JP6263175B2 - Surface wave applicator for plasma generation - Google Patents
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Description
本発明は、プラズマ生成用の表面波アプリケータと、表面波プラズマ生成用の装置および方法に関する。 The present invention relates to a surface wave applicator for generating plasma and an apparatus and method for generating surface wave plasma.
表面波プラズマは高周波プラズマ（ＨＦ、すなわち、１ＭＨｚ以下〜ＧＨｚ以上の間の周波数におけるもの［１］）の一種であり、プラズマは、プラズマと接触する誘電体の管に沿って伝播する電磁波（特に無線周波数またはマイクロ波）によって持続される。 Surface wave plasma is a type of high-frequency plasma (HF, that is, at a frequency between 1 MHz and GHz [1]), and the plasma is an electromagnetic wave that propagates along a dielectric tube in contact with the plasma (particularly, Sustained by radio frequency or microwave).
Ｍ．Ｍｏｉｓａｎらの論説［２］はこの分野における詳細な文献レビューを提供している。 M.M. An article by Moisan et al. [2] provides a detailed literature review in this area.
状況に応じて、プラズマは誘電体の管の外側もしくは内側、または、管の内側および外側の両者に発生させることができる。 Depending on the situation, the plasma can be generated outside or inside the dielectric tube, or both inside and outside the tube.
この技術においては、プラズマおよび誘電体の管が、伝播領域に沿ってプラズマを発生させるマイクロ波の伝播媒体を構成する。 In this technique, plasma and dielectric tubes constitute a microwave propagation medium that generates plasma along the propagation region.
マイクロ波の電磁界は、電磁界の強さが誘電体の管とプラズマとの間の界面において最大になるので、表面場と呼称される。 The microwave electromagnetic field is referred to as a surface field because the strength of the electromagnetic field is maximized at the interface between the dielectric tube and the plasma.
一般的に、表面波プラズマは、低圧力の場合を除いて、静的な磁界が欠如している場合に生成される。低圧においては、軸方向の磁界（すなわち管の方向における磁界）を印加して、プラズマの半径方向の閉じ込めを改善し、および／または、電子サイクロトロン共鳴におけるプラズマの励起を生成することができる。 In general, surface wave plasma is generated when a static magnetic field is lacking, except at low pressures. At low pressure, an axial magnetic field (ie, a magnetic field in the direction of the tube) can be applied to improve the radial confinement of the plasma and / or generate excitation of the plasma in electron cyclotron resonance.
一般的に、図１に模式的に示すように、表面波プラズマは、投射間隙フィールドアプリケータから発生する表面電磁波によって、誘電体の管内に生成される。 In general, as schematically shown in FIG. 1, surface wave plasma is generated in a dielectric tube by surface electromagnetic waves generated from a projection gap field applicator.
図１は、プラズマ４を封じ込める誘電体の管３の半分の断面図を示す。 FIG. 1 shows a cross-sectional view of a half of a dielectric tube 3 that contains a plasma 4.
軸Ｘは管３の回転軸である。 The axis X is the rotation axis of the tube 3.
この形態においては、管の回りに、誘電体の管３にそれぞれ平行および垂直な主面を有する導電性の要素２ａ、２ｂが配置される。 In this configuration, conductive elements 2a, 2b having principal surfaces parallel and perpendicular to the dielectric tube 3 are arranged around the tube.
さらに、要素２ａおよび２ｂは、その幅が数ｍｍの程度である間隙Ｇから離れている。 Furthermore, the elements 2a and 2b are separated from the gap G whose width is on the order of several mm.
間隙Ｇから表面電磁波Ｗが発生する。 A surface electromagnetic wave W is generated from the gap G.
導電要素２ａおよび２ｂの表面においては、電界は専ら半径方向の成分、すなわち、図１の場合には、導電要素２ａの表面に垂直な、そして導電要素２ｂの厚さに垂直な成分を呈する。 At the surface of the conductive elements 2a and 2b, the electric field presents exclusively a radial component, ie in the case of FIG. 1, a component perpendicular to the surface of the conductive element 2a and perpendicular to the thickness of the conductive element 2b.
従って、電磁波Ｗは、間隙に垂直な方向に伝播し、（誘電体の管１の軸Ｘに垂直な）間隙Ｇの軸の両側において本質的に対称である（電磁波Ｗ１およびＷ２）。 Thus, the electromagnetic wave W propagates in a direction perpendicular to the gap and is essentially symmetrical on both sides of the axis of the gap G (perpendicular to the axis X of the dielectric tube 1) (electromagnetic waves W1 and W2).
表面電磁波が誘電体の管内において投射されるのを可能にする別のいくつかの装置またはアプリケータがすでに提案されている。 Several other devices or applicators have already been proposed that allow surface electromagnetic waves to be projected in a dielectric tube.
これらの装置においては、誘電体の管は、マイクロ波の電界を管に印加できるようにするボックス（この場合アプリケータは「サーファトロン（ｓｕｒｆａｔｒｏｎ）」と呼称される）または導波管（この場合アプリケータは「サーファガイド（ｓｕｒｆａｇｕｉｄｅ）」と呼称される）を貫通しており、このマイクロ波の電界がプラズマを生成し、そのプラズマに沿ってマイクロ波が伝播し得るであろう。 In these devices, the dielectric tube is a box (in this case the applicator is called a “surfatron”) or a waveguide (in this case) that allows a microwave electric field to be applied to the tube. The applicator penetrates the so-called “surfaguide”), and this microwave electric field will generate a plasma, along which the microwave may propagate.
図２Ａはサーファトロンの例を示し、図２Ｂはサーファガイドの例を示す。この２つの図は［３］から抜き出したものである。 FIG. 2A shows an example of a Surfertron, and FIG. 2B shows an example of a Surfer guide. These two figures are extracted from [3].
図２Ａのサーファトロンは、導電性の壁面２ｂによって閉止された円筒形のボックスである。 The surfertron of FIG. 2A is a cylindrical box closed by a conductive wall surface 2b.
壁面２ｂに垂直な誘電体の管３は、その全長にわたって、軸方向の導電性帯材２ａを有する。 The dielectric tube 3 perpendicular to the wall surface 2b has an axial conductive strip 2a over its entire length.
管３は円筒形のボックスの内部に配置され、管３の端部と導電性壁面２ａとの間に間隙Ｇが設けられる。 The tube 3 is disposed inside a cylindrical box, and a gap G is provided between the end of the tube 3 and the conductive wall surface 2a.
電磁パワーの導入が、参照符号Ｐによって模式的に示される。 The introduction of electromagnetic power is schematically indicated by the reference symbol P.
図２Ｂのサーファガイドは導波管ＧＯを含み、誘電体の管３がその導波管ＧＯを垂直に貫通し、導波管の壁面と管との間に投射間隙Ｇが設けられる。 The surfer guide of FIG. 2B includes a waveguide GO, and a dielectric tube 3 penetrates the waveguide GO vertically, and a projection gap G is provided between the wall surface of the waveguide and the tube.
これらの装置は、大抵、方位対称の表面波（モードｍ＝０）を投射することが可能であり、それら自体のインピーダンス整合手段（サーファトロンの場合）、または独立の手段（サーファガイドの場合）のいずれかを有する。 These devices are usually capable of projecting azimuthally symmetric surface waves (mode m = 0), their own impedance matching means (in the case of Surfertron) or independent means (in the case of Surfer Guide) Have one of the following.
最も一般的には、図１に示すように、表面波は間隙に関して対称である。 Most commonly, as shown in FIG. 1, surface waves are symmetric with respect to the gap.
図３は、プラズマ４の電界の半径方向および軸方向の成分の誘電体の管３の外側に向く変化（媒体Ａは、例えば、空気または誘電体からなる）を、管３の軸Ｚを始点とする半径方向の距離ｒの関数として示す。 FIG. 3 shows the change in the radial and axial components of the electric field of the plasma 4 towards the outside of the dielectric tube 3 (medium A for example made of air or dielectric), starting from the axis Z of the tube 3. As a function of the radial distance r.
縦軸は、電磁波の電気成分の強さを、相対的な単位で示している。 The vertical axis indicates the strength of the electric component of the electromagnetic wave in relative units.
図３において、電磁波の電気成分の軸方向成分（点線）は、プラズマ４から外側の媒体Ａに連続しているのに対して、電界の半径方向成分（実線）は、誘電体の管３において著しく不連続であることが観察される。 In FIG. 3, the axial component (dotted line) of the electric component of the electromagnetic wave is continuous from the plasma 4 to the outer medium A, whereas the radial component (solid line) of the electric field is in the dielectric tube 3. A significant discontinuity is observed.
しかし、現在の装置はいくつかの欠点を有する。 However, current devices have several drawbacks.
第１に、ほとんどの表面波アプリケータ（投射器（ｌａｕｎｃｈｅｒ）とも呼称される）は、設計および製造がきわめて複雑で、従ってコストが相対的に高い。 First, most surface wave applicators (also called projectors) are very complex to design and manufacture, and are therefore relatively expensive.
他方、図２Ａおよび２Ｂから分かるように、これらのすべてのアプリケータは、通常用いられる誘電体の管の直径（これは普通１ｃｍの程度である）に比べて大幅に大きな体積を有する。 On the other hand, as can be seen from FIGS. 2A and 2B, all these applicators have a much larger volume than the diameter of the dielectric tube normally used (which is usually on the order of 1 cm).
この体積は、特に複数の放電が想定される場合には、非常に問題である。 This volume is very problematic, especially when multiple discharges are envisaged.
これらの装置のインピーダンス整合システムもコストが掛かり、かつ体積が大きい。 The impedance matching systems for these devices are also costly and large in volume.
