JP2001217097A - High-frequency plasma device - Google Patents

High-frequency plasma device

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JP2001217097A
JP2001217097A JP2000025201A JP2000025201A JP2001217097A JP 2001217097 A JP2001217097 A JP 2001217097A JP 2000025201 A JP2000025201 A JP 2000025201A JP 2000025201 A JP2000025201 A JP 2000025201A JP 2001217097 A JP2001217097 A JP 2001217097A
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JP
Japan
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discharge tube
frequency plasma
electrode
frequency
discharge
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Application number
JP2000025201A
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Japanese (ja)
Inventor
Motofumi Tanaka
元史 田中
Mina Sakano
美菜 坂野
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize plasma ignition with ease in a simple structure even under the atmospheric pressure. SOLUTION: The device is composed of a bar electrode 7, a conductive bottom flange 3 supporting a discharge tube 2, and a high-voltage generating device 14 for impressing a high voltage between the bar electrode 7 and the bottom flange 3 and having the discharge tube 2 generate a discharge inside it. Otherwise, a discharge for a plasma ignition is made to generate between the bar electrode and a bottom cylindrical electrode provided at the bottom flange 3, or between the bottom cylindrical electrode and a top cylindrical electrode provided at a top flange part 4, or the like.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、大気圧下で容易に
プラズマ点弧を可能にする高周波プラズマ装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-frequency plasma apparatus capable of easily igniting a plasma under atmospheric pressure.

【0002】[0002]

【従来の技術】高周波プラズマ装置は、放電管の外周に
巻回された高周波コイルに励磁電流を流して放電管内部
に誘導プラズマを発生させ、この誘導プラズマ中に処理
対象となるガスや微粉末等を投入して所定の処理を実行
する。例えば、プラズマ中に注入された固体粉末を溶融
粒子として基板上に付着・堆積させるプラズマ溶射、ダ
イヤモンド等の非平衡材料の成膜、微粒子の製造、ある
いはフロン等の有機ハロゲン化合物の分解などに利用さ
れている。
2. Description of the Related Art In a high-frequency plasma apparatus, an exciting current is applied to a high-frequency coil wound around an outer periphery of a discharge tube to generate an induction plasma inside the discharge tube, and a gas or a fine powder to be processed is generated in the induction plasma. And the like to execute predetermined processing. For example, it is used for plasma spraying to deposit and deposit solid powder injected into plasma as molten particles on a substrate, film formation of non-equilibrium material such as diamond, production of fine particles, or decomposition of organic halogen compounds such as chlorofluorocarbon. Have been.

【0003】高周波プラズマ装置の基本的な構成は、石
英やセラミックス等の絶縁性物質で形成された放電管
と、この放電管の外周に巻回され放電管内に誘導プラズ
マを発生させる高周波コイルとを備えている。
[0003] The basic structure of a high-frequency plasma device consists of a discharge tube formed of an insulating material such as quartz or ceramics, and a high-frequency coil wound around the outer periphery of the discharge tube to generate induction plasma in the discharge tube. Have.

【0004】また、誘導プラズマの点弧手段としては、
例えば、特開昭60−230399号公報に開示された
ように、着火棒を放電管内に挿入し誘導加熱してプラズ
マ点弧をし易くする構成のものがある。また、特開昭6
1−68900号公報に開示されたように、放電管内を
減圧して点弧を容易にする構成も知られている。
[0004] As means for igniting induction plasma,
For example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-230399, there is a configuration in which an ignition rod is inserted into a discharge tube and induction heating is performed to facilitate plasma ignition. In addition, Japanese Unexamined Patent Publication
As disclosed in Japanese Patent Application Publication No. 1-68900, there is also known a configuration in which the inside of a discharge tube is decompressed to facilitate ignition.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た着火棒を用いる従来装置では、点弧後は着火棒をプラ
ズマから遠ざけるための退避手段が必要となり、装置構
成が複雑になる。また、放電管内を減圧にする従来装置
では、減圧のための真空ポンプを用意しなければなら
ず、装置構成が複雑になるという問題を内包している。
However, in the conventional apparatus using the above-mentioned igniting rod, a retracting means for keeping the igniting rod away from the plasma after ignition is required, which complicates the structure of the apparatus. Further, in the conventional apparatus for reducing the pressure in the discharge tube, a vacuum pump for reducing the pressure must be prepared, which involves a problem that the apparatus configuration becomes complicated.

【0006】本発明は上記事情に鑑みて成されたもので
あり、大気圧下であっても、簡単な構造で容易にプラズ
マ点弧を可能にした高周波プラズマ装置を提供すること
を主たる目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its main object to provide a high-frequency plasma apparatus capable of easily firing plasma with a simple structure even under atmospheric pressure. I have.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに請求項1の発明は、放電管の外周に巻回された高周
波コイルに励磁電流を流して放電管内部に誘導プラズマ
を発生させる高周波プラズマ装置において、棒状電極
と、前記放電管を支持する導電性の支持体とを備え、前
記棒状電極と前記支持体との間に高電圧を印加して放電
管中に放電を発生させることを特徴としている。
According to a first aspect of the present invention, an exciting current is applied to a high-frequency coil wound around the outer periphery of a discharge tube to generate an induced plasma inside the discharge tube. In a high-frequency plasma apparatus, a rod-shaped electrode and a conductive support for supporting the discharge tube are provided, and a high voltage is applied between the rod-shaped electrode and the support to generate a discharge in the discharge tube. It is characterized by.

【0008】請求項2の発明は、放電管の外周に巻回さ
れた高周波コイルに励磁電流を流して放電管内部に誘導
プラズマを発生させる高周波プラズマ装置において、前
記放電管の上部を支持する導電性の上部支持体と、前記
放電管の下部を支持する導電性の下部支持体と、前記上
部支持体に設けられた第1の電極、前記下部支持体に設
けられた第2の電極のいずれか、または双方から成る電
極部とを備え、前記第1の電極と下部支持体との間、上
部支持体と第2の電極との間、または第1の電極と第2
の電極との間の何れかに高電圧を印加して放電管中に放
電を発生させることを特徴としている。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a high-frequency plasma apparatus for generating an induced plasma in a discharge tube by supplying an exciting current to a high-frequency coil wound around the outer periphery of the discharge tube. An upper support, a conductive lower support for supporting the lower part of the discharge tube, a first electrode provided on the upper support, or a second electrode provided on the lower support. Or an electrode portion composed of both, or between the first electrode and the lower support, between the upper support and the second electrode, or between the first electrode and the second electrode.
A high voltage is applied to any of the electrodes to generate a discharge in the discharge tube.

