JP2021044194A - マイクロ波プラズマ発生装置、及び、マイクロ波プラズマ発生装置のプラズマ放電開始方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 発生させるプラズマの汚染を低減しつつ、且つ、高電力を投入可能な装置を追加せずに、始動性を改善したマイクロ波プラズマ発生装置を提供すること。【解決手段】 誘電体基板と、誘電体基板の第１面側に、第１方向に沿って設けられた線状導体と、誘電体基板の第２面側に設けられたグランド導体と、マイクロ波発振装置を接続するための接続部と、紫外線を出射する紫外線光源とを備え、誘電体基板とグランド導体との間には、第１方向の一端側から他端側にガスを流すためのガス流路が形成されており、ガス流路の他端側には、ガス流路を流れてきたガス、及び、ガス流路にて発生したプラズマを吹き出すための吹出口が形成されており、紫外線光源は、紫外線がガス流路内方向に出射されるように配置されているマイクロ波プラズマ発生装置。【選択図】 図１

Description

本発明は、マイクロ波プラズマ発生装置、及び、マイクロ波プラズマ発生装置のプラズマ放電開始方法に関する。

プラズマ発生装置は、プラスチック、紙、繊維、半導体、液晶、フィルム等の製造工程で用いられている。例えば、プラズマ発生装置により発生させたプラズマを照射することにより、照射対象の表面の親水性、接着性、印刷密着性等を向上させる表面処理を行ったり、照射対象の表面を洗浄（デスミア）したり、照射対象の表面に酸化膜を生成したりすることができる。

図１４は、従来のマイクロ波プラズマ発生装置を模式的に示す斜視図である。特許文献１には、図１４に示すように、誘電体基板２０３と、マイクロストリップ線路２０１と、アース導体２０２と、マイクロ波入力部２３１と、ガスを誘電体基板内部に流すために誘電体基板内部に設けられたガス流路と、ガス流路にガスを導入するためのガス導入部２５０と、ガス流路からのガスが放出される吹出口２５１と、吹出口２５１を覆うように設けられた金属網２６０とを備えるマイクロ波プラズマ発生装置２００が開示されている。

マイクロ波プラズマ発生装置２００において、マイクロ波入力部２３１から誘電体基板２０３に導入されたマイクロ波は、マイクロストリップ線路２０１とアース導体２０２との間を伝搬する。そして、マイクロ波による電界強度が一定以上になると、ガス流路にプラズマを発生させる。そのプラズマはガスの流れと共に吹出口２５１から吹き出る。

特開２００８−２８２７８４号公報

マイクロストリップ構造の放電においては、その放電開始時には高い電力の投入が必要である一方、放電が開始されると、その後はより低い電力にしても放電を維持することができる。

放電を確実に開始させるためには、一般的には、放電開始時に高い電力を投入する方法が考えられる。しかしながら、このような対策では、高電力を投入可能な構成が必要となり、装置、特に電源装置が大型化してしまう問題がある。

このような問題を改善するため、特許文献１では、吹出口２５１を覆うように金属網２６０を設けたことが開示されている。特許文献１では、金属網２６０を設けることにより、インピーダンスマッチング用装置あるいはマッチング用回路を用いなくても、プラズマが自己着火したことが開示されている。

しかしながら、特許文献１のように吹出口に金属網を設けると、プラズマを構成する電子やイオン等が金属網に衝突し、金属網の温度が急激に上昇し、金属網を構成する材料が蒸発、拡散し、微粒子を形成して、プラズマとともに吹出口から吹き出すこととなる。プラズマガスの中に金属の微粒子（パーティクル）が混入し、しばしばこのパーティクルによる汚染がアプリケーションによっては問題となる。例えば、液晶製造工程で、マイクロ波プラズマ発生装置が用いられる場合、液晶回路上にパーティクルが異物として付着し、製品に支障をきたす。そのため、パーティクルが発生しないような構成が望ましい。

また、本発明者らは、鋭意研究した結果、マイクロ波プラズマ発生装置を消灯し、数時間程度経過した後、再度点灯を試みると、マイクロ波を投入してから始動するまでに、非常に時間を要することを見出した。そして、本発明者らはその原因について、再点灯時には、ガス流路内の初期電子の量が少なくなっているからであろうと考えるに至った。

本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、発生させるプラズマの汚染を低減しつつ、且つ、高電力を投入可能な装置を追加せずに、始動性を改善したマイクロ波プラズマ発生装置を提供することにある。また、本発明は、発生させるプラズマの汚染を低減しつつ、且つ、高電力を投入可能な装置を追加せずに、マイクロ波プラズマ発生装置の始動性を改善するプラズマ放電開始方法を提供することにある。

すなわち、本発明に係るマイクロ波プラズマ発生装置は、
誘電体基板と、
前記誘電体基板の第１面側に、第１方向に沿って設けられた線状導体と、
前記誘電体基板の第２面側に設けられたグランド導体と、
マイクロ波発振装置を接続するための接続部と、
紫外線を出射する紫外線光源と
を備え、
前記誘電体基板と前記グランド導体との間には、前記第１方向の一端側から他端側にガスを流すためのガス流路が形成されており、
前記ガス流路の前記他端側には、前記ガス流路を流れてきたガス、及び、前記ガス流路にて発生したプラズマを吹き出すための吹出口が形成されており、
前記紫外線光源は、紫外線が前記ガス流路内方向に出射されるように配置されていることを特徴とする。

プラズマ放電の開始には、気体中に初期電子が存在する必要がある。初期電子は、光電効果、熱電子放出や電界放出などにより供給される。本発明は、紫外線照射による光電効果を利用して初期電子を放電空間内に供給するものである。
本発明のマイクロ波プラズマ発生装置によれば、接続部から誘電体基板に入力されたマイクロ波は、線状導体とグランド導体との間を伝搬する。一方、紫外線光源は、紫外線がガス流路内方向に出射されるように配置されており、ガス流路内に初期電子が供給される。その結果、入力されたマイクロ波の電界が強くなくても、供給された初期電子によりガス流路内において放電が開始される。
なお、上述したように、仮に、ガス流路内の初期電子の量が少なくても紫外線によりガス流路内に初期電子が供給されるため、供給された初期電子によりガス流路内において放電が開始される。そのため、マイクロ波プラズマ発生装置を消灯し、数時間程度経過した後、再度点灯を試みた場合であっても、比較的短時間で放電が開始される。
このように、前記マイクロ波プラズマ発生装置によれば、放電の開始を容易とするために紫外線を用いているため、発生させるプラズマの汚染は極めて低減されている。また、紫外線の照射により放電の開始を容易としているため、放電の開始のためだけに必要な高電力を投入可能な装置（例えば、電源容量の大きいマイクロ波発振装置やスタータ回路装置）を追加することなく、始動性を改善することができる。

前記構成において、前記紫外線光源は、紫外線が少なくとも前記吹出口の一部を含む領域に照射されるように配置されていることが好ましい。

マイクロ波プラズマ発生装置においては、吹出口近傍においてマイクロ波の電界が強くなるように設計される場合が多い。そこで、マイクロ波の電界が強くなる箇所、すなわち、少なくとも吹出口の一部を含む領域に紫外線が照射されるように紫外線光源を配置すれば、より始動性を改善することができる。