さらに、ほとんどアプリケータにおいては、反射器のような補助装置がない場合、プラズマは投射間隙の両側において（上流波および下流波によって）生成される。 Furthermore, in most applicators, plasma is generated (by upstream and downstream waves) on both sides of the projection gap in the absence of auxiliary devices such as reflectors.
しかし、一般的には、これらの方向の一方向においてのみプラズマの生成が必要とされるのであって、その結果、多くの場合、（倍数２までの）電力損失が生じ、従って非常に好ましくないエネルギー収支がもたらされる。 In general, however, plasma generation is required only in one of these directions, which often results in power loss (up to a multiple of 2) and is therefore highly undesirable. Energy balance is brought about.
最後に、特定のいくつかの装置は、（サーファガイドの場合のように）所与の周波数に適しており、他の装置は、同じ構成の場合には、限られた周波数範囲をカバーし得るだけである。 Finally, some specific devices are suitable for a given frequency (as in the case of a surfer guide) and other devices may cover a limited frequency range with the same configuration Only.
しかし、表面波プラズマに使用し得る周波数範囲は、（無線周波数（ｒａｄｉｏ−ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ：ＲＦ）範囲を始点とする）１ＭＨｚ未満から１０ＧＨｚを超えるマイクロ波の範囲まで及ぶので、さらに幅が広いのである。 However, the frequency range that can be used for the surface wave plasma extends from less than 1 MHz to more than 10 GHz (starting with the radio-frequency (RF) range), so it is even wider.
本発明の一目的は、上記の欠点を修復し得る表面波アプリケータを提案することにある。 One object of the present invention is to propose a surface wave applicator that can repair the above-mentioned drawbacks.
本発明によれば、プラズマ生成用の表面波アプリケータであって、
− 中心のコア体と、その中心コア体を囲繞し、かつ環状の電磁波伝播容積によって中心コア体から分離される管状の外側の導体とから構成される導電性の同軸アセンブリと、
− 前記同軸アセンブリの端部において前記環状の電磁波伝播容積の中に挿入される誘電体の管であり、アプリケータの射出面を超えて、前記管の外径の少なくとも２倍に等しい長さにわたって延び出る誘電体の管であって、その挿入および延び出しは、次のような態様において行われる、すなわち、その内壁および／または外壁がプラズマガスと接触している前記誘電体の管の部分に沿って表面波プラズマを生成するために、同軸アセンブリ内において伝播する電磁波が、前記管の縦方向において前記誘電体の管の切断面の中に導入されるような態様において行われる、誘電体の管と、
を含む表面波アプリケータが提案される。
According to the present invention, a surface wave applicator for plasma generation comprising:
A conductive coaxial assembly comprised of a central core body and a tubular outer conductor surrounding the central core body and separated from the central core body by an annular electromagnetic wave propagation volume;
A dielectric tube inserted into the annular electromagnetic wave propagation volume at the end of the coaxial assembly, over a length equal to at least twice the outer diameter of the tube beyond the exit surface of the applicator An extending dielectric tube, which is inserted and extended in the following manner, i.e. in the portion of the dielectric tube whose inner and / or outer wall is in contact with the plasma gas. In a manner such that an electromagnetic wave propagating in a coaxial assembly is introduced into the cut surface of the dielectric tube in the longitudinal direction of the tube to generate a surface wave plasma along the dielectric Tube,
A surface wave applicator is proposed.
一実施形態によれば、中心コア体の端部と、同軸アセンブリの外側の導体の端部とが共面である。 According to one embodiment, the end of the central core body and the end of the outer conductor of the coaxial assembly are coplanar.
別の実施形態によれば、外側の導体が、中心コア体の端面を超えて、誘電体の管を少なくとも部分的に囲繞する。 According to another embodiment, the outer conductor at least partially surrounds the dielectric tube beyond the end face of the central core body.
さらに別の実施形態によれば、中心コア体が、外側の導体の端面を超えて、誘電体の管の内部容積を少なくとも部分的に占拠する。 According to yet another embodiment, the central core body occupies at least partially the interior volume of the dielectric tube beyond the end face of the outer conductor.
特別に有利な方式として、同軸アセンブリがインピーダンス整合装置をも備える。 In a particularly advantageous manner, the coaxial assembly also comprises an impedance matching device.
本装置の有利な一実施形態によれば、同軸アセンブリの中に挿入される誘電体の管の長さが、プラズマのインピーダンスと、同軸アセンブリの特性インピーダンスとの間のインピーダンス整合をもたらすように選択される。 According to an advantageous embodiment of the device, the length of the dielectric tube inserted into the coaxial assembly is selected to provide an impedance match between the impedance of the plasma and the characteristic impedance of the coaxial assembly. Is done.
さらに、同軸アセンブリは、中心コア体の内部、および／または外側の導体内に供給される冷却流体を循環させる回路を含むことができる。 Further, the coaxial assembly can include circuitry that circulates cooling fluid supplied within the central core body and / or within the outer conductor.
他方、誘電体の管は、前記管の内部容積内および／または前記管の厚さの内部において冷却流体を循環させる回路を含むことができる。 On the other hand, the dielectric tube may include a circuit for circulating a cooling fluid within the interior volume of the tube and / or within the thickness of the tube.
一実施形態によれば、アプリケータが、さらに、アプリケータの軸に平行な磁化方向を有する円筒形の永久磁石であって、中心コア体の端部に配置される永久磁石を含む。 According to one embodiment, the applicator further comprises a cylindrical permanent magnet having a magnetization direction parallel to the axis of the applicator, the permanent magnet being arranged at the end of the central core body.
さらに別の実施形態によれば、アプリケータが、さらに、
− アプリケータの軸に平行な磁化方向を有する円筒形の永久磁石であって、中心コア体の端部に配置される永久磁石と、
− アプリケータの軸に平行であり、かつ前記中心の円筒形の磁石の磁化と一致する磁化方向を有する少なくとも１つの環状の永久磁石であって、外側の導体の端部の回りに配置される永久磁石と、
を含み、
前記２つの磁石の磁化は、アプリケータの端部から離れた領域において、前記アプリケータによって生成されるマイクロ波電界との電子サイクロトロン共鳴カップリングを提供することが可能な磁界を形成するように選択され、
前記環状の磁石の外半径および磁化は、前記２つの磁石によって生成される磁力線が、電子サイクロトロン共鳴カップリング領域を、アプリケータの軸にほぼ平行な方向に貫通するようにも選択される。
According to yet another embodiment, the applicator further comprises:
A cylindrical permanent magnet having a magnetization direction parallel to the axis of the applicator, the permanent magnet being arranged at the end of the central core body;
-At least one annular permanent magnet parallel to the axis of the applicator and having a magnetization direction coinciding with the magnetization of the central cylindrical magnet, arranged around the end of the outer conductor With permanent magnets,
Including
The magnetizations of the two magnets are selected to form a magnetic field that can provide electron cyclotron resonance coupling with the microwave electric field generated by the applicator in a region away from the end of the applicator. And
The outer radius and magnetization of the annular magnet is also selected so that the magnetic field lines generated by the two magnets penetrate the electron cyclotron resonance coupling region in a direction substantially parallel to the applicator axis.
一実施形態によれば、アプリケータが、誘電体の管の回りに同心に延びる誘電体材料製の閉じ込め管を含み、この閉じ込め管は、同軸アセンブリの外側の導電体に埋め込まれる。 According to one embodiment, the applicator includes a confinement tube made of a dielectric material that extends concentrically around the dielectric tube, which is embedded in a conductor outside the coaxial assembly.
本発明の別の目的は、プラズマガスを封じ込める封入容器と、少なくとも１つの上記のアプリケータとを含む表面波プラズマ生成装置に関する。この装置においては、アプリケータの射出面を超えて延び出る誘電体の管の内壁および／または外壁の一部分が、プラズマガスと接触している。 Another object of the present invention relates to a surface wave plasma generating apparatus including a sealed container for containing plasma gas and at least one applicator. In this device, a portion of the inner and / or outer wall of the dielectric tube that extends beyond the exit surface of the applicator is in contact with the plasma gas.
一実施形態によれば、誘電体の管が、シールされて、プラズマガスを封じ込める前記の封入容器を構成する。 According to one embodiment, a dielectric tube is sealed to constitute the enclosure for containing plasma gas.
一変形態様によれば、誘電体の管が封入容器の内側に配置される。 According to one variant, a dielectric tube is arranged inside the enclosure.
本発明の一実施形態によれば、封入容器が、誘電体材料製の閉じ込め管であって、誘電体の管の回りに同心に延びる閉じ込め管を含み、この閉じ込め管は、アプリケータの同軸アセンブリの外側の導電体に埋め込まれる。 According to one embodiment of the present invention, the enclosure includes a confinement tube made of a dielectric material, the confinement tube extending concentrically around the dielectric tube, the confinement tube comprising a coaxial assembly of the applicator. Embedded in the outer conductor.
前記閉じ込めの誘電体の埋め込みの深さを（２ｋ＋１）λ／４に等しくすると、特に有利である。ここで、ｋは整数、λは、同軸アセンブリの中に挿入される誘電体の管の内部に伝播する電磁波の波長である。この波長λは、式λ＝λ０／ε１／２で与えられる。式中のλ０は真空または空気中において伝播する電磁波の波長であり、εは、真空の誘電率に対する閉じ込め管の誘電体材料の相対的な誘電率である。 It is particularly advantageous if the embedding depth of the confining dielectric is equal to (2k + 1) λ / 4. Where k is an integer and λ is the wavelength of the electromagnetic wave propagating inside a dielectric tube inserted into the coaxial assembly. This wavelength λ is given by the equation λ = λ 0 / ε 1/2 . Λ 0 in the equation is the wavelength of the electromagnetic wave propagating in vacuum or air, and ε is the relative dielectric constant of the confinement tube dielectric material relative to the dielectric constant of the vacuum.