【0009】請求項3の発明は、請求項2に記載の高周
波プラズマ装置において、前記第1の電極、第2の電極
の一方、または双方の先端部に突起を設けたことを特徴
としている。
According to a third aspect of the present invention, in the high-frequency plasma apparatus according to the second aspect, a projection is provided at one or both of the first electrode and the second electrode.

【0010】請求項4の発明は、請求項1乃至請求項3
に記載の高周波プラズマ装置において、前記棒状電極、
第1の電極、または第2の電極を冷却する冷却手段を設
けたことを特徴としている。
[0010] The invention of claim 4 is the invention of claims 1 to 3.
In the high-frequency plasma device according to the, the rod-shaped electrode,
A cooling means for cooling the first electrode or the second electrode is provided.

【0011】請求項5の発明は、請求項1乃至請求項4
の何れかに記載の高周波プラズマ装置において、高電圧
発生装置から前記放電管に高電圧を供給する回路中に放
電ギャップを設けたことを特徴としている。
[0011] The invention according to claim 5 is the invention according to claims 1 to 4.
In the high-frequency plasma device according to any one of the above, a discharge gap is provided in a circuit for supplying a high voltage from a high-voltage generator to the discharge tube.

【0012】請求項6の発明は、請求項5に記載の高周
波プラズマ装置において、前記放電ギャップを絶縁ガス
で封入する手段を設けたことを特徴としている。
According to a sixth aspect of the present invention, in the high frequency plasma apparatus according to the fifth aspect, a means for sealing the discharge gap with an insulating gas is provided.

【0013】請求項7の発明は、請求項5に記載の高周
波プラズマ装置において、前記放電ギャップ間に絶縁性
ガスを吹き込む手段を設けたことを特徴としている。
According to a seventh aspect of the present invention, in the high frequency plasma apparatus according to the fifth aspect, means for blowing an insulating gas is provided between the discharge gaps.

【0014】請求項8の発明は、請求項5に記載の高周
波プラズマ装置において、前記放電ギャップを水冷電極
で構成したことを特徴としている。
According to an eighth aspect of the present invention, in the high frequency plasma apparatus according to the fifth aspect, the discharge gap is constituted by a water-cooled electrode.

【0015】請求項9の発明は、請求項1乃至請求項4
の何れかに記載の高周波プラズマ装置において、高電圧
発生装置から放電管中に高電圧を供給する回路中に高周
波フィルタを設けたことを特徴としている。この高周波
フィルタにより、前記高周波コイルの励磁によって発生
する高周波電流を遮断して高周波電流の戻りに起因する
焼損等から高電圧発生装置を保護する。
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided the first to fourth aspects.
The high-frequency plasma device according to any one of the above, wherein a high-frequency filter is provided in a circuit for supplying a high voltage from the high-voltage generator to the discharge tube. The high-frequency filter cuts off the high-frequency current generated by the excitation of the high-frequency coil and protects the high-voltage generator from burning and the like caused by the return of the high-frequency current.

【0016】請求項10の発明は、請求項1乃至請求項
4の何れかに記載の高周波プラズマ装置において、高電
圧発生装置から放電管中に高電圧を供給する回路中に回
路遮断手段を設けたことを特徴としている。この回路遮
断手段により、前記高周波コイルの励磁によって発生す
る高周波電流を機械的に遮断して高周波電流の戻りに起
因する焼損等から高電圧発生装置を保護する。
According to a tenth aspect of the present invention, in the high frequency plasma apparatus according to any one of the first to fourth aspects, a circuit interrupting means is provided in a circuit for supplying a high voltage from a high voltage generator to a discharge tube. It is characterized by that. By this circuit cutoff means, the high-frequency current generated by the excitation of the high-frequency coil is mechanically cut off to protect the high-voltage generator from burnout or the like caused by the return of the high-frequency current.

【0017】請求項11の発明は、放電管の外周に巻回
された高周波コイルに励磁電流を流して放電管内部に誘
導プラズマを発生させる高周波プラズマ装置において、
前記放電管内を乾燥状態にする乾燥手段を設けたことを
特徴としている。
An eleventh aspect of the present invention relates to a high-frequency plasma apparatus for generating an induction plasma inside a discharge tube by flowing an exciting current through a high-frequency coil wound around the outer periphery of the discharge tube.
A drying unit for drying the inside of the discharge tube is provided.

【0018】請求項12の発明は、放電管の外周に巻回
された高周波コイルに励磁電流を流して放電管内部に誘
導プラズマを発生させる高周波プラズマ装置において、
前記乾燥手段は、乾燥用ガスまたは加熱された乾燥用ガ
スを放電管内に通流させる手段であることを特徴として
いる。
According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided a high-frequency plasma apparatus for generating an induction plasma in a discharge tube by flowing an exciting current through a high-frequency coil wound around the outer periphery of the discharge tube.
The drying means is means for flowing a drying gas or a heated drying gas into the discharge tube.

【0019】請求項13の発明は、請求項11に記載の
高周波プラズマ装置において、前記乾燥手段は、放電管
内をヒータで加熱することを特徴としている。具体的に
は、ヒータと、当該ヒータを外周に備えた円筒状のヒー
タブロックと、このヒータブロックを放電管の軸方向に
移動自在に駆動する駆動機構とから成り、乾燥実施時に
は、駆動機構によりヒータブロックを放電管内に挿入さ
せてヒータの加熱により乾燥させ、乾燥後には、駆動機
構によりヒータブロックを放電管外に退避させるように
構成できる。
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the high-frequency plasma apparatus according to the eleventh aspect, the drying means heats the inside of the discharge tube with a heater. Specifically, it comprises a heater, a cylindrical heater block provided with the heater on the outer periphery, and a drive mechanism for driving the heater block movably in the axial direction of the discharge tube. The heater block is inserted into the discharge tube and dried by heating the heater. After the drying, the heater block is retracted out of the discharge tube by the driving mechanism.

