図８に示すように一方（左側）の胴
丸棒１０ａの上部に設けられたステンレスねじ１０ｂに
プラズマが発生した。
用することにより、図８に示すように一方（左側）の胴
丸棒１０ａの上部に設けられたステンレスねじ１０ｂに
プラズマが発生した。
【００５１】両方の励起部材７、８共に、マイクロ波を
注入している限り、安定してプラズマが発生した。
注入している限り、安定してプラズマが発生した。
【００５２】
【発明の効果】本発明は、以上に説明したような構成で
あるから以下の効果が得られる。第１に、従来の伝送部
を取り除いた形状にすることにより、マイクロ波のエネ
ルギー損失が大幅に減少した。
あるから以下の効果が得られる。第１に、従来の伝送部
を取り除いた形状にすることにより、マイクロ波のエネ
ルギー損失が大幅に減少した。
【００５３】第２に、励起部材を改良することにより、
プラズマが容易にしかも、安定して発生するようになっ
た。
プラズマが容易にしかも、安定して発生するようになっ
た。
【図１】本発明であるプラズマ発生装置の概略構成を示
したブロック図である。
したブロック図である。
【図２】本発明であるプラズマ発生装置の正面図であ
る。
る。
【図３】本発明であるプラズマ発生装置の立体回路部の
正面図である。
正面図である。
【図４】本発明であるプラズマ発生装置の立体回路部の
平面図である。
平面図である。
【図５】本発明であるプラズマ発生装置における空胴共
振器の実施例１の断面図である。
振器の実施例１の断面図である。
【図６】図５においてプラズマが発生した際の空胴共振
器の断面図である。
器の断面図である。
【図７】本発明であるプラズマ発生装置における空胴共
振器の実施例２の断面図である。
振器の実施例２の断面図である。
【図８】図７においてプラズマが発生した際の空胴共振
器の断面図である。
器の断面図である。
【図９】従来のプラズマ発生装置の正面図である。
【図１０】従来のプラズマ発生装置における空胴共振器
の断面図である。
の断面図である。
１ プラズマ発生装置 １ａ 発信部 １ｂ 立体回路部 １ｃ 伝送部 １ｄ プラズマ発生部 １ｅ 電源部 １ｆ 操作制御部 ２ 発信部 ２ａ 冷却管 ３ テーパ管 ３ａ アイソレータ ３ｂ 方向性結合器 ３ｃ 同軸減衰器 ３ｄ クリスタルマウント ３ｅ ＥＨチューナ ３ｆ 調整ノブ ４ 直導波管 ５ 空胴共振器 ６ 空洞容器内 ７ 励起部材 ７ａ 銅丸棒 ７ｂ ねじ ７ｃ 金属片 ８ 電解集中部 ９ プラズマ １０ 励起部材 １０ａ、１０ｃ 部材 １０ｂ、１０ｄ ねじ １１ 電解集中部 １２ プラズマ １３ 直導波管 １３ａ コーナ １４ 励起部材
Claims (2)
- 【請求項１】 高周波電波を発生する発振手段と、この
発振手段により発生した高周波電波を処理する回路手段
と、この回路手段によって処理された高周波電波を伝送
する伝送手段と、この伝送手段によって伝送された高周
波電波を用いてプラズマを発生させるプラズマ発生手段
とからなり、このプラズマ発生手段が、内部に前記伝送
された高周波電波の電解成分と磁界成分とを閉じ込める
空胴共振器と、該空胴共振器である空洞容器内に設けら
れた前記高周波の電解成分との間に集中電界を形成させ
るプラズマ励起部材が、空洞容器内に垂直に立てられ、
先端にステンレスねじを設けた銅丸棒と、該銅丸棒の先
端下部に該銅丸棒に対し垂直に設けられたタングステン
又は銅棒である金属片とから構成されていることを特徴
とするプラズマ発生装置。 - 【請求項２】 プラズマ励起部材が、空洞容器内に垂直
に立てられ、先端にステンレスねじを設けた銅丸棒を平
行に２本たて、該銅丸棒間の先端下部に該銅丸棒に対し
垂直に設けられたタングステン又は銅棒である金属片と
から構成されていることを特徴とする請求項１記載のプ
ラズマ発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000180007A JP2001357999A (ja) | 2000-06-15 | 2000-06-15 | プラズマ発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000180007A JP2001357999A (ja) | 2000-06-15 | 2000-06-15 | プラズマ発生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001357999A true JP2001357999A (ja) | 2001-12-26 |
Family
ID=18681179
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000180007A Pending JP2001357999A (ja) | 2000-06-15 | 2000-06-15 | プラズマ発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001357999A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005524962A (ja) * | 2002-05-08 | 2005-08-18 | ダナ・コーポレーション | 複数の放射供給源を有したプラズマ発生装置およびその方法 |
| CN100421782C (zh) * | 2006-11-07 | 2008-10-01 | 浙江大学 | 一种固相微萃取器的萃取纤维的制备方法及装置 |
| JP2011501861A (ja) * | 2007-10-16 | 2011-01-13 | ソントル・ナショナル・ドゥ・ラ・ルシェルシュ・サイエンティフィーク（シーエヌアールエス） | 長距離をへだてた過渡プラズマボール生成システム |
-
2000
- 2000-06-15 JP JP2000180007A patent/JP2001357999A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005524962A (ja) * | 2002-05-08 | 2005-08-18 | ダナ・コーポレーション | 複数の放射供給源を有したプラズマ発生装置およびその方法 |
| CN100421782C (zh) * | 2006-11-07 | 2008-10-01 | 浙江大学 | 一种固相微萃取器的萃取纤维的制备方法及装置 |
| JP2011501861A (ja) * | 2007-10-16 | 2011-01-13 | ソントル・ナショナル・ドゥ・ラ・ルシェルシュ・サイエンティフィーク（シーエヌアールエス） | 長距離をへだてた過渡プラズマボール生成システム |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040311 |