誘電体の管は、同軸アセンブリに対して反対側のその端部において開放型とすることができる。その場合、プラズマガスは管の内壁および外壁に接触している。 The dielectric tube may be open at its end opposite the coaxial assembly. In that case, the plasma gas is in contact with the inner and outer walls of the tube.
代わりの方式として、誘電体の管を、同軸アセンブリに対して反対側のその端部において閉止することができる。その場合、プラズマガスは、管の外壁のみに接触する。 As an alternative, the dielectric tube can be closed at its end opposite to the coaxial assembly. In that case, the plasma gas contacts only the outer wall of the tube.
別の変形態様によれば、誘電体の管を、同軸アセンブリに対して反対側のその端部において閉止することができる。その場合、前記管の内部は真空にされるか、あるいは、誘電体の材料（固体または流体）で充満される。 According to another variant, the dielectric tube can be closed at its end opposite to the coaxial assembly. In that case, the inside of the tube is evacuated or filled with a dielectric material (solid or fluid).
さらに、封入容器は、プラズマガスを封入容器の中に導入する装置と、プラズマガスを封入容器の内部から外部に送り出すためのポンプ装置とを含むことができる。 Further, the enclosure can include a device for introducing plasma gas into the enclosure and a pump device for sending the plasma gas from the inside of the enclosure to the outside.
特定の一実施形態によれば、中心コア体が、プラズマガスを封入容器の中に導入するためのダクトを含む。 According to one particular embodiment, the central core body includes a duct for introducing plasma gas into the enclosure.
封入容器内部のプラズマガスの圧力は、電子サイクロトロン共鳴を提供するのに適した磁界が印加される場合、１３３Ｐａ未満であることが望ましい。 The pressure of the plasma gas inside the enclosure is desirably less than 133 Pa when a magnetic field suitable for providing electron cyclotron resonance is applied.
最後に、さらに別の目的は、その内壁および／または外壁がプラズマガスと接触している誘電体の管に沿って表面波プラズマを生成する方法に関する。この方法は、
− 中心のコア体と、その中心コア体を囲繞し、かつ電磁波伝播用の環状の容積によって中心コア体から分離される外側の導体とから構成される導電性の同軸アセンブリ内において電磁波を伝播させるステップと、
− 前記電磁波を、前記管の縦方向において前記誘電体の管の切断面の中に導入するステップであって、前記誘電体の管は、前記同軸アセンブリの端部において、環状の電磁波伝播容積の中に挿入され、かつ、同軸アセンブリの射出面を超えて、前記管の外径の少なくとも２倍に等しい長さにわたって延び出る、ステップと、
を含むことを特徴とする。
Finally, yet another object relates to a method for generating a surface wave plasma along a dielectric tube whose inner and / or outer walls are in contact with a plasma gas. This method
-Propagating electromagnetic waves in a conductive coaxial assembly consisting of a central core body and an outer conductor surrounding the central core body and separated from the central core body by an annular volume for electromagnetic wave propagation Steps,
-Introducing the electromagnetic wave into the cut surface of the dielectric tube in the longitudinal direction of the tube, the dielectric tube having an annular electromagnetic wave propagation volume at the end of the coaxial assembly; Inserted into and extending beyond the exit surface of the coaxial assembly for a length equal to at least twice the outer diameter of the tube;
It is characterized by including.
この方法の一実施形態によれば、電磁波がマイクロ波である。 According to one embodiment of this method, the electromagnetic wave is a microwave.
任意選択で、プラズマガスの圧力を１３３Ｐａ未満とし、プラズマを電子サイクロトロン共鳴によって生成する。 Optionally, the pressure of the plasma gas is less than 133 Pa and the plasma is generated by electron cyclotron resonance.
この方法の別の実施形態によれば、電磁波が無線周波数の電波である。 According to another embodiment of the method, the electromagnetic waves are radio frequency radio waves.
同軸アセンブリを、そのアセンブリ内部に冷却流体を循環させることによって冷却することが有利である。 It is advantageous to cool the coaxial assembly by circulating a cooling fluid within the assembly.
誘電体の管を、その誘電体の管内部に誘電体の冷却流体を循環させることによって冷却することが可能である。 The dielectric tube can be cooled by circulating a dielectric cooling fluid within the dielectric tube.
本発明の他の特徴および利点は、添付の図面を参照して記述される以下の詳細説明から明らかになるであろう。 Other features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description, which is described with reference to the accompanying drawings.
図４は、本発明によるプラズマ生成用の表面波アプリケータ１の模式的な概略図である。 FIG. 4 is a schematic diagram of a surface wave applicator 1 for plasma generation according to the present invention.
上記アプリケータは、中心のコア体２０と、その中心コア体２０を囲繞し、かつ電磁波Ｗ伝播用の環状の容積２２によって中心コア体から分離される管状の外側の導体２１とから構成される導電性の同軸アセンブリ２を含む。 The applicator includes a central core body 20 and a tubular outer conductor 21 that surrounds the central core body 20 and is separated from the central core body by an annular volume 22 for electromagnetic wave W propagation. A conductive coaxial assembly 2 is included.
このような同軸アセンブリ２はそれ自体周知されており、当業者はその設計を理解している。 Such a coaxial assembly 2 is known per se and the person skilled in the art understands its design.
さらに、同軸アセンブリ２の端部において、誘電体の管３が、電磁波伝播用の環状の容積２２の中に挿入され、アプリケ―タの射出面を超えて延び出ている。 Further, at the end of the coaxial assembly 2, a dielectric tube 3 is inserted into an annular volume 22 for electromagnetic wave propagation and extends beyond the exit surface of the applicator.
アプリケ―タの射出面と称するのは、同軸アセンブリ２と、プラズマガスを封じ込める容積との間の界面であり、この射出面は、アプリケータと、電磁波によって前記プラズマガスから生成されるプラズマとの間の境界を構成する。 The exit surface of the applicator is the interface between the coaxial assembly 2 and the volume that contains the plasma gas, which exit surface is the applicator and the plasma generated from the plasma gas by electromagnetic waves. Configure the boundary between them.
従って、誘電体の管は、環状の容積２２の中に挿入される第１部分と、アプリケータの射出面を超えて延び出る第２部分とを含む。この場合、誘電体の管の内壁および／または外壁がプラズマガスと接触することが可能である。 Thus, the dielectric tube includes a first portion that is inserted into the annular volume 22 and a second portion that extends beyond the exit surface of the applicator. In this case, the inner wall and / or the outer wall of the dielectric tube can be in contact with the plasma gas.
プラズマを発生させるため、プラズマガスを管３と接触させる。この場合、プラズマガスを、適用用途に応じて、その管の内側および／または外側に、あるいは管の両側に存在させることができる。この方式の内の若干の例を以下に詳述する。 Plasma gas is brought into contact with the tube 3 to generate plasma. In this case, the plasma gas can be present inside and / or outside the tube or on both sides of the tube, depending on the application. Some examples of this scheme are described in detail below.
管３は、電磁波を顕著な損失なく伝播するのに適した媒体である任意の誘電体材料から作製できる。 The tube 3 can be made from any dielectric material that is a suitable medium for propagating electromagnetic waves without significant loss.
管３を、シリカ（ＳｉＯ２）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、または窒化アルミニウム（ＡｌＮ）製とすることでき、それが望ましいが、本発明はこれらの材料に限定されるわけではない。 The tube 3 can be made of silica (SiO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), or aluminum nitride (AlN), which is desirable, but the invention is not limited to these materials.
管３は、一般的に円形断面を有し、縦方向Ｘに延びている。 The tube 3 has a generally circular cross section and extends in the longitudinal direction X.
管３の半径は、通常１ｃｍの程度であるが、これは、適用用途および運転条件に応じて、数ｍｍ〜数ｃｍの範囲を含む。 The radius of the tube 3 is usually on the order of 1 cm, but this includes a range of several mm to several cm, depending on the application and operating conditions.
表面波プラズマを用いるいくつかの装置の場合がそうであるが、誘電体の管３の直径は、アプリケータの射出面を超えて、漸進的変化を呈することができる。 As is the case with some devices using surface wave plasma, the diameter of the dielectric tube 3 can exhibit a gradual change beyond the exit surface of the applicator.
管３の厚さは一般的に１ｍｍの程度である。 The thickness of the tube 3 is generally about 1 mm.
同軸アセンブリの中に挿入される管３の部分の厚さは、管３が、環状容積２２の全幅を実質的に占拠するように選択される。 The thickness of the portion of the tube 3 inserted into the coaxial assembly is selected such that the tube 3 substantially occupies the entire width of the annular volume 22.
管と環状容積との間の結合のプラズマガスに対するシールを、任意の適切な手段によって設けることが有利である。 It is advantageous to provide a seal against the plasma gas of the coupling between the tube and the annular volume by any suitable means.
管の長さは、意図する用途に応じて選択される。 The length of the tube is selected depending on the intended use.
通常、管３の長さは、同軸アプリケータの直径（１ｃｍの程度である）より大きく、適用用途に応じて、５ｃｍの程度から１ｍの程度に達する可能性がある長さを有する。 Typically, the length of the tube 3 is larger than the diameter of the coaxial applicator (on the order of 1 cm) and has a length that can reach the order of 5 cm to 1 m depending on the application.
アプリケータの射出面を超えて延び出る管３の部分の長さは、プラズマの発生の所要長さに合致することが有利である。 Advantageously, the length of the portion of the tube 3 that extends beyond the applicator's exit surface matches the required length of plasma generation.