【0020】請求項14の発明は、請求項11に記載の
高周波プラズマ装置において、前記放電管の内壁面は、
撥水加工されていることを特徴としている。
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the high frequency plasma apparatus according to the eleventh aspect, the inner wall surface of the discharge tube is
It is characterized by being water-repellent.

【0021】請求項15の発明は、請求項11に記載の
高周波プラズマ装置において、前記乾燥手段は、親和性
の高い揮発性溶媒または絶縁性流体を放電管の内壁面に
沿って注入する手段であることを特徴としている。
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the high frequency plasma apparatus according to the eleventh aspect, the drying means is means for injecting a volatile solvent or an insulating fluid having a high affinity along the inner wall surface of the discharge tube. It is characterized by having.

【0022】請求項16の発明は、放電管の外周に巻回
された高周波コイルに励磁電流を流して放電管内部に誘
導プラズマを発生させる高周波プラズマ装置において、
前記放電管の外壁面または内壁面の少なくとも一方を、
光透過率の低い絶縁材料で構成したことを特徴としてい
る。
According to a sixteenth aspect of the present invention, there is provided a high-frequency plasma apparatus for generating an induction plasma in a discharge tube by flowing an exciting current through a high-frequency coil wound around the outer periphery of the discharge tube.
At least one of the outer wall surface or the inner wall surface of the discharge tube,
It is characterized by comprising an insulating material having a low light transmittance.

【0023】請求項17の発明は、放電管の外周に巻回
された高周波コイルに励磁電流を流して放電管内部に誘
導プラズマを発生させる高周波プラズマ装置において、
前記放電管の外壁面または内壁面の少なくとも一方を、
光透過率の低い絶縁材料で被覆して遮光する遮光手段を
設けたことを特徴としている。
According to a seventeenth aspect of the present invention, there is provided a high-frequency plasma apparatus for generating an induction plasma in a discharge tube by passing an exciting current through a high-frequency coil wound around the outer periphery of the discharge tube.
At least one of the outer wall surface or the inner wall surface of the discharge tube,
It is characterized in that a light-shielding means is provided, which is covered with an insulating material having a low light transmittance and shields light.

【0024】請求項18の発明は、放電管の外周に巻回
された高周波コイルに励磁電流を流して放電管内部に誘
導プラズマを発生させる高周波プラズマ装置において、
前記放電管の下部支持体の底面構造として、放電管下端
の外壁側に設けられたシール部材と、放電管下端の内壁
に沿って前記下部支持体を折り曲げた折り返し部とを備
え、前記シール部材と折り返し部とにより放電管下端を
挟み込んで支持することを特徴としている。
The invention according to claim 18 is a high-frequency plasma apparatus for generating an induced plasma in the discharge tube by flowing an exciting current through a high-frequency coil wound around the outer periphery of the discharge tube.
As a bottom structure of the lower support of the discharge tube, a seal member provided on the outer wall side of the lower end of the discharge tube, and a folded portion formed by bending the lower support along the inner wall of the lower end of the discharge tube, wherein the seal member And the folded portion sandwiches and supports the lower end of the discharge tube.

【0025】請求項19の発明は、請求項18に記載の
高周波プラズマ装置において、前記折り返し部を備えた
下部支持体を冷却して前記シール部材の過熱を防止する
過熱防止手段を設けたことを特徴としている。
According to a nineteenth aspect of the present invention, in the high frequency plasma apparatus according to the eighteenth aspect, there is provided an overheating preventing means for cooling the lower support having the folded portion to prevent the sealing member from overheating. Features.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】図1は本発明に係る高周波プラズ
マ装置の一実施の形態を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a high-frequency plasma apparatus according to the present invention.

【0027】この図に示す高周波プラズマ装置1は、石
英やセラミックス等の絶縁性物質により円筒状に形成さ
れた放電管2と、この放電管2を支持する基台となる下
部フランジ部3と、放電管2の上部を覆う上部フランジ
部4と、この上部フランジ部4の上面に位置する円板部
5と、この円板部5の上面に位置して放電管2を覆う蓋
部6と、蓋部6のほぼ中央に設けられた棒状電極7と、
放電管2の外周に巻回された高周波コイル8と、この高
周波コイル8に高周波の励磁電流を供給する高周波電源
9とを備えている。前記下部フランジ部3により請求項
2でいう下部支持体が、前記上部フランジ部4と、円板
部5と、蓋部6により請求項2でいう上部支持体がそれ
ぞれ構成されている。また、下部フランジ部3、上部フ
ランジ部4、円板部5、蓋部5はいずれもステンレス鋼
等の導電体で構成される。
The high-frequency plasma apparatus 1 shown in FIG. 1 has a discharge tube 2 formed in a cylindrical shape from an insulating material such as quartz or ceramics, a lower flange 3 serving as a base for supporting the discharge tube 2, An upper flange portion 4 covering the upper portion of the discharge tube 2, a disk portion 5 located on the upper surface of the upper flange portion 4, a lid portion 6 located on the upper surface of the disk portion 5 and covering the discharge tube 2, A rod-shaped electrode 7 provided substantially at the center of the lid 6,
A high frequency coil 8 wound around the outer circumference of the discharge tube 2 and a high frequency power supply 9 for supplying a high frequency exciting current to the high frequency coil 8 are provided. The lower flange portion 3 constitutes a lower support according to the second aspect, and the upper flange portion 4, the disk portion 5, and the lid portion 6 constitute an upper support according to the second aspect. Further, the lower flange part 3, the upper flange part 4, the disk part 5, and the lid part 5 are all made of a conductor such as stainless steel.

【0028】放電管2は、内管2Aと外管2Bとから成
る2重管構造を有しており、内管2Aと外管2Bとの間
には水路10が形成されている。また、下部フランジ部
3の側面には導水口11が、上部フランジ部12の側面
には排水口12がそれぞれ穿設され、導水口11から導
入された冷却水が水路11中を上昇して排水口12から
管外に排出されるように成っている。これによってプラ
ズマ処理時における放電管2の冷却が効果的に行われて
いる。
The discharge tube 2 has a double tube structure composed of an inner tube 2A and an outer tube 2B, and a water passage 10 is formed between the inner tube 2A and the outer tube 2B. A water inlet 11 is formed on the side surface of the lower flange portion 3 and a drainage hole 12 is formed on the side surface of the upper flange portion 12, so that cooling water introduced from the water inlet 11 rises in the water channel 11 to drain. It is configured to be discharged from the mouth 12 to the outside of the tube. This effectively cools the discharge tube 2 during the plasma processing.