前記構成において、前記紫外線光源は、前記誘電体基板の前記第２面上、又は、前記グランド導体の前記誘電体基板側の面上に配置されていることが好ましい。

前記紫外線光源が、前記誘電体基板の前記第２面上に配置されていると、前記誘電体基板として紫外線を透過しない材質を用いたとしても、紫外線を前記ガス流路内方向に出射させることが可能となる。また、前記紫外線光源が、前記グランド導体の前記誘電体基板側の面上に配置されていると、前記グランド導体として紫外線を透過しない材質を用いたとしても、紫外線を前記ガス流路内方向に出射させることが可能となる。

前記構成において、前記紫外線光源は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｏｄｅ）、又は、ＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）であることが好ましい。

前記紫外線光源がＬＥＤ、又は、ＬＤであると、小型で省電力な紫外線発生源として好適である。

前記構成において、前記誘電体基板には、配線パターンが設けられており、
前記ＬＥＤ、又は、前記ＬＤは、前記配線パターンに接続されていることが好ましい。

前記誘電体基板は、絶縁性である。そこで、前記誘電体基板に、配線パターンが設けられており、前記ＬＥＤ、又は、前記ＬＤが、前記配線パターンに接続されていると、紫外線を出射させるための電力を前記配線パターンを介して得ることが可能である。また、誘電体基板に配線パターンを設ければよいので、配線の引き回しが容易となる。

前記構成においては、前記ＬＥＤ、又は、前記ＬＤに対して並列に保護ダイオードが接続されていることが好ましい。前記ＬＥＤ、又は、前記ＬＤに対して並列に保護ダイオードが接続されていると、逆電圧を印加することになるようなマイクロ波が前記ＬＥＤ、又は、前記ＬＤの回路に混入した場合に、前記ＬＥＤ、又は、前記ＬＤに逆電圧が印加されて破損することを防止することができる。

前記構成において、前記紫外線光源は、発光ガスが封入された発光管であることも好ましい。

マイクロ波が前記発光管に投入されると、前記発光管内に放電が誘起され、発光ガスに応じた波長の紫外線が放出されることになる。従って、発光管から紫外線を出射させるための回路や電源を別途設けなくてもよくなる。

前記構成において、前記グランド導体は、板状であり、
前記グランド導体の前記誘電体基板側の面には、前記第１方向の一端側から他端側までにわたって溝部が形成されており、
前記ガス流路は、前記溝部と前記誘電体基板の前記第２面とにより形成されており、
前記溝部には、前記吹出口に近づくにつれて前記溝部の底面が前記誘電体基板に近づくように、傾斜部が形成されていることが好ましい。

前記構成によれば、グランド導体に設けられた溝部に傾斜部が形成されているため、吹出口に近づくにつれて線状導体とグランド導体との距離が近くなる。そのため、入力されたマイクロ波の電界は、吹出口に近づくにつれて強くなり、吹出口付近でプラズマを発生させることができる。
また、前記構成によれば、グランド導体に溝部を形成し、前記溝部と前記誘電体基板の前記第２面とにより取り囲まれた部分をガス流路としており、誘電体基板自体に溝部や穴は形成されておらず、平板状である。一般的に金属で形成されるグランド導体に加工（例えば、溝部の形成）を施す方が、セラミック等で形成される誘電体基板に加工を施すよりも容易である。従って、前記マイクロ波プラズマ発生装置を容易に製造することができる。

また、本発明に係るプラズマ放電開始方法は、
マイクロ波プラズマ発生装置のプラズマ放電開始方法であって、
前記マイクロ波プラズマ発生装置は、
誘電体基板と、
前記誘電体基板の第１面側に、第１方向に沿って設けられた線状導体と、
前記誘電体基板の第２面側に設けられたグランド導体と、
マイクロ波発振装置を接続するための接続部と
を備え、
前記誘電体基板と前記グランド導体との間には、前記第１方向の一端側から他端側にガスを流すためのガス流路が形成されており、
前記ガス流路の前記他端側には、前記ガス流路を流れてきたガス、及び、前記ガス流路にて発生したプラズマを吹き出すための吹出口が形成されており、
前記プラズマ放電開始方法は、前記吹出口の一部を含む領域に紫外線を照射する工程Ａを含むことを特徴とする。

本発明のプラズマ放電開始方法によれば、マイクロ波プラズマ発生装置の前記吹出口の一部を含む領域に紫外線を照射するため、少なくとも前記吹出口の一部を含む領域に初期電子が供給される。その結果、マイクロ波プラズマ発生装置に入力されたマイクロ波の電界が強くなくても、供給された初期電子により放電が開始される。
このように、前記プラズマ放電開始方法によれば、マイクロ波プラズマ発生装置での放電の開始を容易とするために紫外線を用いているため、発生させるプラズマの汚染は極めて低減されている。また、紫外線の照射により放電の開始を容易としているため、放電の開始のためだけに必要な高電力を投入可能な装置（例えば、電源容量の大きいマイクロ波発振装置やスタータ回路装置）を追加することなく、始動性を改善することができる。

前記構成において、前記工程Ａは、プラズマ放電を開始させる際に紫外線の照射を開始する工程Ａ−１と、プラズマ放電が開始された後に紫外線の照射を停止する工程Ａ−２とを含むことが好ましい。

前記構成によれば、プラズマ放電が開始された後に紫外線の照射を停止するため、紫外線を照射するための電力消費を抑制することができる。

本発明によれば、発生させるプラズマの汚染を低減しつつ、且つ、高電力を投入可能な装置を追加せずに、始動性を改善したマイクロ波プラズマ発生装置を提供することができる。また、本発明によれば、発生させるプラズマの汚染を低減しつつ、且つ、高電力を投入可能な装置を追加せずに、マイクロ波プラズマ発生装置の始動性を改善するプラズマ放電開始方法を提供することができる。

第１実施形態に係るマイクロ波プラズマ発生装置を模式的に示す斜視図である。 図１に示したマイクロ波プラズマ発生装置のＡ−Ａ断面図である。 図１に示したマイクロ波プラズマ発生装置のグランド導体の斜視図である。 （ａ）は、マイクロ波プラズマ発生装置をガス送出装置及びマイクロ波発振装置に接続した状態を模式的に示す図であり、（ｂ）は、マイクロ波プラズマ発生装置をマイクロ波発振装置に接続した状態を示す断面図である。 図１に示したマイクロ波プラズマ発生装置について、ＬＥＤの位置の理解を容易とするために、ＬＥＤ及び配線パターンを隠れ線で示した図である。 図１に示した誘電体基板の底面図である。 第２実施形態に係るマイクロ波プラズマ発生装置を模式的に示す斜視図である。 図７に示した誘電体基板の底面図である。 第３実施形態に係るマイクロ波プラズマ発生装置を模式的に示す断面図である。 第４実施形態に係るマイクロ波プラズマ発生装置を模式的に示す斜視図である。 図１０に示した誘電体基板の底面図である。 図１０に示したマイクロ波プラズマ発生装置のＢ−Ｂ断面図である。 本実施形態に係るプラズマ放電開始方法を説明するための図である。 従来のマイクロ波プラズマ発生装置を模式的に示す斜視図である。