アプリケータの射出面を超えて延び出る部分の長さは、本質的に管のその部分の長さに沿ってプラズマを生成するように、管３の外径の２倍以上になるように選択される。 The length of the part extending beyond the exit surface of the applicator is selected to be more than twice the outer diameter of the tube 3 so as to produce a plasma essentially along the length of that part of the tube Is done.
そうでない場合、すなわち、管が射出面を超えて、短い距離だけ、つまり典型的には管の外径より短い距離しか延び出ていない場合には、表面波を作り出すことなく、プラズマは、直接アプリケータの射出口において生成される。これは、本発明が考慮しない状況に対応する。上記の場合は、アプリケータの射出面にプラズマのシートが形成されるのである。 Otherwise, i.e., if the tube extends beyond the exit surface by a short distance, i.e. typically less than the outer diameter of the tube, the plasma is directly generated without creating surface waves. Generated at the applicator outlet. This corresponds to a situation not considered by the present invention. In the above case, a plasma sheet is formed on the exit surface of the applicator.
以下に見られるように、管３は、同軸アセンブリ２に対して反対側のその端部３３において開放型とすることができるが、代わりの方式として、管３をこの端部３３において閉止することも可能である。 As will be seen below, the tube 3 can be open at its end 33 opposite to the coaxial assembly 2, but as an alternative, the tube 3 is closed at this end 33. Is also possible.
同軸アセンブリ２の環状容積２２内を伝播する電磁波Ｗは、その管の縦方向Ｘにおいて誘電体の管３の切断面に導入され、その管の厚さの内部を縦方向に伝播する。 The electromagnetic wave W propagating in the annular volume 22 of the coaxial assembly 2 is introduced into the cut surface of the dielectric tube 3 in the longitudinal direction X of the tube, and propagates in the longitudinal direction within the thickness of the tube.
装置の同軸部分においては、電磁波は、ＴＥＭモード（ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｍｏｄｅ）、すなわち、電界が純粋に半径方向であるモードにおいて伝播する。 In the coaxial part of the device, the electromagnetic waves propagate in a TEM mode (transverse electromagnetic mode), i.e. a mode in which the electric field is purely radial.
アプリケータ１の射出面Ｙにおいては、中心コア体および外側の導体の金属表面に対する法線が、半径方向から軸方向、すなわち軸Ｘに平行な方向に方向転換する。 On the exit surface Y of the applicator 1, the normal to the metal surface of the central core body and the outer conductor changes from the radial direction to the axial direction, that is, the direction parallel to the axis X.
その結果、（半径方向成分に加えて）軸方向の電界成分が出現し、これは、表面波を投射するのに非常に好ましい状況を構成する（この表面波は、アプリケータの射出面を超える誘電体の管に沿って、軸方向成分および半径方向成分の両者（図３参照）を含む）。 As a result, an axial electric field component appears (in addition to the radial component), which constitutes a very favorable situation for projecting surface waves (which surpasses the exit surface of the applicator). Along the dielectric tube, including both axial and radial components (see FIG. 3)).
アプリケータおよびプラズマガスの構成に応じて、射出面は、中心コア体２０および／または外側の導体２１の端部を画定する平面から構成でき、その場合、中心コア体および／または外側の導体２１はプラズマガスと接触している。 Depending on the configuration of the applicator and the plasma gas, the exit surface can consist of a plane that defines the end of the central core body 20 and / or the outer conductor 21, in which case the central core body and / or the outer conductor 21. Is in contact with the plasma gas.
図４に示す実施形態においては、中心コア体２０および外側の導体２１の端部は共面になっており、前記の射出面Ｙを構成する。 In the embodiment shown in FIG. 4, the end portions of the central core body 20 and the outer conductor 21 are coplanar and constitute the emission surface Y.
しかし、以下に見られるように、中心コア体２０および外側の導体２１の端部は必ずしも共面ではない。 However, as will be seen below, the ends of the central core body 20 and the outer conductor 21 are not necessarily coplanar.
この場合、アプリケータの射出面は、プラズマガスが誘電体の管３の内側および／または外側のいずれに存在しているかに応じて、プラズマガスと接触している同軸アセンブリの部分の端部を画定する平面として定義される。 In this case, the exit surface of the applicator will end the end of the portion of the coaxial assembly that is in contact with the plasma gas, depending on whether the plasma gas is present inside and / or outside the dielectric tube 3. Defined as a defining plane.
従って、図５に示す実施形態においては、プラズマガスは、誘電体の管３の内側に閉じ込められ、外側の導体２１は、中心コア体２０を超えて延びている。 Thus, in the embodiment shown in FIG. 5, the plasma gas is confined inside the dielectric tube 3 and the outer conductor 21 extends beyond the central core body 20.
この場合、アプリケータの射出面Ｙは、外側の導体２１の端部の位置がどこにあっても、中心コア体２０の端面に合致している。 In this case, the exit surface Y of the applicator matches the end surface of the central core body 20 regardless of the position of the end portion of the outer conductor 21.
逆に、図６に示す実施形態においては、プラズマガスは、誘電体の管３の外側の封入容器の中に閉じ込められている。この場合、外側の導体は、その封入容器の壁面と同一平面になっており、中心コア体２０は、外側の導体２１を超えて延び出ている。 Conversely, in the embodiment shown in FIG. 6, the plasma gas is confined in an enclosure outside the dielectric tube 3. In this case, the outer conductor is flush with the wall surface of the enclosure, and the central core body 20 extends beyond the outer conductor 21.
この場合、アプリケータの射出面Ｙは、中心コア体２０の端部の位置がどこにあっても、外側の導体２１の端部および封入容器の壁面の平面に合致する。 In this case, the exit surface Y of the applicator matches the end of the outer conductor 21 and the plane of the wall surface of the enclosure, wherever the end of the central core body 20 is located.
アプリケータの射出面Ｙにおける金属表面に対する法線の方向転換によって、軸方向の電界成分が発生し、これは、表面波（この表面波は軸方向成分および半径方向成分の両者を含む）を、アプリケータの射出面Ｙを超えて誘電体の管３の切断面内に投射するのに非常に好ましい状況を構成する。 The direction change of the normal to the metal surface at the exit surface Y of the applicator generates an axial electric field component, which is a surface wave (which includes both an axial component and a radial component), This constitutes a very favorable situation for projecting beyond the exit surface Y of the applicator and into the cut surface of the dielectric tube 3.
従って、本発明は、電磁波が、誘電体の管に対する接線方向から誘電体の管の中に投射される既存技術とは異なって、電磁波を管の縦方向に投射して、誘電体の管の切断面の中に導入される電磁波を出発点とすることを提案するのである。 Therefore, the present invention differs from existing technology in which electromagnetic waves are projected into a dielectric tube from a tangential direction with respect to the dielectric tube. It proposes that the electromagnetic wave introduced into the cut surface be the starting point.
従って、インピーダンスが完全に整合しているとすると、入射するすべての電磁パワーが導入され、続いて、誘電体の管の内部を伝播するので、システムの有効性が大幅に改善される。 Thus, assuming that the impedances are perfectly matched, all incident electromagnetic power is introduced and subsequently propagates through the dielectric tube, greatly improving system effectiveness.
最適のインピーダンス整合を得るために、インピーダンス整合装置−当業者にはそれ自体既知の装置である−を、同軸アセンブリ内に、プラズマにできるだけ近接して配置することが望ましい。 In order to obtain optimal impedance matching, it is desirable to place an impedance matching device—a device known per se to those skilled in the art—in the coaxial assembly as close as possible to the plasma.
一例として、図７は、プラズマのインピーダンスＺｐと、同軸アセンブリの特性インピーダンスＺｃとの間のインピーダンス整合が、１／４波インピーダンス変成器（ｑｕａｒｔｅｒ−ｗａｖｅ ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）Ｚｉによって得られる例を示す。この場合、
Ｚｉ ２＝ＺｃＺｐ
である。
As an example, FIG. 7 shows an example where impedance matching between the plasma impedance Z p and the characteristic impedance Z c of the coaxial assembly is obtained by a quarter-wave impedance transformer Z i . Show. in this case,
Z i 2 = Z c Z p
It is.
この場合、誘電体の管３を、誘電体内における１／４波長（λ／４）に等しい長さだけ同軸アセンブリの中に導入しなければならない。 In this case, the dielectric tube 3 must be introduced into the coaxial assembly by a length equal to a quarter wavelength (λ / 4) in the dielectric.
さらに一般的には、当業者は、所与の同軸構造と、所与の負荷インピーダンスとの間のインピーダンス整合手段を決定できる。 More generally, one skilled in the art can determine an impedance matching means between a given coaxial structure and a given load impedance.
本発明を実施するため、無線周波数（ＲＦ）およびマイクロ波の範囲を含む周波数範囲内の電磁波が使用可能である。 To implement the present invention, electromagnetic waves within a frequency range including radio frequency (RF) and microwave ranges can be used.
非常に幅広いこの範囲内において、ＩＳＭ（「工業用、科学用および医療用（ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ、ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ ａｎｄ ｍｅｄｉｃａｌ）」の頭字語）周波数、特に、ＲＦ範囲用の１３．５６ＭＨｚ、２７．１２ＭＨｚまたは４０．６８ＭＨｚ、および、マイクロ波範囲用の４３３ＭＨｚ、２．４５ＧＨｚまたは５．８０ＧＨｚのような周波数を使用できる。 Within this very wide range, ISM (an acronym for “industrial, scientific and medical”) frequencies, in particular 13.56 MHz, 27.12 MHz or 40.68 MHz for the RF range. And frequencies such as 433 MHz, 2.45 GHz or 5.80 GHz for the microwave range can be used.