【0029】また、上部支持体を構成する円板部5の側
面には、ガス導入口13が穿設されている。このガス導
入口13からは、放電開始時には、アルゴンガス等が導
入されてプラズマ点弧が促進される。点弧後には、酸素
ガスや窒素ガスが導入されててプラズマを安定化させる
か、あるいは直接、処理体となるガス(キャリアガスと
ともに導入される微小な粒子等も含まれる)が導入され
て処理される。
A gas inlet 13 is formed in a side surface of the disk portion 5 constituting the upper support. At the start of discharge, argon gas or the like is introduced from the gas inlet 13 to promote plasma ignition. After the ignition, oxygen gas or nitrogen gas is introduced to stabilize the plasma, or a gas to be treated (including fine particles introduced together with the carrier gas) is introduced directly. Is done.

【0030】本実施の形態においては、棒状電極7と下
部フランジ部3との間に高電圧発生装置14が接続され
ている。すなわち、導電体である下部フランジ部3が他
方の電極を兼ね、高電圧印加時には棒状電極7と下部フ
ランジ部3との間でプラズマ点弧用のアーク放電が発生
する。高電圧発生装置14は、直流電圧発生装置または
パルス電圧発生装置が望ましい。この場合、直流電圧発
生装置は、コンパクトで安価に装置を構成できるという
利点を有する。パルス電圧発生装置は、イグニッション
コイル、インダクションテスラコイル、スパークギャッ
プコイル、ロータリーギャップスイッチ、サイラトロン
スイッチなどを使用して構成でき、パルス状に比較的高
い電圧を印加できるので、アーク放電を発生し易く、か
つ放電特性の微調整が容易という利点を有する反面、装
置構成が複雑で高価である。
In the present embodiment, a high voltage generator 14 is connected between the rod-shaped electrode 7 and the lower flange 3. That is, the lower flange portion 3 which is a conductor also serves as the other electrode, and an arc discharge for plasma ignition is generated between the rod-shaped electrode 7 and the lower flange portion 3 when a high voltage is applied. The high voltage generator 14 is preferably a DC voltage generator or a pulse voltage generator. In this case, the DC voltage generating device has an advantage that the device can be formed compactly and inexpensively. The pulse voltage generator can be configured using an ignition coil, an induction Tesla coil, a spark gap coil, a rotary gap switch, a thyratron switch, etc., and can apply a relatively high voltage in a pulsed manner, so that arc discharge is easily generated, and Although it has the advantage that the fine adjustment of the discharge characteristics is easy, the device configuration is complicated and expensive.

【0031】<放電電極に関する他の例>上述した実施
の形態では、棒状電極7と下部フランジ部3とで放電電
極が構成されているが、放電電極の組み合わせはこれに
限られない。
<Other Examples Regarding Discharge Electrodes> In the above-described embodiment, the discharge electrodes are constituted by the rod-shaped electrodes 7 and the lower flange portions 3, but the combination of the discharge electrodes is not limited to this.

【0032】図2に示す例は、上部フランジ部3の一
部、例えば円板部5の端部を下方に延出させて円筒状電
極21を形成し、導電体である円板部5と、同じく導電
体である下部フランジ部3との間に前記高電圧発生装置
14(図2では図示を省略)を接続して円筒状電極21
と下部フランジ部3間でアーク放電を行うように構成し
たものである。これにより、放電時の電界強度が強くな
り、放電管2内に容易にアークが発生する。そして、こ
れがトリガーとして容易に高周波プラズマが発生する。
このため、放電管2内を減圧しなくとも、容易に高周波
プラズマを発生させることができる。
In the example shown in FIG. 2, a part of the upper flange portion 3, for example, an end of the disk portion 5 is extended downward to form the cylindrical electrode 21, and the disk portion 5 which is a conductor is formed. The high-voltage generator 14 (not shown in FIG. 2) is connected between the lower electrode 3 and a cylindrical electrode 21.
And an arc discharge is performed between the lower flange portion 3 and the lower flange portion 3. Thereby, the electric field intensity at the time of discharge increases, and an arc is easily generated in the discharge tube 2. Then, the high frequency plasma is easily generated as a trigger.
Therefore, high-frequency plasma can be easily generated without reducing the pressure inside the discharge tube 2.

【0033】この場合、円筒状電極21は、ガス導入口
13Aあるいは13Bから導入される、放電安定用のア
ルゴンガス、反応ガス、処理対象ガス、またはこれらの
混合ガスの流れを整流する整流板を兼ねる構成となる。
このため、ガス導入口13Aあるいは13Bから導入さ
れたガスは、内管2Aと円筒状電極21との間で、ある
いは円筒状電極21の内面に沿って下方に整流されて流
れていき、円筒状電極21と下部フランジ部3との間で
発生するアーク放電を安定化させる。さらに、円筒状電
極21におけるガスの整流は、発生した高周波プラズマ
の安定化にも寄与する。
In this case, the cylindrical electrode 21 is provided with a rectifying plate for rectifying the flow of the discharge stabilizing argon gas, reaction gas, gas to be treated, or a mixed gas thereof introduced from the gas inlet 13A or 13B. It becomes the structure which also serves.
For this reason, the gas introduced from the gas inlet 13A or 13B is rectified downward between the inner tube 2A and the cylindrical electrode 21 or along the inner surface of the cylindrical electrode 21 and flows therethrough. The arc discharge generated between the electrode 21 and the lower flange 3 is stabilized. Further, the rectification of the gas in the cylindrical electrode 21 also contributes to stabilization of the generated high-frequency plasma.