以下、本実施形態に係るマイクロ波プラズマ発生装置（以下、「プラズマ発生装置」ともいう）について、図面を参酌しつつ、説明する。

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係るマイクロ波プラズマ発生装置を模式的に示す斜視図であり、図２は、図１に示したマイクロ波プラズマ発生装置のＡ−Ａ断面図であり、図３は、図１に示したマイクロ波プラズマ発生装置のグランド導体の斜視図である。図４（ａ）は、マイクロ波プラズマ発生装置をガス送出装置及びマイクロ波発振装置に接続した状態を模式的に示す図である。図４（ｂ）は、マイクロ波プラズマ発生装置をマイクロ波発振装置に接続した状態を示す断面図である。図５は、図１に示したマイクロ波プラズマ発生装置について、ＬＥＤの位置の理解を容易とするために、ＬＥＤ及び配線パターンを隠れ線で示した図である。図６は、図１に示した誘電体基板の底面図である。
図１に示すように、マイクロ波プラズマ発生装置１０（以下、「プラズマ発生装置１０」ともいう）は、誘電体基板１２と、線状導体１４と、グランド導体２０とを備える。

誘電体基板１２は、平板状である。つまり、誘電体基板１２は、溝部や穴の加工、傾斜加工がなされていない、厚みの薄い直方体である。なお、平板形状を大きく損なわない程度の加工（例えば、面取り）であれば、施されていても構わない。

誘電体基板１２は、誘電体損失を低減する観点から、比誘電率の低い材料で構成されていることが好ましい。前記材料の比誘電率は、１０以下であることが好ましい。前記材料の比誘電率の下限値としては、低いほど好ましいが、例えば、４以上等とすることができる。

誘電体基板１２の材質としては、特に限定されないが、比誘電率εの電線路における損失はεの平方根に比例するため、可能な限り誘電率の小さい材料が好ましい。耐久性の観点から、セラミックスが好ましい。前記セラミックスとしては、アルミナ、窒化アルミニウム、ステアタイト、等が挙げられる。アルミナ、窒化アルミニウム、ステアタイトは、比誘電率が比較的低い、且つ、比較的高い強度を有し、耐久性に優れる。従って、誘電体基板１２をアルミナ、窒化アルミニウム、又は、ステアタイトで構成すれば、誘電体損失をより低減することができ、単位電力当たりのプラズマの生成量をより多くすることができる。また、誘電体基板１２をより薄くしても破損のおそれを低減することができる。
さらに、誘電体基板１２は、上記誘電体の材料を母材として、電子生成を補助する物質を含有したものであってもよい。前記電子生成を補助する物質としては、銀、白金、銅、炭素（カーボン）、遷移金属化合物等が挙げられる。前記電子生成を補助する物質にマイクロ波電界が印加されることにより初期電子が生成され、放電空間に放出される。このことから始動性に有利に働かせる利点がある。
前記電子生成を補助する物質の含有量は、誘電体基板１２全体に対して（誘電体基板１２を１００重量％としたときに）、１重量％以下で含有することが好ましい。前記電子生成を補助する物質を含有させる場合、前記電子生成を補助する物質の含有量を１重量％以下とするのは、放電に伴い本材料が蒸発、飛散し、これが微粒子となってプラズマとともに吹き出し、照射対象物を汚染することから可能な限り低減する理由による。
また、前記電子生成を補助する物質を含有させる場合、含有量は、実験的に０．０５重量％以上とすることが好ましい。

線状導体１４は、誘電体基板１２の第１面１２ａ（図２では、上側の面）上に、第１方向（図２では、左右方向）に沿って設けられている。本明細書では、図２における左右方向が第１方向であることとして説明する。つまり、本明細書における「左右方向」は、本発明の「第１方向」に相当する。なお、本明細書では、第１方向を「長さ方向」、第１方向に対して直交する方向を、「幅方向」と説明する場合もある。

線状導体１４は、一定の幅を有しており、誘電体基板１２の一端（図２では、左端）から他端（図２では、右端）まで連続して形成されている。線状導体１４の幅は、一端から他端まで均一であっても構わないが、本第１実施形態のように、下側に配置されているグランド導体２０の溝部２２との距離に応じた幅とすることが好ましい。具体的に、本第１実施形態において、線状導体１４の幅は、下側に配置されているグランド導体２０に傾斜部３２が形成されていない箇所においては均一であり、傾斜部３２が形成されている箇所においては傾斜部３２の上面が線状導体１４に近づくにつれて狭くなる構成である。
第１実施形態では、線状導体１４とグランド導体２０との距離が変更されることに伴うインピーダンスの変化を、線状導体１４の幅を変更することにより吸収し、インピーダンスの整合を図っている。つまり、第１実施形態では、インピーダンスの整合を図るための別途の機構等を設けることなく、インピーダンスの整合を図ることができる。
インピーダンスは、線状導体１４のインダクタンスと線状導体１４とグランド導体２０間で形成される結合容量で割った値の平方根に比例する。接続部３４から吹出口３０までの間、インピーダンスの変化をなるべく小さくすれば、マイクロ波を効率よく吹出口３０まで伝送させることができる。
第１実施形態では、平板状に構成された誘電体基板１２の上に線状導体１４が設けられており、線状導体１４とグランド導体２０との配置関係を容易に決定することができる。このため、インダクタンス及び結合容量も算出しやすく、より簡単にインピーダンスの整合を図ることができ、インピーダンスの変化をなるべく小さくすることができる。第１実施形態に係る誘電体基板１２は、平板状であり、特段の加工を必要とせず自ずと高い精度を実現できる利点がある。

線状導体１４は、吹出口３０の直上において幅広となっている幅広部１６を有する。幅広部１６の第１方向の長さは、傾斜部３２の長さよりも短く設定されている。つまり、線状導体１４の線幅は、下側に配置されているグランド導体２０に傾斜部３２が形成されていない箇所においては均一であり、傾斜部３２が形成されている箇所においては傾斜部３２の上面が線状導体１４に近づくにつれて狭くなるが、吹出口３０の直上では、幅広となる。
プラズマ発生装置１０では、幅広部１６を有するため、幅方向に広い範囲でプラズマを発生させることができる。幅広部１６の幅は、特に制限されないが、幅方向に広い範囲でプラズマを発生させる観点からは、広くしてもよい。
幅広部１６の長さは、マイクロ波の波長の１／４以下であることが好ましい。幅広部１６の長さをマイクロ波の波長の１／４以下とすることにより、インピーダンス不整合による不利益を無視できる程度に小さくすることができる。なお、マイクロ波として周波数２．４５ＧＨｚを採用した場合、波長は約１２．２ｃｍ（真空中）であり、波長の１／４は、約３ｃｍである。また、誘電体を介する場合はそれよりも短い波長とすれば良い。

線状導体１４の材質としては、特に限定されないが、導電性の高いものが好ましく、例えば、銅、銀、アルミニウム、金を用いた化合物等が挙げられる。線状導体１４の一例として、例えば、片面に粘着加工が施されている銅箔、アルミニウム箔などの金属箔が挙げられる。
また、線状導体１４は、誘電体基板１２の表面に、銅等をメタライズしたもので構わない。なお、誘電体と銅等の接合においては、凸凹なく密着して接合されていることが好ましい。導体に高周波伝送を行う場合、表皮効果により導体表面に電流が流れ、伝送の経路が長くなるため、結果として損失が増加してしまうからである。