当然のことながら、上記のリストは制限的なものではなく、当業者は、ＲＦの範囲内（すなわち１〜１００ＭＨｚ）またはマイクロ波の範囲内（すなわち１００ＭＨｚ〜１０ＧＨｚ）の任意の他の周波数を、本発明の範囲から逸脱することなく選択できる。 Of course, the above list is not limiting and those skilled in the art will recognize any other frequency within the RF range (ie 1-100 MHz) or microwave range (ie 100 MHz-10 GHz), Selection can be made without departing from the scope of the invention.
適用用途に応じて、印加する電力は、１または数ワット（例えば照明の場合）〜数１００ワット以上（例えば排気ガス処理の場合）とすることができる。 Depending on the application, the applied power can be 1 or several watts (for example for lighting) to several hundred watts or more (for example for exhaust gas treatment).
当業者は、想定される適用用途に応じて、必要な電力を決定できる。 One skilled in the art can determine the required power depending on the intended application.
誘電体の管３内において伝播する電磁波の影響によって、管３と接触するプラズマガス内にプラズマが生成される。 Plasma is generated in the plasma gas in contact with the tube 3 due to the influence of the electromagnetic wave propagating in the dielectric tube 3.
前記のように、このプラズマガスは、誘電体の管３の内側および／または外側に存在させることが可能である。 As mentioned above, this plasma gas can be present inside and / or outside the dielectric tube 3.
プラズマガスは、その成分が、誘電体の管３内において伝播する電磁波の影響によってプラズマを発生し得る任意のガスとすることができる。 The plasma gas can be any gas whose components can generate plasma by the influence of electromagnetic waves propagating in the dielectric tube 3.
従って、照明に関わる用途の場合には、プラズマガスは、従来どおり、１つ以上の希ガス（特にアルゴン）と水銀とから構成できる。 Thus, for applications involving illumination, the plasma gas can be composed of one or more noble gases (especially argon) and mercury, as is conventional.
非制限的な例として、目標とする適用用途に関して有利な物理化学的特性を有する、窒素、酸素、ハロゲン化ガスまたは任意の他のガスも考えることができる。 As non-limiting examples, nitrogen, oxygen, halogenated gases or any other gas having advantageous physicochemical properties for the targeted application can also be considered.
本発明の一実施形態によれば、プラズマガスが、同軸アセンブリ２に対して反対側の端部３３においてシールされる誘電体の管３の内側に閉じ込められる。 According to one embodiment of the present invention, plasma gas is confined inside a dielectric tube 3 that is sealed at an end 33 opposite the coaxial assembly 2.
誘電体の管３は、同軸アセンブリ２の中に一旦挿入されると、プラズマ発生用の密封された封入容器を形成する。 The dielectric tube 3, once inserted into the coaxial assembly 2, forms a sealed enclosure for plasma generation.
図５はこのような実施形態の一例を示す。 FIG. 5 shows an example of such an embodiment.
この例においては、プラズマガス４が誘電体の管３内に封入されるが、その管３は、その一方の端部が中心コア体２０の回りにシールされ、もう一方の端部３３が流体密閉性の壁面によってシールされる。 In this example, the plasma gas 4 is enclosed in a dielectric tube 3 that has one end sealed around the central core body 20 and the other end 33 fluid. Sealed by hermetic walls.
この図から分かるように、外側の導体２１は、この実施形態においては中心コア体２０の端部に合致するアプリケータの射出面を超えて、誘電体の管３を少なくとも部分的に囲繞することが可能である。 As can be seen, the outer conductor 21 at least partially surrounds the dielectric tube 3 beyond the exit surface of the applicator, which in this embodiment matches the end of the central core body 20. Is possible.
この形態によって、例えば、アプリケータの射出面における遮蔽を形成すること、従って、電磁放射の外部への伝達を避けることが可能になる。 This configuration makes it possible, for example, to form a shield at the exit surface of the applicator and thus avoid the transmission of electromagnetic radiation to the outside.
図６に示す本発明の別の実施形態によれば、プラズマガス４が封入容器（図示なし）内に閉じ込められ、誘電体の管３がその封入容器の中に挿入される。 According to another embodiment of the present invention shown in FIG. 6, a plasma gas 4 is confined in an enclosure (not shown) and a dielectric tube 3 is inserted into the enclosure.
従って、プラズマは、誘電体の管３の外側に形成させることができる。 Accordingly, the plasma can be formed outside the dielectric tube 3.
この実施形態は、特に、プラズマが誘電体の管の外側に生成されるので、プラズマが電磁放射を吸収するという点で有利である。 This embodiment is particularly advantageous in that the plasma absorbs electromagnetic radiation because the plasma is generated outside the dielectric tube.
具体的な一例は照明である。この場合、電球がプラズマガスを封入する前記の封入容器を構成し、誘電体の管は電球の内側に配置される。 A specific example is lighting. In this case, the light bulb constitutes the enclosure for enclosing the plasma gas, and the dielectric tube is disposed inside the light bulb.
管３がその端部３３において開放されていると、従って、封入容器の容積と連通していると、プラズマは、その管３の内側にも形成される。 If the tube 3 is open at its end 33 and thus communicates with the volume of the enclosure, a plasma is also formed inside the tube 3.
任意選択で、図６に見られるように、中心コア体２０が、この実施形態においては外側の導体２１の端部に合致するアプリケータの射出面を超えて、誘電体の管３の内部を少なくとも部分的に占拠できる。 Optionally, as seen in FIG. 6, the central core body 20 extends in the interior of the dielectric tube 3 beyond the exit surface of the applicator which in this embodiment matches the end of the outer conductor 21. Can be at least partially occupied.
この実施形態は、水（あるいはヒートパイプの場合には任意の伝熱流体）を内部循環させて中心コア体２０を冷却する場合に特に有利である。 This embodiment is particularly advantageous when cooling the central core body 20 by internally circulating water (or any heat transfer fluid in the case of a heat pipe).
プラズマ容積のシールは、具体的には、既知の技術によって実施できる。 Specifically, plasma volume sealing can be performed by known techniques.
すなわち、アプリケータに関するプラズマ容積のシールは、誘電体の管と、中心コア体と、同軸アセンブリの外側の導体との間にＯリングを配置することによって装備できる。 That is, a plasma volume seal for the applicator can be provided by placing an O-ring between the dielectric tube, the central core body, and the outer conductor of the coaxial assembly.
代わりの方式として、または補足的に、誘電体の管を、中心コア体と、同軸アセンブリの外側の導体とにろう付けすることが可能である。 As an alternative or in addition, the dielectric tube can be brazed to the central core body and to the outer conductor of the coaxial assembly.
任意選択で、誘電体の管を、同軸アセンブリの環状容積の中に挿入されたその端部に近接した位置で、誘電体材料製のプラグでシールできる。 Optionally, the dielectric tube can be sealed with a plug of dielectric material at a location proximate its end inserted into the annular volume of the coaxial assembly.
さらに、プラズマを誘電体の管の外側にも生成する必要がある場合は、誘電体の管３を、シールされた封入容器の中に挿入できる。その場合は、同軸アセンブリの外側の導体は、（例えば図８に示すように、）その封入容器の内壁と同一平面になっていることが望ましい。 Furthermore, if the plasma needs to be generated outside the dielectric tube, the dielectric tube 3 can be inserted into a sealed enclosure. In that case, the outer conductor of the coaxial assembly is preferably flush with the inner wall of the enclosure (eg, as shown in FIG. 8).
同軸アセンブリと、同軸アセンブリが貫通する封入容器の壁面との間のシールは、Ｏリング、ろう付けなどのような任意の適切な手段によって設けられる。 The seal between the coaxial assembly and the wall of the enclosure through which the coaxial assembly passes is provided by any suitable means such as an O-ring, brazing, and the like.
照明用途の場合には、アプリケータは、静的モードにおいて、すなわちプラズマガスのいかなる流動もなしに、作動する。 For lighting applications, the applicator operates in a static mode, i.e. without any flow of plasma gas.
代わりの方式として、アプリケータを動的モードにおいて実施することも可能である。この場合は、プラズマガスを外部から封入容器の内部に送り込むポンプ装置を備えた封入容器が用いられる。 As an alternative, the applicator can be implemented in a dynamic mode. In this case, a sealed container having a pump device that feeds plasma gas from the outside into the sealed container is used.
この具体的な実施形態が図８に示される。この図においては、ポンプ装置５が封入容器の内側に模式的に示されている。 This specific embodiment is shown in FIG. In this figure, the pump device 5 is schematically shown inside the enclosure.
任意選択で（図８にも表現される）、コア体が、封入容器の中にプラズマガスを導入するためのダクト２３を含むことができる。 Optionally (also represented in FIG. 8), the core body can include a duct 23 for introducing plasma gas into the enclosure.
この実施形態は、プラズマ内部において化学反応が実行される場合（例えば排出物質の処理の場合）に有利である。この場合は、プラズマガスの更新と反応生成物の排出とが必要だからである。 This embodiment is advantageous when a chemical reaction is carried out inside the plasma (for example in the case of treatment of exhaust substances). In this case, it is necessary to renew the plasma gas and discharge the reaction product.
ポンプ装置５と、場合によって設けられるダクト２３とによって、動的モードにおける運転圧力またはガス流れを制御することが可能である。 It is possible to control the operating pressure or gas flow in the dynamic mode by means of the pump device 5 and optionally provided ducts 23.
高い電磁パワーレベルを使用する場合には、アプリケータの冷却が必要になる場合がある。 If high electromagnetic power levels are used, the applicator may need to be cooled.