【0034】また、図3に示すように、円筒状電極21
の先端には突起21A,21Bが設けられている。この
突起21A,21Bが形成されたことによって放電特性
が改善される。すなわち、鋭利な突起21A,21Bに
は、電界が集中し放電特性が改善されるので、プラズマ
点弧が容易になる。
Further, as shown in FIG.
Are provided with projections 21A and 21B at the tip. The formation of the projections 21A and 21B improves the discharge characteristics. That is, the electric field is concentrated on the sharp projections 21A and 21B and the discharge characteristics are improved, so that plasma ignition is facilitated.

【0035】図4に示す例は、下部フランジ部3の端部
を上方に延出させて円筒状電極22を形成し、導電体で
ある円板部5と、下部フランジ部3との間に前記高電圧
発生装置14(図4では図示を省略)を接続して円板部
5と下部フランジ部3の円筒状電極22との間でアーク
放電を行うように構成したものである。
In the example shown in FIG. 4, the end of the lower flange portion 3 is extended upward to form a cylindrical electrode 22, and the cylindrical electrode 22 is provided between the disk portion 5 as a conductor and the lower flange portion 3. The high voltage generator 14 (not shown in FIG. 4) is connected to perform arc discharge between the disk portion 5 and the cylindrical electrode 22 of the lower flange portion 3.

【0036】また、上記円筒状電極22の先端にも、図
3に示すような突起22Aが設けられ、この突起22A
が形成されたことによって放電特性が改善される。
Also, a projection 22A as shown in FIG. 3 is provided at the tip of the cylindrical electrode 22.
The discharge characteristics are improved by the formation of.

【0037】図5に示す例は、円板部5の端部を下方に
延出させた円筒状電極(「上部円筒状電極」ともいう)
21を形成するとともに、下部フランジ部3の端部を上
方に延出させた円筒状電極22(「下部円筒状電極」と
もいう)を形成し、導電体である円板部5と、下部フラ
ンジ部3との間に前記高電圧発生装置14(図5では図
示を省略)を接続して上部円筒状電極21と、下部円筒
状電極22との間でアーク放電を行うように構成したも
のである。
The example shown in FIG. 5 is a cylindrical electrode (also referred to as an "upper cylindrical electrode") in which the end of the disk portion 5 extends downward.
21 and a cylindrical electrode 22 (also referred to as a “lower cylindrical electrode”) having an end portion of the lower flange portion 3 extending upward. The high voltage generator 14 (not shown in FIG. 5) is connected to the section 3 to perform arc discharge between the upper cylindrical electrode 21 and the lower cylindrical electrode 22. is there.

【0038】この場合も、両円筒状電極21,22の先
端には、図3に示すような突起21A,22Aが設けら
れている。この突起21A,22Aが形成されたことに
よって、放電時の電界集中が可能となり、放電特性が良
好に改善される。なお、この突起21A,22Aは図3
に示す形状、数に限定されない。要は、放電電界が集中
し易いように鋭利な先端であれば良い。
Also in this case, projections 21A and 22A as shown in FIG. 3 are provided at the tips of both cylindrical electrodes 21 and 22, respectively. The formation of the projections 21A and 22A enables the electric field to be concentrated at the time of discharge, and the discharge characteristics are improved satisfactorily. The projections 21A and 22A are shown in FIG.
Are not limited to the shapes and numbers shown in FIG. The point is that any sharp tip may be used so that the discharge electric field is easily concentrated.

【0039】図6に示す例は、棒状電極7と上部支持体
である上部フランジ部4または円板部5との間に高電圧
発生装置14を接続してアーク放電を発生させるように
構成したものである。すなわち、上部フランジ部4や円
板部5は導電体であるため、棒状電極7との間を電気的
に絶縁する必要がある。そこで棒状電極7を絶縁材25
を介在させて導電性の蓋部6に取り付けるようにしてい
る。なお、絶縁材としては、テフロン、ガラスエポキシ
樹脂、あるいはセラミックス等が好適である。
In the example shown in FIG. 6, an arc discharge is generated by connecting a high voltage generator 14 between the rod-shaped electrode 7 and the upper flange portion 4 or the disk portion 5 as the upper support. Things. That is, since the upper flange portion 4 and the disk portion 5 are conductors, it is necessary to electrically insulate the upper flange portion 4 and the disk portion 5 from the rod-shaped electrode 7. Therefore, the rod-shaped electrode 7 is replaced with an insulating material 25.
Is attached to the conductive lid portion 6 with an intervening member. As the insulating material, Teflon, glass epoxy resin, ceramics, or the like is preferable.

【0040】図7に示す例は、棒状電極として、内部に
冷却水路27が設けられた電極26を使用し、放電時に
おける電極26の加熱を防止して電極の消耗を極力低減
するようにしたものである。これにより、電極の寿命が
飛躍的に延びる。
In the example shown in FIG. 7, an electrode 26 provided with a cooling water passage 27 therein is used as a rod-shaped electrode, and the electrode 26 is prevented from being heated at the time of discharge to minimize the consumption of the electrode. Things. As a result, the life of the electrode is dramatically extended.

【0041】以上、図2乃至図7を用いて電極に関する
変形例を説明したが、下部フランジ部3、上部フランジ
部4に設けられる電極の形は円筒状に限定されず、円盤
状のもの、円板部5の端部に1乃至複数本の棒状または
針状の電極を形成したものでも良い。また、棒状電極7
は、パイプ状(中空円筒状)でも良い。
The modified examples related to the electrodes have been described above with reference to FIGS. 2 to 7. However, the shapes of the electrodes provided on the lower flange portion 3 and the upper flange portion 4 are not limited to cylindrical shapes, One or a plurality of rod-shaped or needle-shaped electrodes may be formed at the end of the disk portion 5. In addition, the rod-shaped electrode 7
May be a pipe shape (hollow cylindrical shape).

【0042】<高電圧発生装置14の保護手段>ところ
で、高電圧発生装置14は、電極間に高電圧を印加して
放電管2内でアーク放電を発生させて、高周波プラズマ
の点弧に使用される。従って、高電圧発生装置14は、
プラズマが発生した後はプラズマが不安定となってリカ
バリーが必要な時以外は基本的に不要である。しかし、
高周波コイル8の誘導電流により高周波電力が高電圧発
生装置14側に戻り、これにより高電圧発生装置14が
焼損する虞がある。
<Protection Means of High Voltage Generator 14> The high voltage generator 14 applies a high voltage between the electrodes to generate an arc discharge in the discharge tube 2 and is used for igniting high frequency plasma. Is done. Therefore, the high voltage generator 14
After the plasma is generated, it is basically unnecessary except when the plasma becomes unstable and recovery is required. But,
The high-frequency power returns to the high-voltage generator 14 due to the induction current of the high-frequency coil 8, and the high-voltage generator 14 may be burned.