線状導体１４は、一端側においてマイクロ波発振装置４２に接続される。第１実施形態では、線状導体１４の一端側がマイクロ波発振装置４２に接続するための接続部３４となっている。接続部３４におけるマイクロ波発振装置４２と線状導体１４との接続方法については、電気的に接続されるのであれば特に制限されないが、例えば、半田による接続や、各種のコネクタ（例えば、同軸コネクタ等）を用いた接続が挙げられる。
図４（ｂ）は、同軸コネクタ４４を用いた接続例を示す図である。図４（ｂ）に示すように、本実施形態では、マイクロ波発振装置４２に接続された同軸コネクタ４４の内部導体４４ａが接続部３４で半田３４ａによりプラズマ発生装置１０の線状導体１４に接続されている。また、誘電体４４ｂを介して外側に位置する外部導体４４ｃがグランド導体２０と接触している。

マイクロ波発振装置４２から供給されるマイクロ波の周波数としては、特に制限されないが、２．４５ＧＨｚが好ましい。２．４５ＧＨｚ以外にも、３００ＭＨｚ〜３００ＧＨｚのマイクロ波、ＩＳＭバンド（Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｂａｎｄ）から選択して使用することができる。マイクロ波発振装置４２としては、従来公知のものを採用することができる。例えば、市販品を使用することができる。

グランド導体２０は、板状であり、誘電体基板１２の第２面１２ｂ（図２では、下側の面）側に設けられている。

図２に示すように、グランド導体２０の誘電体基板１２側の面には、第１方向（図２における左右方向）の一端側（図２では、左端側）から他端側（図２では、右端側）までにわたって溝部２２が形成されている。具体的に溝部２２は、図３に示すように、グランド導体２０の長さ方向の外周部２３ａ、２３ｂ以外の箇所を溝部としている。

誘電体基板１２とグランド導体２０とは、外周部２３ａ、２３ｂで接するように積層されている。溝部２２が形成されている部分、すなわち、溝部２２と誘電体基板１２の第２面１２ｂとの間には空間が形成されている。この空間により、一端側から他端側にガスを流すためのガス流路２５が形成されている。

図３に示すように、溝部２２の一端側には、幅方向の両端２カ所にガス流入口２４（２４ａ、２４ｂ）が設けられている。グランド導体２０の一端側外側面２６には、幅方向の両端２カ所に外側ガス流入口２８（２８ａ、２８ｂ）が設けられている。ガス流入口２４ａと外側ガス流入口２８ａとはＬ字状に連通しており、ガス流入口２４ｂと外側ガス流入口２８ｂとはＬ字状に連通している。

外側ガス流入口２８（２８ａ、２８ｂ）は、ガス送出装置４０（図４参照）に接続される。ガス送出装置４０からガスが送出されると、外側ガス流入口２８（２８ａ、２８ｂ）からガス流入口２４（２４ａ、２４ｂ）を介してガス流路２５に流入することとなる。

ガス流路２５の他端側には、ガス流路２５を流れてきたガス、及び、ガス流路２５にて発生したプラズマを吹き出すための吹出口３０が形成されている。第１実施形態では、溝部２２（ガス流路２５）の幅が、一端側から他端側まで均一とし、さらに、吹出口３０の幅も、溝部２２（ガス流路２５）の幅と同じとしている。これにより、ガス流路２５に流入したガスの流れが乱れることなく、吹出口３０から均等に流れ出ることとなる。なお、このことは本発明者らによるシミュレーションにより確認されている。
ただし、本発明においてはこの例に限定されず、吹出口３０の幅は、必要に応じて調整してもよい。例えば、ガス流路２５の他端側の幅と比較して吹出口３０の幅を狭くすれば、高圧力でプラズマを噴射することが可能となる。放電部分に合わせて吹出口３０の幅を狭くすることにより、高密度で均一なプラズマを生成することができる。また、ガス流路２５の他端側の幅と比較して吹出口３０の幅を広くすれば、噴射幅の広いプラズマを噴射することが可能となる。

ガス流路２５に供給するガス（ガス送出装置４０から送出されるガス）としては、プラズマ発生に好適である観点から、ヘリウム、アルゴン、ネオン等の希ガスが挙げられる。

溝部２２には、吹出口３０に近づくにつれて溝部２２の底面が誘電体基板１２に近づくように、傾斜部３２が形成されている。

接続部３４から誘電体基板１２に入力されたマイクロ波は、線状導体１４とグランド導体２０との間を伝搬する。プラズマ発生装置１０では、溝部２２に傾斜部３２が形成されているため、吹出口３０に近づくにつれて線状導体１４とグランド導体２０との距離が近くなる。
ここで、電界Ｅは、以下のように定義される。
Ｅ＝Ｖ／ｄ （Ｖ：印加電圧、ｄ：電極間の距離）
そのため、入力されたマイクロ波の電界は、吹出口３０に近づくにつれて強くなり、吹出口３０付近でプラズマを発生させる。そして、そのプラズマはガスの流れと共に吹出口３０から吹き出ることとなる。以上により、プラズマ発生装置１０は、プラズマを発生させることができる。
なお、この電界強度を一定にするためには、線状導体１４とグランド導体２０はもとより加工が困難である誘電体基板１２に対しても極めて高い製作寸法精度で製作することが要求される。本実施形態では、誘電体基板１２は、平板状であり、特段の加工を必要とせず自ずと高い精度を実現できる。

図５、図６に示すように、誘電体基板１２の第２面１２ｂ上には、ＬＥＤ５２が設けられている。ＬＥＤ５２は、本発明の紫外線光源に相当する。ＬＥＤ５２は、紫外線を出射可能であり、設計に応じて３６０ｎｍ〜４０５ｎｍの範囲内の少なくとも一部の波長の紫外線を出射できるものであればよい。ＬＥＤ５２としては、従来公知のＬＥＤ（ＬＥＤ素子）を採用することができる。

ＬＥＤ５２は、誘電体基板１２の第２面１２ｂ上に設けられているため、紫外線はガス流路２５内方向に出射される。特に、ＬＥＤ５２は、紫外線が少なくとも吹出口３０の一部を含む領域に照射されるように配置されていることが好ましい。例えば、ＬＥＤ５２として配光角度の広いＬＥＤを採用すれば、紫外線を、吹出口３０の一部を含む領域に照射することができる。また、例えば、ＬＥＤ５２の出射面の方向（出射面に対して垂直方向）が吹出口３０の方向となるようにＬＥＤ５２を配置すれば、紫外線を、吹出口３０の一部を含む領域に照射することができる。
ＬＥＤ５２は、マイクロ波の影響を受けないようにする観点からは、なるべく、線状導体１４から離れた位置に配置することが好ましい。

誘電体基板１２の第２面１２ｂ上には、配線パターン５４が設けられている。配線パターン５４は、第１方向の一端から他端方向に延設された２つの直線状のパターンであり、一端５４ａは、図示しない電源（ＬＥＤ用電源）に接続され、他端５４ｂは、ＬＥＤ５２と電気的に接続されている。
ＬＥＤ５２への電力の供給は、プラズマ放電を開始させる際（プラズマ放電を開始させる直前）に開始し、プラズマ放電が開始された後に停止する構成としてもよい。