この冷却は、同軸アセンブリの中心コア体および／または外側の導体の内側に適切な流体（例えば水）を循環させることによって実現できる。 This cooling can be accomplished by circulating a suitable fluid (eg, water) inside the central core body and / or outer conductor of the coaxial assembly.
マイクロ波伝播用の空間２２内に、誘電体の冷却流体を循環させることも可能である。 It is also possible to circulate a dielectric cooling fluid in the space 22 for microwave propagation.
この循環を可能にする流路の規定および実施はそれ自体既知であり、当該の技術的制限に応じて、当業者が使用し得るものである。 The definition and implementation of the flow path enabling this circulation is known per se and can be used by those skilled in the art depending on the technical limitations concerned.
非常に高い電力レベルで作動させる場合は、誘電体の管も冷却する必要があるであろう。 When operating at very high power levels, the dielectric tube may also need to be cooled.
これは、誘電体の流体を、その管の厚さの内部および／またはその誘電体の管の内側に循環させることによって実施できる（後者は、プラズマが管の外側に生成される場合）。 This can be done by circulating a dielectric fluid inside the tube thickness and / or inside the dielectric tube (the latter being when the plasma is generated outside the tube).
一般的に、表面波プラズマは静的磁界が存在しない場合に生成されるが、これは、（管の方向の）軸方向磁界を印加することができる低圧の場合を除いてのことである。低圧においては、軸方向磁界を印加して、プラズマの半径方向の閉じ込めを改善し（管の壁面上におけるプラズマ損失の低減）、および／または、電子サイクロトロン共鳴におけるプラズマの励起を生成することができる。 In general, surface wave plasma is generated in the absence of a static magnetic field, except in the case of low pressures where an axial magnetic field (in the direction of the tube) can be applied. At low pressure, an axial magnetic field can be applied to improve the radial confinement of the plasma (reducing plasma loss on the wall of the tube) and / or to generate plasma excitation in electron cyclotron resonance. .
図９に示す第１の簡素化された実施形態を、同軸構造の中心コア体２０の端部に、補助的な円筒形の磁石２００を差し込むことによって得ることができる。 The first simplified embodiment shown in FIG. 9 can be obtained by inserting an auxiliary cylindrical magnet 200 at the end of the central core body 20 of the coaxial structure.
さらに有利な別の実施形態は、電子サイクロトロン共鳴（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ：ＥＣＲ）モードの利用を可能にする。 Another further advantageous embodiment allows the use of an electron cyclotron resonance (ECR) mode.
電子サイクロトロン共鳴においては、（コイルまたは永久磁石によって生成し得る）磁界の強さが、磁界内の電子の旋回周波数がマイクロ波の電界の周波数ｆ０に等しくなるような強さ、あるいは、
ｆ０＝ｅＢ０／２πｍｅ （１）
が成り立つような強さであれば、電子は、マイクロ波の電界によって非常に効率的に加速される。上式において、ｍｅは電子の質量、−ｅは電子の電荷、Ｂ０は、マイクロ波周波数ｆ０における電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）に対応する磁界の強さである。
In electron cyclotron resonance, the strength of the magnetic field (which can be generated by a coil or permanent magnet) is such that the rotational frequency of the electrons in the magnetic field is equal to the frequency f 0 of the microwave electric field, or
f 0 = eB 0 / 2πm e (1)
If the strength is such that holds, the electrons are accelerated very efficiently by the microwave electric field. In the above formula, m e is the electron mass, -e is the electron charge, B 0 is the strength of the magnetic field corresponding to electron cyclotron resonance in the microwave frequency f 0 (ECR).
衝突がない場合には、いわゆる高速電子の軌道、すなわち、磁界内において電子サイクロトロン共鳴に加速される電子の軌道は、磁力線の回りのらせん運動になる。 In the absence of a collision, the so-called fast electron trajectory, ie, the electron trajectory accelerated by electron cyclotron resonance in the magnetic field, becomes a helical motion around the magnetic field lines.
この共鳴モードを実現するため、アプリケータは、図１０に示すように、
−中心コア体２０の端部に配置される円筒形の永久磁石２００であって、その磁化方向（矢印によって模式的に示される）が軸Ｘに平行であると共に、中心コア体２０の半径とほぼ同じ半径を有する永久磁石２００（具体的には、その円筒形の磁石は、中心コア体の半径より僅かに小さい半径を有することができ、かつ、中心コア体の端部に構成される円筒形の凹部に収納できる）と、
−同軸アセンブリの外側の導体２１の端部に配置される環状の磁石２０１であって、その磁化方向（矢印によって模式的に示される）が、軸Ｘに平行であると共に、前記円筒形の磁石２００の磁化方向と一致している磁石２０１と、
を含む。
In order to realize this resonance mode, the applicator, as shown in FIG.
A cylindrical permanent magnet 200 arranged at the end of the central core body 20, whose magnetization direction (schematically indicated by arrows) is parallel to the axis X, and the radius of the central core body 20 Permanent magnet 200 having approximately the same radius (specifically, the cylindrical magnet can have a radius that is slightly smaller than the radius of the central core body and is configured at the end of the central core body) Can be stored in a concave part),
An annular magnet 201 arranged at the end of the outer conductor 21 of the coaxial assembly, the direction of magnetization (schematically indicated by arrows) being parallel to the axis X and the cylindrical magnet A magnet 201 coinciding with the magnetization direction of 200;
including.
前記の環状の磁石は、外側の導体２１の内半径にほぼ等しい内半径を有することが望ましい。この内半径は、符号Ｒで示すマイクロ波伝播用の環状容積２２の外半径に合致する。具体的には、環状の磁石は、外側の導体の内径より僅かに大きい内径と、外側の導体の外径より小さい外径とを有することができ、外側の導体の端部に構成される環状の凹部に収納できる。 The annular magnet preferably has an inner radius approximately equal to the inner radius of the outer conductor 21. This inner radius matches the outer radius of the annular volume 22 for microwave propagation indicated by the symbol R. Specifically, the annular magnet may have an inner diameter that is slightly larger than the inner diameter of the outer conductor and an outer diameter that is smaller than the outer diameter of the outer conductor, and is configured to be an end portion of the outer conductor Can be stored in the recess.
磁石は、任意の適切な手段によって同軸アセンブリに恒久的に取り付けることができる。 The magnet can be permanently attached to the coaxial assembly by any suitable means.
円筒形の磁石２００および環状の磁石２０１の磁化は、アプリケータの射出面Ｙから離れた領域において、アプリケータによって生成されるマイクロ波電界との電子サイクロトロン共鳴カップリングを提供するのに適した磁界を形成するように選択される。 The magnetization of the cylindrical magnet 200 and the annular magnet 201 is a magnetic field suitable for providing electron cyclotron resonance coupling with the microwave electric field generated by the applicator in a region away from the exit surface Y of the applicator. Are selected to form.
これは、前記の磁石２００および２０１の磁化が、アプリケータの射出面Ｙから離れた位置において、供給されるマイクロ波周波数に対応する電子サイクロトロン共鳴を可能にする前記の式（１）による強さＢ０を有する磁界を発生させるのに十分であることを想定している。 This is because the magnetization of the magnets 200 and 201 is strong according to the above equation (1), which enables electron cyclotron resonance corresponding to the microwave frequency supplied at a position away from the exit surface Y of the applicator. It is assumed that it is sufficient to generate a magnetic field having B 0 .
２．４５ＧＨｚのマイクロ波による電子サイクロトロン共鳴におけるプラズマ励起用としては、共鳴条件（Ｂ０＝８７５ガウス）を、例えばサマリウムコバルト製の従来型の永久磁石によって得ることが可能である。 For plasma excitation in electron cyclotron resonance using microwaves of 2.45 GHz, the resonance condition (B 0 = 875 Gauss) can be obtained with a conventional permanent magnet made of, for example, samarium cobalt.
他方、円筒形の磁石２００および環状の磁石２０１は、電子サイクロトロンカップリング領域を、アプリケータの軸Ｘにほぼ平行な方向に貫通する磁力線の発生を可能にする。 On the other hand, the cylindrical magnet 200 and the annular magnet 201 allow the generation of magnetic field lines that penetrate the electron cyclotron coupling region in a direction substantially parallel to the axis X of the applicator.
この効果は、環状の磁石２０１の外半径および磁化の適切な選択によって得られる。 This effect is obtained by appropriate selection of the outer radius and magnetization of the annular magnet 201.
実際、環状の磁石２０１が呈する外径が大きければ大きい程、それだけ、アプリケータから離れた位置に生成される磁界の等強度線が、大きな半径にわたってアプリケータの射出面Ｙに平行な状態に残留する。 In fact, the larger the outer diameter presented by the annular magnet 201, the more the isointensity line of the magnetic field generated at a position away from the applicator remains in a state parallel to the exit surface Y of the applicator over a large radius. To do.
電子サイクロトロン共鳴領域は、半径方向において、マイクロ波電界が最強の領域によってその範囲が画定されるので、この領域の半径より遥かに大きい外半径を有する環状の磁石を使用すると、アプリケータの射出面Ｙにほぼ平行なＥＣＲ領域を得ることが可能になる。 The electron cyclotron resonance region is defined in the radial direction by a region where the microwave electric field is strongest, so when using an annular magnet having an outer radius that is much larger than the radius of this region, the exit surface of the applicator An ECR region substantially parallel to Y can be obtained.
この強力な電界領域は、アプリケータの半径の２倍の程度の半径にわたって広がることが考えられる。 It is conceivable that this strong electric field region extends over a radius on the order of twice the radius of the applicator.