【0043】このような高周波電力の戻りを防止するた
めに、高電圧発生装置14と、棒状電極7、あるいは電
極となるフランジ部との間に碍子などの絶縁物を介挿さ
せることも考えられる。しかし、この方法では、高電圧
印加時に、碍子表面で放電が発生するために、碍子表面
が劣化して絶縁性能が落ちるという不具合がある。
In order to prevent such a return of the high-frequency power, it is conceivable to insert an insulator such as an insulator between the high-voltage generator 14 and the rod-shaped electrode 7 or the flange serving as the electrode. . However, in this method, when a high voltage is applied, discharge occurs on the surface of the insulator, so that the surface of the insulator is deteriorated and insulation performance is deteriorated.

【0044】そこで、図8に示すように、棒状電極7と
高電圧発生装置14とを繋ぐ配線上に放電ギャップ31
を設け、回路を完全に遮断することにより、プラズマ発
生後の高周波電流の戻りを阻止するようにしたものであ
る。
Therefore, as shown in FIG. 8, a discharge gap 31 is formed on the wiring connecting the rod-shaped electrode 7 and the high voltage generator 14.
Is provided to completely shut off the circuit, thereby preventing the return of the high-frequency current after the plasma is generated.

【0045】また、この放電ギャップ31は絶縁ガス封
入装置32内に封入されている。高電圧発生装置14か
らの高電圧印加で放電ギャップ32間に放電が開始され
るが、その際に、ギャップ間のインピーダンスが下がる
とギャップ間の放電が持続し、その結果、回路が導通状
態となって高周波コイル8側から高周波電流が流れ込
む。これを防止するために、絶縁ガスを封入することに
よってインピーダンスの低下を防止し、ギャップ間の放
電継続を防止する。
The discharge gap 31 is sealed in an insulating gas sealing device 32. The discharge is started between the discharge gaps 32 by the application of a high voltage from the high voltage generator 14. At this time, when the impedance between the gaps decreases, the discharge between the gaps continues, and as a result, the circuit becomes conductive. As a result, a high-frequency current flows from the high-frequency coil 8 side. In order to prevent this, the insulating gas is sealed to prevent the impedance from lowering and prevent the discharge from continuing between the gaps.

【0046】図9に示す例は、放電ギャップ31の近傍
にガス供給装置33に接続されたノズル34を配設した
ものである。放電発生時にノズル34から絶縁ガスを吹
き付けてギャップ間のインピーダンスを素早く高め、ギ
ャップ間の絶縁破壊を早急に回復させることによって高
周波コイル8側からの高周波電流の流れ込みを阻止する
ようにしたものである。
In the example shown in FIG. 9, a nozzle 34 connected to a gas supply device 33 is arranged near the discharge gap 31. When a discharge occurs, an insulating gas is blown from the nozzle 34 to quickly increase the impedance between the gaps, thereby promptly recovering the dielectric breakdown between the gaps, thereby preventing the inflow of the high-frequency current from the high-frequency coil 8 side. .

【0047】図10に示す例では、放電ギャップ31と
して相対した水冷電極35を設け、冷却水供給装置36
から水冷電極35に冷却水を循環させて、放電時の電極
の加熱、金属蒸気の発生を防止し、放電ギャップ31で
の放電持続を防止する。
In the example shown in FIG. 10, a water cooling electrode 35 facing the discharge gap 31 is provided.
Then, cooling water is circulated to the water-cooled electrode 35 to prevent heating of the electrode and generation of metal vapor at the time of discharge, and to prevent continuation of discharge in the discharge gap 31.

【0048】図11に示す例では、図8に示したような
放電ギャップ31に代えて、高周波フィルタ41を設
け、高周波電流成分の戻りをカットすることにより、高
電圧発生装置14の焼損を防止するようにしたものであ
る。
In the example shown in FIG. 11, a high-frequency filter 41 is provided in place of the discharge gap 31 as shown in FIG. 8, and the return of the high-frequency current component is cut to prevent the high-voltage generator 14 from burning. It is something to do.

【0049】図12に示す例では、棒状電極7と、高電
圧発生4との間に機械的接点A,Bとこの接点A,B間
を接続する導体43を備えたスイッチ部42を設けてい
る。スイッチ部42の導体43はロッド44とこのロッ
ドを上下動させる駆動機構45に接続され、また、この
駆動機構45は駆動スイッチ46により、ON/OFF
される。
In the example shown in FIG. 12, a switch section 42 having mechanical contacts A and B and a conductor 43 connecting the contacts A and B is provided between the rod-shaped electrode 7 and the high voltage generator 4. I have. The conductor 43 of the switch section 42 is connected to a rod 44 and a drive mechanism 45 for vertically moving the rod. The drive mechanism 45 is turned on / off by a drive switch 46.
Is done.

【0050】以上の構成において、始動時には、駆動ス
イッチ46をONにして、駆動機構45により導体43
と接点A,Bとを接触させて導通状態にしておき、高電
圧発生4の点弧スイッチ47を投入する。これにより、
高電圧発生装置14から高電圧が棒状電極7に印加さ
れ、アーク放電が発生してプラズマが点弧する。プラズ
マ点弧後は、駆動スイッチ46をOFFにし、駆動機構
45を駆動させて導体43を接点A,Bと離し、この接
点A,B間を遮断する。これにより、プラズマからの高
周波電流の高電圧発生装置14側への戻りを遮断する。
In the above configuration, at the time of starting, the drive switch 46 is turned on, and the drive mechanism 45 turns on the conductor 43.
And the contacts A and B are brought into contact with each other to make them conductive, and the ignition switch 47 for high voltage generation 4 is turned on. This allows
A high voltage is applied to the rod-shaped electrode 7 from the high voltage generator 14 to generate an arc discharge and ignite the plasma. After the plasma ignition, the drive switch 46 is turned off, the drive mechanism 45 is driven to separate the conductor 43 from the contacts A and B, and the connection between the contacts A and B is cut off. As a result, the return of the high-frequency current from the plasma to the high-voltage generator 14 is blocked.