プラズマ発生装置１０では、ＬＥＤ５２が、誘電体基板１２の第２面１２ｂ上に配置されているため、誘電体基板１２として紫外線を透過しない材質を用いたとしても、紫外線をガス流路２５内方向に出射させることが可能となる。

配線パターン５４の材質としては、特に限定されないが、線状導体１４と同様のものを用いることができる。誘電体基板１２は、絶縁性である。そこで、本実施形態では、誘電体基板１２に、配線パターン５４を設け、ＬＥＤ５２が、配線パターン５４に電気的に接続されている構成とした。これにより、紫外線を出射させるための電力を配線パターン５４を介して得ることが可能である。また、誘電体基板１２に配線パターン５４を設ければよいので、ＬＥＤ５２に電力を供するための配線の引き回しが容易となる。

プラズマ発生装置１０においては、接続部３４から誘電体基板１２に入力されたマイクロ波は、線状導体１４とグランド導体２０との間を伝搬する。一方、ＬＥＤ５２は、紫外線がガス流路２５内方向に出射されるように配置されており、ガス流路２５内に初期電子が供給される。その結果、入力されたマイクロ波の電界が強くなくても、供給された初期電子によりガス流路内において放電が開始される。
なお、仮に、ガス流路２５内の初期電子の量が少なくても紫外線によりガス流路２５内に初期電子が供給されるため、供給された初期電子によりガス流路２５内において放電が開始される。そのため、プラズマ発生装置１０を消灯し、数時間程度経過した後、再度点灯を試みた場合であっても、比較的短時間で放電が開始される。
このように、プラズマ発生装置１０によれば、放電の開始を容易とするために紫外線を用いているため、発生させるプラズマの汚染は極めて低減されている。また、紫外線の照射により放電の開始を容易としているため、放電の開始のためだけに必要な高電力を投入可能な装置（例えば、電源容量の大きいマイクロ波発振装置やスタータ回路装置）を追加することなく、始動性を改善することができる。
特に、プラズマ発生装置１０においては、マイクロ波の電界が強くなる箇所、すなわち、吹出口３０の一部を含む領域に紫外線が照射されるようにＬＥＤ５２を配置している。これにより始動性を改善することができる。

プラズマ発生装置１０においては、グランド導体２０に溝部２２を形成し、溝部２２と誘電体基板１２の第２面１２ｂとにより取り囲まれた部分をガス流路２５としており、誘電体基板１２自体に溝や穴は形成されておらず、平板状である。一般的に金属で形成されるグランド導体２０に加工（第１実施形態では溝部２２の形成）を施す方が、セラミック等で形成される誘電体基板１２に加工を施すよりも容易である。従って、プラズマ発生装置１０は、容易に製造することができる。
またプラズマ発生装置１０においては、誘電体基板１２が平板状であるため、薄型とすることができる。その結果、誘電体損失を極力低減することができ、単位電力当たりのプラズマの生成量を多くすることができ、効率よくプラズマを発生させることが可能となる。
さらに、プラズマ発生装置１０においては、誘電体基板１２が平板状であるため、寸法精度が良好な誘電体基板を製造することができる。誘電体基板の厚みに誤差がある場合、マイクロ波の伝送インピーダンスの不整合による転送の反射が生じるとともに、電磁波として空間に放射され、人体への安全性等に問題が生じるおそれがある。しかしながら、プラズマ発生装置１０においては、誘電体基板１２が平板状であり、寸法精度が良好であるため、マイクロ波の伝送インピーダンスの不整合を極力低減することができる。

第１実施形態では、誘電体基板１２の第２面１２ｂ上にＬＥＤ５２を配置する場合について説明した。しかしながら、本発明において紫外線光源の位置は、この例に限定されず、グランド導体の誘電体基板側の面上に配置されていてもよい。この場合、グランド導体は、電気を通す材質であるため、グランド導体とＬＥＤのカソード側とを接続し、アノード側のみ別途の配線を設けて、ＬＥＤに電力を供給する構成とすればよい。

第１実施形態では、溝部２２（ガス流路２５）の幅が、一端側から他端側まで均一としたが、本発明はこの例に限定されない。溝部（ガス流路）の幅は、一端側から他端側まで均一でなくてもよい。例えば、溝部（ガス流路）の幅は、一端側から他端側向かうにつれて狭くなる構成であってもよい。また、溝部（ガス流路）の幅は、一端側から他端側向かうにつれて広くなる構成であってもよい。この場合、ガス流入口は、例えば、幅方向の中心に配置させればよい。

第１実施形態では、外側ガス流入口２８が一端側外側面２６に設けられている場合について説明したが、本発明において外側ガス流入口２８の位置は、この例に限定されない。本発明において、外側ガス流入口は、例えば、グランド導体の裏面に設けられていてもよい。

第１実施形態では、ガス流入口２４を溝部２２に設ける場合について説明したが、本発明においてガス流入口の位置は、この例に限定されない。本発明において、ガス流入口は、ガス流路の一端側に外部からガスを流入させることができる位置に配置されていればよく、例えば、グランド導体の一端側側面に設けられていてもよい。

プラズマ発生装置１０の大きさは、特に制限されないが、一例として下記のようにすることができる。
誘電体基板１２の外形寸法：幅４０ｍｍ、長さ５０ｍｍ、厚さ０．２ｍｍ
線状導体１４の外形寸法：一端側の幅５．３ｍｍ、他端側の幅１．９ｍｍ、長さ５０ｍｍ、厚さ３５μｍ
グランド導体２０の外形寸法：幅４０ｍｍ、長さ５０ｍｍ、厚さ１２ｍｍ
ガス流路２５の概略寸法：幅３０ｍｍ、長さ４５ｍｍ、厚さ（傾斜部３２以外）１ｍｍ
傾斜部３２の幅３０ｍｍ、長さ１０ｍｍ
吹出口３０の寸法：開口幅３０ｍｍ、開口高さ０．３ｍｍ

以上、第１実施形態に係るプラズマ発生装置１０について説明した。

［第２実施形態］
以下、第２実施形態に係るプラズマ発生装置６０について説明する。第２実施形態に係るプラズマ発生装置６０は、配線パターンの形状や配線パターンに接続されている電気部材が一部異なる点で、プラズマ発生装置１０と異なり、その他の点で共通する。そこで、以下では、異なる点について主に説明し、共通する点については、説明を省略又は簡単にすることとする。また、第１実施形態に係るプラズマ発生装置１０と共通する構成については、同一の符号を付することとする。

図７は、第２実施形態に係るマイクロ波プラズマ発生装置を模式的に示す斜視図である。電気部材等の位置の理解を容易とするために、図７中、電気部材（ＬＥＤ、ダイオード、抵抗等）及び配線パターンについては隠れ線で示している。図８は、図７に示した誘電体基板の底面図である。
図７、図８に示すように、プラズマ発生装置６０は、誘電体基板１２と、線状導体１４と、グランド導体２０とを備える。