その結果、環状の磁石２０１がその強力な電界領域の半径より大きい外半径を有する場合は、ＥＣＲ領域は、半径２Ｒのその全域にわたってアプリケータの射出面にほぼ平行である。 As a result, if the annular magnet 201 has an outer radius that is greater than the radius of its strong electric field region, the ECR region is substantially parallel to the applicator exit surface over its entire radius 2R.
他方、２Ｒより大きい外半径を有する環状の磁石２０１が存在しているために、アプリケータの射出面に位置する磁極から出て反対側の磁極に達する磁力線は、それらが半径２Ｒの領域ＺＲＣＥを貫通する間、この領域の周縁においても、アプリケータの軸Ｘにほぼ平行のままである。 On the other hand, due to the presence of the annular magnet 201 having an outer radius greater than 2R, the magnetic field lines that exit the magnetic pole located on the exit surface of the applicator and reach the opposite magnetic pole are in the region Z RCE of radius 2R. During the penetration, also at the periphery of this region, remains substantially parallel to the applicator axis X.
換言すれば、環状の磁石は、ＥＣＲ領域の周縁において磁力線を「真直化する（ｓｔｒａｉｇｈｔｅｎｉｎｇ）」効果を有する。 In other words, the annular magnet has the effect of “straightening” the field lines at the periphery of the ECR region.
本発明の別の実施形態によれば、誘電体の管の外壁面に沿って環状の表面波プラズマを生成することが要求される場合には、プラズマがそれに沿って生成される管の直径より大きい直径を有する誘電体の閉じ込め管であって、プラズマ生成管と同心に配置される閉じ込め管によって、そのプラズマを閉じ込めることが有利であり得る。 According to another embodiment of the present invention, if it is required to generate an annular surface wave plasma along the outer wall surface of the dielectric tube, the diameter of the tube along which the plasma is generated is determined. It may be advantageous to confine the plasma by a dielectric confinement tube having a large diameter, which is concentric with the plasma generation tube.
従って、プラズマと、そのプラズマがそれに沿って生成される誘電体の管との間の界面において最大になる電磁界を、その管の回りに広がる環状のガス容積によって吸収できる。 Thus, the electromagnetic field that maximizes at the interface between the plasma and the dielectric tube along which the plasma is generated can be absorbed by the annular gas volume extending around the tube.
これによって、外部への電磁放射を制限することが可能になる。 This makes it possible to limit electromagnetic radiation to the outside.
この実施形態を図１１Ａに示す。 This embodiment is shown in FIG. 11A.
誘電体のプラズマ閉じ込め管は参照符号６で示されている。 A dielectric plasma confinement tube is indicated by reference numeral 6.
同軸アセンブリに対して反対側の管６の端部は閉止されているので、管６は、プラズマガスを保持し得る封入容器を構成する。 Since the end of the tube 6 opposite to the coaxial assembly is closed, the tube 6 constitutes an enclosure that can hold the plasma gas.
従って、特定の一実施形態によれば、誘電体の閉じ込め管が光電球の外被を構成できる。 Thus, according to one particular embodiment, a dielectric confinement tube can constitute the envelope of the light bulb.
プラズマがそれに沿って生成される誘電体３は、同軸アセンブリに対して反対側のその端部において開放または閉止することが可能である。 The dielectric 3 along which the plasma is generated can be opened or closed at its end opposite to the coaxial assembly.
従って、３つのプラズマ発生形態が得られる。 Accordingly, three plasma generation modes can be obtained.
第１の場合においては、管３が開放型であるので、管３の内側がその管の外側と連通しており、これによって、管３の内側および外側の両者においてプラズマを発生させることが可能になり、そのプラズマは、管６によって外側から閉じ込められる。 In the first case, since the tube 3 is an open type, the inside of the tube 3 is in communication with the outside of the tube, so that plasma can be generated both inside and outside the tube 3. The plasma is confined from the outside by the tube 6.
第２の場合においては、管３は、閉止されて真空にされるか、あるいは、例えば固体形態の誘電体材料で充満される。プラズマガスは、管３の外側において、閉じ込め管６の内側に封入される。従って、プラズマは、管３および６の間の環状の容積の内部に形成される。 In the second case, the tube 3 is closed and evacuated or filled with a dielectric material, for example in solid form. The plasma gas is enclosed inside the confinement tube 6 outside the tube 3. Thus, a plasma is formed inside the annular volume between tubes 3 and 6.
最後に第３の場合においては、管３は、閉止されてプラズマガスを封入する。管６はプラズマガスを含まない。従って、プラズマは管３の内側にのみ形成される。 Finally, in the third case, the tube 3 is closed to enclose the plasma gas. The tube 6 does not contain plasma gas. Accordingly, the plasma is formed only inside the tube 3.
誘電体の閉じ込め管６は、同軸アセンブリの外側の管状の導体２１内に、深さｐまで埋め込むことが有利である。 The dielectric containment tube 6 is advantageously embedded to a depth p in the outer tubular conductor 21 of the coaxial assembly.
この埋め込みは、プラズマが生成される誘電体の管３の場合に生じるのと同様に、前記閉じ込め管の射出面におけるＨＦ電界の２つの成分、すなわち軸方向および半径方向の成分の形成に有利に働く効果を有する。 This embedding favors the formation of two components of the HF electric field at the exit surface of the confinement tube, namely the axial and radial components, as occurs in the case of the dielectric tube 3 where the plasma is generated. Has a working effect.
深さｐは（２ｋ＋１）λ／４にほぼ等しくすることが有利である。この式において、ｋは整数、λは、同軸アセンブリの中に挿入される誘電体の管３の内部に伝播する電磁波の波長である。 The depth p is advantageously approximately equal to (2k + 1) λ / 4. In this equation, k is an integer, and λ is the wavelength of the electromagnetic wave propagating inside the dielectric tube 3 inserted into the coaxial assembly.
従って、電界の波腹（最大値）はアプリケータの射出面において得られる。 Accordingly, the antinode (maximum value) of the electric field is obtained at the exit surface of the applicator.
前記の波長λは次式によって得られる。
λ＝λ０／ε１／２
但し、λ０は、真空または空気中を伝播する電磁波の波長、εは、真空の誘電率に対する閉じ込め管６の誘電体材料の相対的な誘電率である。
The wavelength λ is obtained by the following equation.
λ = λ 0 / ε 1/2
Where λ 0 is the wavelength of the electromagnetic wave propagating in vacuum or air, and ε is the relative dielectric constant of the dielectric material of the confining tube 6 with respect to the dielectric constant of the vacuum.
好ましくは、装置の小型化に有利にするために、ｋ＝０が選択される。すなわち、換言すれば、閉じ込め管の埋め込みの深さはλ／４の程度である。 Preferably, k = 0 is selected to favor the miniaturization of the device. In other words, the confinement depth of the confinement tube is about λ / 4.
図１１Ａに見られるように、外側の導電体はアプリケータの射出面Ｙから突き出ている肩部２１ａを有することができる。 As seen in FIG. 11A, the outer electrical conductor can have a shoulder 21a protruding from the exit surface Y of the applicator.
この肩部によって、電磁波が、射出面において、誘電体の閉じ込め管６の半径方向の外側に伝播することを避けることができる。 By this shoulder, electromagnetic waves can be prevented from propagating radially outward of the dielectric confinement tube 6 on the exit surface.
図１１Ｂは、比較のために、閉じ込め管６が外側の導電体２１の射出表面と単に接触しているだけの状況を表している。 FIG. 11B shows the situation where the containment tube 6 is simply in contact with the exit surface of the outer conductor 21 for comparison.
この場合は、外側の導電体２１の前記表面に垂直なＨＦ電界の軸方向成分のみが存在し、これは表面波の投射には好ましくないが、逆に、この形態は、外側の導体２１の表面上における電磁波の半径方向の伝播には有利である。 In this case, only the axial component of the HF electric field perpendicular to the surface of the outer conductor 21 is present, which is not preferable for the projection of surface waves. This is advantageous for the radial propagation of electromagnetic waves on the surface.
本発明の異なるいくつかの実施形態に適合するアプリケータは、いくつかの用途においては、広域投射源を形成するために、ユニットとして、または結合して有利に使用できる。 Applicators compatible with several different embodiments of the present invention can be advantageously used in some applications as a unit or in combination to form a wide area projection source.
これらの用途として、照明、表面処理実施用の広域プラズマ源の形成（複数個のアプリケータを１つの同じ封入容器の中で結合することによる）、マイクロエレクトロニクスおよびナノテクノロジー用のエッチング、排気ガスの処理、プラズマ殺菌、非荷電化学種源、フォトン源、あるいはイオン推進を挙げることができるが、これに限定されない。 These applications include illumination, formation of a wide-area plasma source for surface treatment (by combining multiple applicators in one and the same enclosure), etching for microelectronics and nanotechnology, exhaust gas Examples include, but are not limited to, treatment, plasma sterilization, uncharged species source, photon source, or ion propulsion.
実際、本発明によって、前記の既存装置の欠点を是正することが可能である。 Indeed, the present invention makes it possible to correct the drawbacks of the existing devices.
特に、このアプリケータは、既存の装置より著しく簡素な設計および製造しか必要とせず、しかも広範囲の周波数（ＲＦおよびマイクロ波）に適している。 In particular, this applicator requires significantly simpler design and manufacture than existing devices and is suitable for a wide range of frequencies (RF and microwave).
さらに、アプリケータの半径方向の必要空間は、同軸アセンブリの半径方向の必要空間（通常、外側の管状の導体の外径）によって決定され、これは、一般的に、図２Ａおよび２Ｂに示すサーファトロンおよびサーファガイドのような接線波投射装置の半径方向の必要空間より大幅に小さい。 Furthermore, the radial space requirement of the applicator is determined by the radial space requirement of the coaxial assembly (usually the outer diameter of the outer tubular conductor), which is generally the surfer shown in FIGS. 2A and 2B. It is much smaller than the required radial space of tangential wave projection devices such as Tron and Surfer Guide.