【0051】以上、図8乃至図12を用いて高周波コイ
ル8の励磁電流により発生した高周波電力の高電圧発生
装置14側への戻りを阻止する例を説明した。しかし、
例えば、放電管2の電極部を構成する導電体(下部フラ
ンジ部3、上部フランジ部4、円筒状電極21,22
等)と高周波コイル8とを、高電圧発生装置14からの
高電圧発生によっては絶縁破壊を起こす距離ではある
が、点弧中の高周波電力によっては絶縁破壊を起こさな
い距離に調節して配置することによっても解決できる。
The example in which the high-frequency power generated by the exciting current of the high-frequency coil 8 is prevented from returning to the high-voltage generator 14 has been described with reference to FIGS. But,
For example, conductors (lower flange portion 3, upper flange portion 4, cylindrical electrodes 21 and 22) constituting the electrode portion of discharge tube 2
Etc.) and the high-frequency coil 8 are arranged such that the distance is adjusted so that the dielectric breakdown is caused by the high voltage generation from the high voltage generator 14 but not caused by the high-frequency power during ignition. It can also be solved.

【0052】<放電管2内の乾燥手段>放電管2内部に
水分(湿気)があると、プラズマ点弧が困難になる。そ
こで、放電管2内は乾燥状態を維持させる必要がある。
<Drying Means in Discharge Tube 2> If there is moisture (moisture) inside discharge tube 2, plasma ignition becomes difficult. Therefore, it is necessary to keep the inside of the discharge tube 2 dry.

【0053】そこで、図13に示すように、プラズマ用
ガス供給装置51に並設して乾燥ガス供給装置52を設
け、この乾燥ガス供給装置52から放電管2内に乾燥ガ
スを供給して、プラズマ点弧前に乾燥状態を保持させ
る。
Therefore, as shown in FIG. 13, a dry gas supply device 52 is provided in parallel with the plasma gas supply device 51, and a dry gas is supplied from the dry gas supply device 52 into the discharge tube 2. Keep dry before firing plasma.

【0054】図14に示す例では、乾燥用ガス発生装置
52から発生した乾燥ガスを加熱するガス加熱機構53
を設け、加熱後の乾燥用ガスを放電管2内に供給するこ
とによりさらに安定したプラズマ点弧を実現させるよう
にしている。
In the example shown in FIG. 14, a gas heating mechanism 53 for heating the drying gas generated from the drying gas generator 52 is provided.
And a more stable plasma ignition is realized by supplying the heated drying gas into the discharge tube 2.

【0055】図15に示す例では、ヒータ55で放電管
内部を加熱するようにしたものである。この場合、ヒー
タ55を常時は不要なため、放電管2外に出す必要があ
る。そこで、この例では、乾燥時には内壁に付着した水
滴を乾燥させるために、ヒータ55を持つヒータブロッ
ク56を駆動機構57によって管内に挿入し、ヒータ5
5による加熱によって内部を乾燥させる。乾燥終了後
は、駆動機構57を操作してヒータブロック56を管外
に退避させる。これにより、乾燥状態が確保でき、プラ
ズマ点弧を良好に行うことができる。
In the example shown in FIG. 15, the inside of the discharge tube is heated by the heater 55. In this case, since the heater 55 is not always required, it is necessary to take the heater 55 out of the discharge tube 2. Therefore, in this example, a heater block 56 having a heater 55 is inserted into the tube by the driving mechanism 57 to dry the water droplets adhered to the inner wall during drying.
The inside is dried by heating according to 5. After the drying is completed, the driving mechanism 57 is operated to retract the heater block 56 out of the tube. Thereby, a dry state can be ensured, and plasma ignition can be performed favorably.

【0056】図16は、揮発性溶媒供給装置61を設
け、親和性の高いアルコールやアセトン等の揮発性溶媒
を放電管2内に供給して水分を蒸発させるようにしたも
のである。これにより、管壁に残留・付着した溶媒は、
揮発性のために直ぐに乾燥し、乾燥時間がより短縮す
る。
FIG. 16 shows a configuration in which a volatile solvent supply device 61 is provided, and a volatile solvent such as alcohol or acetone having a high affinity is supplied into the discharge tube 2 to evaporate water. As a result, the solvent remaining / adhering to the tube wall is
It dries quickly due to its volatility, and the drying time is shorter.

【0057】<放電管内壁の絶縁性向上>図17の例で
は、絶縁性流体供給装置62を設け、絶縁性流体を放電
管2内に供給することにより、壁面2の絶縁性向上を確
保している。絶縁性流体としては、純水、フロリナー
ト、各種絶縁油等がある。すなわち、内壁面に水分や汚
れ等が付着していると、良好なアーク放電が発生しない
が、絶縁性流体を内壁面に均一に流すことにより、沿面
放電等の発生を防止でき、効率の良い処理が可能とな
る。
<Improvement of Insulation of Inner Wall of Discharge Tube> In the example of FIG. 17, an insulation fluid supply device 62 is provided, and an insulation fluid is supplied into the discharge tube 2 to improve the insulation of the wall surface 2. ing. Examples of the insulating fluid include pure water, florinate, various insulating oils, and the like. That is, if moisture or dirt adheres to the inner wall surface, good arc discharge does not occur.However, by causing the insulating fluid to flow uniformly on the inner wall surface, the occurrence of creeping discharge and the like can be prevented, resulting in efficient operation. Processing becomes possible.

【0058】図18では、前記絶縁性流体を放電管2の
内管2Aと外管2Bとの間に設けられた水路10に循環
させ、この絶縁性流体によって放電管2の冷却を行うよ
うにしたものである。
In FIG. 18, the insulating fluid is circulated through a water channel 10 provided between the inner tube 2A and the outer tube 2B of the discharge tube 2, and the discharge tube 2 is cooled by the insulating fluid. It was done.