図７、図８に示すように、誘電体基板１２の第２面１２ｂ上には、ＬＥＤ５２が設けられている。

誘電体基板１２の第２面１２ｂ上には、配線パターン６４が設けられている。配線パターン６４は、ＬＥＤ５２と抵抗６６とが直列に接続された配線パターンである。配線パターン６４のうちの一部は、線状導体１４に近接している。配線パターン６４のうちの一部が線状導体１４に近接しているため、マイクロ波による電磁誘導により配線パターン６４に電流を流すことができる。これにより、ＬＥＤ５２に電力を供給するための電源を接続しなくても、ＬＥＤ５２に電力を供給することができ、紫外線を出射させることが可能となる。
なお、ＬＥＤの配線パターンを適切に配置すれば、プラズマ放電の開始前にはＬＥＤを点灯させ、プラズマ放電の開始後はＬＥＤを自動的に消灯させる、または、プラズマ放電の開始後はＬＥＤの消費電力を抑制することができる。プラズマ放電の開始前は高い電力が投入されており、この出力により電磁誘導が働くが、プラズマ放電開始後は電力を下げることで、ＬＥＤ側への電磁誘導力が低下し、ＬＥＤは自動的に消灯、あるいはＬＥＤの消費電力が低減される。

配線パターン６４には、ＬＥＤ５２に対して並列に保護ダイオード６８が接続されている。具体的に、ＬＥＤ５２のカソード側に保護ダイオード６８のアノード、ＬＥＤ５２のアノード側に保護ダイオード６８のカソードが接続されている。ＬＥＤ５２に対して並列に保護ダイオード６８が接続されているため、逆電圧を印加することになるようなマイクロ波がＬＥＤ５２の回路に混入した場合に、ＬＥＤ５２に逆電圧が印加されて破損することを防止することができる。

以上、第２実施形態に係るプラズマ発生装置６０について説明した。

［第３実施形態］
以下、第３実施形態に係るプラズマ発生装置７０について説明する。第３実施形態に係るプラズマ発生装置７０は、ＬＥＤの配置位置が異なる点、及び、誘電体基板に配線パターンが形成されていない点で、プラズマ発生装置１０と異なり、その他の点で共通する。そこで、以下では、異なる点について主に説明し、共通する点については、説明を省略又は簡単にすることとする。また、第１実施形態に係るプラズマ発生装置１０と共通する構成については、同一の符号を付することとする。

図９は、第３実施形態に係るマイクロ波プラズマ発生装置を模式的に示す断面図である。
図９に示すように、プラズマ発生装置７０は、誘電体基板１２と、線状導体１４と、グランド導体２０とを備える。

グランド導体２０には貫通孔２１が設けられており、貫通孔２１には発光面がガス流路２５方向となるようにＬＥＤ７２がはめ込まれている。ＬＥＤ７２の上面（発光面）は、グランド導体２０の誘電体基板１２側の面（溝部２２の上面）と面一であるか、又は、グランド導体２０の誘電体基板１２側の面（溝部２２の上面）よりも下側であることが好ましい。このような構成であると、ガス流路２５を流れるガスやガス流路２５にて発生したプラズマの流れが遮られることを防止できる。また、グランド導体２０は、一般的に金属で形成されるため、グランド導体２０に貫通孔２１を形成する加工を施す方が、セラミック等で形成される誘電体基板１２に加工を施すよりも容易である。

貫通孔２１の位置（ＬＥＤ７２の配置位置）は、特に制限されないが、マイクロ波の影響を受けないようにする観点からは、なるべく、線状導体１４から離れた位置に配置することが好ましい。ＬＥＤ７２は、紫外線が少なくとも吹出口３０の一部を含む領域に照射されるように配置されていることが好ましい。

グランド導体２０は、電気を通す材質であるため、グランド導体２０とＬＥＤ７２のカソード側とを接続し、アノード側のみ別途の配線を設けて、ＬＥＤ７２に電力を供給する。このように、グランド導体２０側にＬＥＤを配置した場合、グランド導体２０をＬＥＤへの電力供給のための配線と共通にすることができる。

ＬＥＤ７２としては、上述したＬＥＤ５２と同様のものを用いることができる。

上述の実施形態においては、貫通孔２１に紫外線を透過可能な窓を設置してもよい。この場合、ＬＥＤ７２から出射される紫外線は、ＬＥＤ７２の上面に位置する前記窓を透過し、ガス流路２５内に到達する。

上述した実施形態では、グランド導体２０に貫通孔２１を設け、貫通孔２１にＬＥＤ７２を配置する場合について説明したが、グランド導体２０ではなく、誘電体基板１２に貫通孔を設け、前記貫通孔にＬＥＤを設けることとしてもよい。

以上、第３実施形態に係るプラズマ発生装置７０について説明した。

上述した実施形態では、本発明に係る紫外線光源がＬＥＤである場合について説明した。しかしながら、上述した実施形態においては、ＬＥＤの代わりにＬＤを採用してもよい。ＬＤとしては、紫外線を出射可能であり、設計に応じて３６０ｎｍ〜４０５ｎｍの範囲内の少なくとも一部の波長の紫外線を出射できるものであればよい。前記ＬＤとしては、従来公知のＬＤ（ＬＤ素子）を採用することができる。紫外線光源としてＬＥＤやＬＤを用いれば、小型で省電力な紫外線発生源として好適である。

［第４実施形態］
以下、第４実施形態に係るプラズマ発生装置８０について説明する。
第４実施形態に係るプラズマ発生装置８０は、ＬＥＤの代わりに発光ガスが封入された発光管を用いた点、及び、誘電体基板に配線パターンが形成されていない点で、プラズマ発生装置１０と異なり、その他の点で共通する。そこで、以下では、異なる点について主に説明し、共通する点については、説明を省略又は簡単にすることとする。また、第１実施形態に係るプラズマ発生装置１０と共通する構成については、同一の符号を付することとする。

図１０は、第４実施形態に係るマイクロ波プラズマ発生装置を模式的に示す斜視図である。図１０では、発光管の位置の理解を容易とするために、発光管を隠れ線で示している。図１１は、図１０に示した誘電体基板の底面図である。図１２は、図１０に示したマイクロ波プラズマ発生装置のＢ−Ｂ断面図である。
図１０〜図１２に示すように、プラズマ発生装置８０は、誘電体基板１２と、線状導体１４と、グランド導体２０とを備える。

図１０、図１１に示すように、誘電体基板１２の第２面１２ｂ上には、紫外線光源としての発光管８２が設けられている。発光管８２にマイクロ波が投入されると、発光管８２内に放電が誘起され、封入されている発光ガスに応じた波長の紫外線が放射される。

発光管８２には、発光ガスが封入されている。前記発光ガスとしては、前記マイクロ波により放電が誘起され、紫外線を放射するものであれば特に限定されない。前記発光ガスとしては、例えば、アルゴン、キセノン、ネオンなどの希ガスが挙げられる。前記発光ガスとして、前記希ガスに加え、窒素、ヘリウム等が一種以上含まれていてもよい。

発光管８２の内部には、ジルコニウム（Ｚｒ）やチタン（Ｔｉ）などの金属部材からなるゲッター材がさらに封入されていてもよい。前記ゲッター材としては、例えばＳＡＥＳ社の「ＳＴＨＧＳ／ＷＩＲＥ／ＮＩ／０．６−３００（Ｃｏｄｅ ＳＥ１０１４）（ゲッター「Ｓｔ１０１−５０５」）」を好適に用いることができる。
発光管８２の内部には、ペニング効果を得る目的でさらに水銀が封入されていてもよい。係る水銀はごく微量で足り、例えば５×１０^−３ｍｇ／ｍｍ^３程度である。