一例として、同軸のアプリケータの直径は１〜２ｃｍの程度であり、一方、サーファガイドの寸法は電磁波の波長の程度である。 As an example, the diameter of a coaxial applicator is on the order of 1-2 cm, while the size of the surfer guide is on the order of the wavelength of the electromagnetic wave.
他方、アプリケータは、使用される電磁波の周波数に応じて、従来型のインピーダンス整合装置によって作動するので、体積を要しかつコスト高の装置の使用を必要としない。 On the other hand, the applicator is actuated by a conventional impedance matching device depending on the frequency of the electromagnetic wave used, and thus requires a volume and does not require the use of an expensive device.
表面波は一方向（すなわち、同軸アセンブリ２に対して反対側の誘電体の管３の端部３３の方向）のみにしか投射されないので、エネルギーの損失はない。 Since the surface wave is only projected in one direction (ie, in the direction of the end 33 of the dielectric tube 3 opposite the coaxial assembly 2), there is no loss of energy.
従って、アプリケータのエネルギーの有効性は最適である。 Therefore, the applicator energy effectiveness is optimal.
最後に、前記のように、このアプリケータは、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）によるカップリングに容易に適応させることができ、プラズマを低圧において形成しかつ維持できる。 Finally, as described above, the applicator can be easily adapted for coupling by electron cyclotron resonance (ECR), and can form and maintain a plasma at low pressure.
アプリケータに適用されるべき構造的変更は、実際のところ最低限度のものである。前記のように、同軸アセンブリの中心コア体の端部と外側の導体の端部とに永久磁石を配置することで十分だからである。 The structural changes to be applied to the applicator are actually minimal. This is because it is sufficient to dispose permanent magnets at the end of the central core body of the coaxial assembly and the end of the outer conductor as described above.
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Claims (27)
−中心のコア体と、前記中心コア体を囲繞し、かつ電磁波伝播用の環状の容積によって前記中心コア体から分離される管状の外側の導体とから構成される導電性の同軸アセンブリと、
−前記同軸アセンブリの端部において前記電磁波伝播用の環状容積の中に挿入される誘電体の管であり、前記アプリケータの射出面を超えて、前記管の外径の少なくとも２倍に等しい長さだけ延び出る誘電体の管であって、その挿入および延び出しは、次のような態様において行われる、すなわち、その内壁および／または外壁がプラズマガスと接触している前記誘電体の管の部分に沿って表面波プラズマを生成するために、前記同軸アセンブリ内において伝播する前記電磁波が、前記管の縦方向において前記誘電体の管の切断面の中に導入されるような態様において行われる、誘電体の管と、
を含み、
前記同軸アセンブリの中に挿入される前記誘電体の管の長さが、前記プラズマのインピーダンスと、前記同軸アセンブリの特性インピーダンスとの間のインピーダンス整合をもたらすように選択される表面波アプリケータ。 A surface wave applications other for plasma generation,
- core body and the center of the said central surrounds the core member, and an electromagnetic Namiden播用annular volume product to the result the central core member or et conductive composed tubular and outer conductors separated and coaxial assemblies of,
- a tube of a dielectric which is inserted into the annular volume product for the electromagnetic wave propagating at the end of the coaxial assemblies, beyond the exit surface of the applicator, at least 2 times the outer diameter of the tube equal a tube length by extending out the dielectric, the insertion and extends out is performed in such a manner the following, namely, the its inner walls Contact and / or the outer wall is in contact with Purazumaga scan to generate the surface wave plasma along a portion of the dielectric tube, the electromagnetic wave propagating in the coaxial assembly in Li is in the cut surface of Oite the dielectric tube in the longitudinal direction of the tube A dielectric tube , performed in a manner as introduced in
Only including,
A surface wave applicator wherein the length of the dielectric tube inserted into the coaxial assembly is selected to provide impedance matching between the impedance of the plasma and the characteristic impedance of the coaxial assembly .
−前記アプリケータの軸に平行な磁化方向を有する円筒形の永久磁石であって、前記中心コア体の端部に配置される永久磁石と、
−前記アプリケータの軸に平行であり、かつ前記中心の円筒形の磁石の磁化と一致する磁化方向を有する少なくとも１つの環状の永久磁石であって、前記外側の導体の端部の回りに配置される永久磁石と、
をさらに含み、
前記２つの磁石の磁化は、前記アプリケータの端部から離れた領域において、前記アプリケータによって生成されるマイクロ波電界との電子サイクロトロン共鳴カップリングを得るのに適した磁界を形成するように選択され、
前記環状の磁石の外半径および磁化は、前記２つの磁石によって生成される磁力線が、前記アプリケータの軸にほぼ平行な方向において、前記電子サイクロトロン共鳴カップリング領域に達するようにも選択される、
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のアプリケータ。 The applicator is
A cylindrical permanent magnet having a magnetization direction parallel to the axis of the applicator, the permanent magnet being arranged at the end of the central core body;
At least one annular permanent magnet parallel to the axis of the applicator and having a magnetization direction coinciding with the magnetization of the central cylindrical magnet, arranged around the end of the outer conductor With permanent magnets,
Further including
The magnetizations of the two magnets are selected to form a magnetic field suitable for obtaining electron cyclotron resonance coupling with a microwave electric field generated by the applicator in a region away from the end of the applicator. And
The outer radius and magnetization of the annular magnet are also selected such that the magnetic field lines generated by the two magnets reach the electron cyclotron resonance coupling region in a direction substantially parallel to the axis of the applicator.
The applicator according to any one of claims 1 to 7 , wherein the applicator is used.
−中心のコア体と、前記中心コア体を囲繞し、かつ電磁波伝播用の環状の容積によって前記中心コア体から分離される管状の外側の導体とから構成される導電性の同軸アセンブリと、
−前記同軸アセンブリの端部において前記電磁波伝播用の環状容積の中に挿入される誘電体の管であり、前記アプリケータの射出面を超えて、前記管の外径の少なくとも２倍に等しい長さだけ延び出る誘電体の管であって、その挿入および延び出しは、次のような態様において行われる、すなわち、その内壁および／または外壁がプラズマガスと接触している前記誘電体の管の部分に沿って表面波プラズマを生成するために、前記同軸アセンブリ内において伝播する前記電磁波が、前記管の縦方向において前記誘電体の管の切断面の中に導入されるような態様において行われる、誘電体の管と、
を含み、
前記アプリケータが、前記誘電体の管の回りに同心に延びる誘電体材料製の閉じ込め管を含み、前記閉じ込め管は、前記同軸アセンブリの外側の導電体に埋め込まれる、ことを特徴とするアプリケータ。 A surface wave applicator for generating plasma,
A conductive coaxial assembly comprising a central core body and a tubular outer conductor surrounding the central core body and separated from the central core body by an annular volume for electromagnetic wave propagation;
A dielectric tube inserted into the annular volume for propagation of electromagnetic waves at the end of the coaxial assembly, beyond the exit surface of the applicator, a length equal to at least twice the outer diameter of the tube A dielectric tube extending in the length direction, the insertion and extension of the dielectric tube being carried out in the following manner, i.e. the dielectric tube whose inner wall and / or outer wall are in contact with the plasma gas. In order to generate a surface wave plasma along the part, the electromagnetic wave propagating in the coaxial assembly is carried out in such a way that it is introduced into the cut surface of the dielectric tube in the longitudinal direction of the tube. A dielectric tube,
Including
Said applicator, wherein around the dielectric tube comprises a dielectric material made of confinement tube extending concentrically, said containment tube, the are embedded in the outer conductor of the coaxial assemblies, features and to Rua that Predictor.
−中心のコア体と、前記中心コア体を囲繞し、かつ電磁波伝播用の環状の容積によって前記中心コア体から分離される外側の導体とから構成される導電性の同軸アセンブリ内において電磁波を伝播させるステップと、
−前記電磁波を、前記誘電体の管の縦方向において前記誘電体の管の切断面の中に導入するステップであって、前記誘電体の管は、前記同軸アセンブリの端部において、前記電磁波伝播用の環状の容積の中に挿入され、かつ、前記同軸アセンブリの射出面を超えて、前記管の外径の少なくとも２倍に等しい長さにわたって延び出る、ステップと、
を含み、
前記同軸アセンブリの中に挿入される前記誘電体の管の長さが、前記プラズマのインピーダンスと、前記同軸アセンブリの特性インピーダンスとの間のインピーダンス整合をもたらすように選択される、ことを特徴とする方法。 In the method the inner wall Contact and / or the outer wall to generate a surface wave plasma along the tube of the dielectric in contact with Purazumaga scan,
- a core member of the center, said center surround the core member, and an electromagnetic wave conductive coaxial assemblies configured annular volume product for propagating Thus from an outer guide body which is the central core member or al separated a step of propagating the electromagnetic waves in the inner,
- said electromagnetic waves, said method comprising the steps of introducing the longitudinal Direction dielectric tube in the cut surface of the pipe of Oite the dielectric tube of the dielectric, the end of the coaxial assemblies in is inserted into the volume product of cyclic for the electromagnetic wave propagation and the beyond the exit surface of the coaxial assemblies, extends out over at least equal to twice the length of the outer diameter of the tube, comprising the steps,
Only including,
The length of the dielectric tube inserted into the coaxial assembly is selected to provide impedance matching between the impedance of the plasma and the characteristic impedance of the coaxial assembly. Method.
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