発光管８２の形状としては、内部が密閉された管状であれば、その形状は限定されないが、本実施形態のように、両端が封止された円管状であることが好ましい。

発光管８２の材質としては、紫外線を透過する材質であることが好ましく、例えば、石英ガラス等が挙げられる。

発光管８２は、線状導体１４の近傍に配置されている。本実施形態では、発光管８２の長軸が線状導体１４の延設方向と平行となるように、且つ、なるべく線状導体１４に近い位置に配置されている。
なお、放電管を適切に配置すれば、プラズマ放電の開始前には放電管を点灯させ、プラズマ放電の開始後は放電管を自動的に消灯させることができる。プラズマ放電の開始前は高い電力が投入されており、この出力により電磁誘導が働くが、プラズマ放電開始後は電力を下げることで、放電管は自動的に消灯する。このため発光管の寿命維持の上でも有利である。

プラズマ発生装置８０によれば、マイクロ波が発光管８２に投入されると、発光管８２内に放電が誘起され、発光ガスに応じた波長の紫外線が放出されることになる。従って、発光管８２から紫外線を出射させるための回路（例えば、上述した配線パターン５４）や電源を別途設けなくてもよい。

上述した実施形態では、発光管８２の長軸が線状導体１４の延設方向と平行となるように配置した。しかしながら、本発明において発光管の配置はこの例に限定されず、発光管８２の長軸がグランド導体２０の面の法線方向と一致するように配置してもよい。この場合、グランド導体２０又は誘電体基板１２に、貫通孔又は凹部を設け、発光管８２の一端、又は、両端を固定することとしてもよい。

以上、第４実施形態に係るプラズマ発生装置８０について説明した。

上述した実施形態では、紫外線光源が誘電体基板の第２面上に配置されている場合、グランド導体の誘電体基板側の面上に配置されている場合、誘電体基板に設けられた貫通孔に配置されている場合、グランド導体に設けられた貫通孔に配置されている場合について説明した。しかしながら、本発明において紫外線光源の位置は、これらに限定されない。
例えば、誘電体基板を、紫外線を透過する材質で構成し、誘電体基板の第１面上に紫外線光源を配置してもよい。この場合、紫外線光源の発光面を前記第１面と対向させて配置する。これにより、紫外線光源からの紫外線は誘電体基板を透過してガス流路内方向に出射されることになる。紫外線を透過する材質としては、例えば、石英が挙げられる。なお、本明細書において、紫外線を透過する材質で誘電体基板を構成する場合における、「紫外線を透過する」とは、始動性が改善できる程度に、紫外線が透過することを意味する。具体的に、波長２５４ｎｍの光の透過率が０．１％以上であることをいう。透過率を０．１％以上としたのは、この程度の透過率を有すれば、始動性の改善に寄与できるからである。

本発明における線状導体の線幅は、マイクロ波が好適に伝送されるように適宜設計されるが、特に限定されない。上述した実施形態では、線状導体１４の線幅が、下側に配置されているグランド導体２０に傾斜部３２が形成されていない箇所においては均一であり、傾斜部３２が形成されている箇所においては傾斜部３２の上面が線状導体１４に近づくにつれて狭くなり、吹出口３０の直上では、幅広となる場合について説明したが、例えば、線幅は一定であってもよい。

上述した実施形態では、グランド導体に傾斜部が形成されている場合について説明した。しかしながら、本発明においては、誘電体基板とグランド導体との間に、ガス流路が形成されていればよく、グランド導体に傾斜部が設けられていなくてもよい。

上述した実施形態では、グランド導体、及び、誘電体基板は、いずれも平板状である場合について説明した。しかしながら、本発明においては、誘電体基板とグランド導体との間に、ガス流路が形成されていればよく、グランド導体、及び、誘電体基板の形状は特に限定されない。

なお、第２実施形態〜第４実施形態に係るプラズマ発生装置６０、７０、８０は、上記で説明した効果に加えて、第１実施形態に係るプラズマ発生装置１０と同様の効果も奏する。

次に、本実施形態に係るプラズマ放電開始方法について、説明する。

図１３は、本実施形態に係るプラズマ放電開始方法を説明するための図である。
本実施形態に係るプラズマ放電開始方法は、紫外線光源を備えていないプラズマ発生装置９０と、紫外線照射装置１００とを用いる。

プラズマ発生装置９０は、紫外線光源としてのＬＥＤを備えていない点、及び、配線パターンを備えていない点以外は、プラズマ発生装置１０と同様の構成である。

本実施形態に係るプラズマ放電開始方法においては、プラズマ放電が開始されていないプラズマ発生装置９０に対して、プラズマ発生装置９０の外部から、吹出口３０の少なくとも一部を含む領域に紫外線を照射する（工程Ａ）。紫外線の照射は、プラズマ発生装置９０の外部から、紫外線照射装置１００を用いて行う。紫外線照射装置１００としては、紫外線を出射可能であり、設計に応じて３６０ｎｍ〜４０５ｎｍの範囲内の少なくとも一部の波長の紫外線を出射できるものであればよい。紫外線照射装置１００としては、従来公知の紫外線照射装置を採用することができる。

本実施形態に係るプラズマ放電開始方法によれば、プラズマ発生装置９０の吹出口３０の一部を含む領域に紫外線を照射するため、少なくとも吹出口３０の一部を含む領域に初期電子が供給される。その結果、プラズマ発生装置９０に入力されたマイクロ波の電界が強くなくても、供給された初期電子により放電が開始される。
このように、本実施形態に係るプラズマ放電開始方法によれば、マイクロ波プラズマ発生装置での放電の開始を容易とするために紫外線を用いているため、発生させるプラズマの汚染は極めて低減されている。また、紫外線の照射により放電の開始を容易としているため、放電の開始のためだけに必要な高電力を投入可能な装置（例えば、電源容量の大きいマイクロ波発振装置やスタータ回路装置）を追加することなく、始動性を改善することができる。

本実施形態に係るプラズマ放電開始方法においては、紫外線の照射は、常時行われていることとしてもよく、所定の期間のみ行うこととしてもよい。

前記プラズマ放電開始方法において、紫外線の照射を所定の期間のみ行う構成とする場合、紫外線を照射する工程Ａは、プラズマ放電を開始させる際に紫外線の照射を開始する工程Ａ−１と、プラズマ放電が開始された後に紫外線の照射を停止する工程Ａ−２とを含む構成とすることが好ましい。前記構成によれば、プラズマ放電が開始された後に紫外線の照射を停止するため、紫外線を照射するための電力消費を抑制することができる。
紫外線の照射の開始、及び、停止は、オペレーターにより行うこととすることができる。具体的には、プラズマ放電が開始されていないプラズマ発生装置９０に対して、マイクロ波発振装置を操作してマイクロ波を投入するとともに、紫外線照射装置１００を操作して紫外線を照射を開始する。目視、または、マイクロ波発振装置の消費電力等によりプラズマ放電が確認されれば、紫外線照射装置１００を操作して紫外線を照射を停止する。また、予め紫外線照射時間を定めておき、プラズマ放電の開始時に照射時間の計測を開始するとともに、紫外線照射装置１００による紫外線照射を開始し、所定の期間が経過すると、紫外線照射を停止することとしてもよい。

プラズマ発生装置９０の大きさは、特に制限されないが、一例として下記のようにすることができる。
誘電体基板１２の外形寸法：幅４０ｍｍ、長さ５０ｍｍ、厚さ０．２ｍｍ
線状導体１４の外形寸法：一端側の幅５．３ｍｍ、他端側の幅１．９ｍｍ、長さ５０ｍｍ、厚さ３５μｍ
グランド導体２０の外形寸法：幅４０ｍｍ、長さ５０ｍｍ、厚さ１２ｍｍ
ガス流路２５の概略寸法：幅３０ｍｍ、長さ４５ｍｍ、厚さ（傾斜部３２以外）１ｍｍ
傾斜部３２の幅３０ｍｍ、長さ１０ｍｍ
吹出口３０の寸法：開口幅３０ｍｍ、開口高さ０．３ｍｍ

上記寸法サイズを採用し、誘電体基板１２の材質としてアルミナ、線状導体１４の材質として銅を主材料とした導電性材料、グランド導体２０の材質として銅を採用したプラズマ発生装置（以下、「実施例１に係るプラズマ発生装置」ともいう）に、２．４５ＧＨｚのマイクロ波を入力し、ヘリウムガスを流してプラズマを発生させる試験を行った。
紫外線光源として、３７５ｎｍの紫外線を出射するＬＥＤ（日亜化学製：ＮＳＨＵ５９１Ａ）を使用し、吹出口３０に紫外線を照射した。放電開始に必要な電力の比較を表１に示す。
表１より新品のプラズマ発生装置（一度もプラズマを発生させていないプラズマ発生装置：表１で初回点灯時と記載）を用いた場合、紫外線照射を行うと、放電開始の電力が１／２〜１／５になることがわかった。また、放電開始に必要な電力は初回点灯時に比べて、再点灯時の方が小さくなることが経験上、分かっている。再点灯時においても、紫外線照射を行った場合には、始動性改善の効果が認められることが分かった。なお、「再点灯時」とは、過去１回以上、プラズマを発生させたことのあるプラズマ発生装置を用いた点灯のことをいう。

以上、本実施形態に係るプラズマ放電開始方法について説明した。

上述した実施形態では、グランド導体に傾斜部が形成されているプラズマ発生装置９０を用いる場合について説明したが、本発明に係るプラズマ放電開始方法に用いるプラズマ発生装置は、誘電体基板とグランド導体との間に、ガス流路が形成されていればよく、グランド導体に傾斜部が設けられていなくてもよい。

上述した実施形態では、グランド導体、及び、誘電体基板がいずれも平板状であるプラズマ発生装置９０を用いる場合について説明したが、本発明に係るプラズマ放電開始方法に用いるプラズマ発生装置は、誘電体基板とグランド導体との間に、ガス流路が形成されていればよく、グランド導体、及び、誘電体基板の形状は特に限定されない。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述した例に限定されるものではなく、本発明の構成を充足する範囲内で、適宜設計変更を行うことが可能である。

１０、６０、７０、８０、９０ マイクロ波プラズマ発生装置（プラズマ発生装置）
１２ 誘電体基板
１２ａ 第１面
１２ｂ 第２面
１４、 線状導体
１６ 幅広部
２０ グランド導体
２２ 溝部
２３ａ、２３ｂ 外周部
２４ ガス流入口
２５ ガス流路
３０ 吹出口
３２ 傾斜部
３４ 接続部
４０ ガス送出装置
４２ マイクロ波発振装置
５２、７２ ＬＥＤ
５４、６４ 配線パターン
６６ 抵抗
６８ 保護ダイオード

Claims (10)

1. 誘電体基板と、
   前記誘電体基板の第１面側に、第１方向に沿って設けられた線状導体と、
   前記誘電体基板の第２面側に設けられたグランド導体と、
   マイクロ波発振装置を接続するための接続部と、
   紫外線を出射する紫外線光源と
   を備え、
   前記誘電体基板と前記グランド導体との間には、前記第１方向の一端側から他端側にガスを流すためのガス流路が形成されており、
   前記ガス流路の前記他端側には、前記ガス流路を流れてきたガス、及び、前記ガス流路にて発生したプラズマを吹き出すための吹出口が形成されており、
   前記紫外線光源は、紫外線が前記ガス流路内方向に出射されるように配置されていることを特徴とするマイクロ波プラズマ発生装置。
2. 前記紫外線光源は、紫外線が少なくとも前記吹出口の一部を含む領域に照射されるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ波プラズマ発生装置。
3. 前記紫外線光源は、前記誘電体基板の前記第２面上、又は、前記グランド導体の前記誘電体基板側の面上に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のマイクロ波プラズマ発生装置。
4. 前記紫外線光源は、ＬＥＤ、又は、ＬＤであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載のマイクロ波プラズマ発生装置。
5. 前記誘電体基板には、配線パターンが設けられており、
   前記ＬＥＤ、又は、前記ＬＤは、前記配線パターンに接続されていることを特徴とする請求項４に記載のマイクロ波プラズマ発生装置。
6. 前記ＬＥＤ、又は、前記ＬＤに対して並列に保護ダイオードが接続されていることを特徴とする請求項４又は５に記載のマイクロ波プラズマ発生装置。
7. 前記紫外線光源は、発光ガスが封入された発光管であることを特徴とする請求項１又は２に記載のマイクロ波プラズマ発生装置。
8. 前記グランド導体は、板状であり、
   前記グランド導体の前記誘電体基板側の面には、前記第１方向の一端側から他端側までにわたって溝部が形成されており、
   前記ガス流路は、前記溝部と前記誘電体基板の前記第２面とにより形成されており、
   前記溝部には、前記吹出口に近づくにつれて前記溝部の底面が前記誘電体基板に近づくように、傾斜部が形成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１に記載のマイクロ波プラズマ発生装置。
9. マイクロ波プラズマ発生装置のプラズマ放電開始方法であって、
   前記マイクロ波プラズマ発生装置は、
   誘電体基板と、
   前記誘電体基板の第１面側に、第１方向に沿って設けられた線状導体と、
   前記誘電体基板の第２面側に設けられたグランド導体と、
   マイクロ波発振装置を接続するための接続部と
   を備え、
   前記誘電体基板と前記グランド導体との間には、前記第１方向の一端側から他端側にガスを流すためのガス流路が形成されており、
   前記ガス流路の前記他端側には、前記ガス流路を流れてきたガス、及び、前記ガス流路にて発生したプラズマを吹き出すための吹出口が形成されており、
   前記プラズマ放電開始方法は、前記吹出口の一部を含む領域に紫外線を照射する工程Ａを含むことを特徴とするプラズマ放電開始方法。
10. 前記工程Ａは、プラズマ放電を開始させる際に紫外線の照射を開始する工程Ａ−１と、プラズマ放電が開始された後に紫外線の照射を停止する工程Ａ−２とを含むことを特徴とする請求項９に記載のプラズマ放電開始方法。

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