【0059】<放電管2の劣化防止>放電管2を構成す
る材料としては、石英ガラス等の透明ガラスが多用され
ている。しかし、このような透明ガラスでは光を透過す
るため、光の吸収等により放電管外部が加熱し、変形
し、あるいは損傷する虞がある。
<Prevention of Deterioration of Discharge Tube 2> As a material for forming the discharge tube 2, a transparent glass such as quartz glass is often used. However, since such transparent glass transmits light, the outside of the discharge tube may be heated and deformed or damaged due to light absorption or the like.

【0060】このため、放電管2の少なくとも内管2A
を窒化珪素で構成することも提案されている(特許第2
530356号)。しかし、窒化珪素は高価であり、こ
の窒化珪素で構成された放電管は石英ガラスのものと比
較して数倍〜10倍以上のコストがかかる。
For this reason, at least the inner tube 2A of the discharge tube 2
Made of silicon nitride has been proposed (Patent No. 2
530356). However, silicon nitride is expensive, and a discharge tube made of silicon nitride costs several to ten times or more as compared with that of quartz glass.

【0061】そこで、本発明の実施形態では、放電管2
の少なくとも内管2Aあるいは外管2Bを光透過率の低
い絶縁材料で構成するようにして、前述した紫外線劣化
等から放電管2を保護している。
Therefore, in the embodiment of the present invention, the discharge tube 2
At least the inner tube 2A or the outer tube 2B is made of an insulating material having a low light transmittance, so that the discharge tube 2 is protected from the above-mentioned deterioration by ultraviolet rays.

【0062】図19の例では、石英ガラス製の放電管2
の内管2Aあるいは外管2Bの少なくともいずれかの内
面あるいは外面に遮光手段として、光透過率の低い絶縁
材料であるテフロンテープ被覆65を設けたものであ
る。これにより、簡易な構成で、かつ低コストで遮光が
でき、光による放電管2の加熱、変形、損傷等の劣化を
効果的に防止できる。なお、テフロンテープ被覆65に
代えて、内管2A、外管2Bの内面あるいは外面の少な
くともいずれか一方に、テフロンコーティングやセラミ
ックコーティングを施すようにしても同様の効果を期待
できる。
In the example of FIG. 19, the discharge tube 2 made of quartz glass is used.
At least one of the inner tube 2A and the outer tube 2B is provided with a Teflon tape coating 65, which is an insulating material having a low light transmittance, as a light shielding means. Accordingly, light can be shielded with a simple configuration and at low cost, and deterioration such as heating, deformation, and damage of the discharge tube 2 due to light can be effectively prevented. It should be noted that the same effect can be expected by applying a Teflon coating or a ceramic coating to at least one of the inner surface and the outer surface of the inner tube 2A and the outer tube 2B instead of the Teflon tape coating 65.

【0063】<高周波コイル8の絶縁>図20の例は、
高周波コイル8の表面を絶縁性材料で被覆するようにし
たものである。絶縁性材料としては、テフロンテープを
巻く、テフロンコーティング、セラミックコーティング
等がある。このように、高周波コイル8の表面を絶縁材
料で被覆することにより、高い高周波電界を印加した際
のコイル表面(コイルと放電管との間、コイルターン
間)での絶縁破壊を未然に防止することができる。
<Insulation of High-Frequency Coil 8> FIG.
The surface of the high-frequency coil 8 is covered with an insulating material. Examples of the insulating material include a Teflon tape, a Teflon coating, and a ceramic coating. In this way, by covering the surface of the high-frequency coil 8 with the insulating material, dielectric breakdown on the coil surface (between the coil and the discharge tube, between the coil turns) when a high-frequency electric field is applied is prevented. be able to.

【0064】<下部フランジ部3の構成>図21は、下
部フランジ部3周辺の構成を詳細に示している。
<Structure of Lower Flange 3> FIG. 21 shows the structure around the lower flange 3 in detail.

【0065】下部フランジ部3は、内管2Aと外管2B
との2重管からなる放電管2の底部から、内管2Aとは
Oリング71を介し、また外管2BとはOリング72を
介して嵌め込まれる構成となっている。この場合、内管
2Aは高温に晒されるため、Oリング71が直ぐに劣化
して内密性を保つことができなくなる。
The lower flange portion 3 includes an inner tube 2A and an outer tube 2B.
From the bottom of the discharge tube 2 composed of a double tube, the inner tube 2A is fitted via an O-ring 71 and the outer tube 2B is fitted via an O-ring 72. In this case, since the inner tube 2A is exposed to a high temperature, the O-ring 71 is immediately deteriorated, so that it becomes impossible to maintain the confidentiality.

【0066】そこで、内管2の過熱を防ぎ、Oリングを
保護するため放電管の下端を外管側にU字状に折り返し
た折り返し部を設け、この折り返し部と放電管外管との
間にOリングを介在させるようにした装置が知られてい
る(特開平7−22194号公報参照)。しかし、この
装置のように、石英ガラス等で形成される放電管を折り
曲げるのは装置構成が複雑になり、かつ高価なものにな
る。
Therefore, in order to prevent the inner tube 2 from overheating and protect the O-ring, there is provided a folded portion in which the lower end of the discharge tube is folded in a U-shape on the outer tube side, and between the folded portion and the discharge tube outer tube. There is known an apparatus in which an O-ring is interposed in the device (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-22194). However, bending the discharge tube formed of quartz glass or the like as in this device complicates the device configuration and is expensive.

【0067】本発明の実施形態では、図21に示すよう
に、下部フランジ部3の底面部3A放電管内側にL字形
に屈曲させた折り返し部73を形成し、この折り返し部
73、内管2Aの下端をOリング71と折り返し部73
とで挟み込むようにしている。また、この底面部の側面
には冷媒出入口74が穿設され、下部フランジ部3の底
面部3A全体に冷媒を流通させてOリング71の過熱を
防止(請求項19の過熱防止手段)する。この場合、放
電管2の内管2A、外管2Bは、一般的な折り曲げ部が
無いいわゆるストレート管をそのまま使用でき、かつ下
部フランジ部3の構成も簡単になり、装置も安価に構成
でき、かつ組立、分解を簡単に行うことができる。
In the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 21, a bottom portion 3A of the lower flange portion 3 is formed with an L-shaped bent portion 73 inside the discharge tube, and the bent portion 73 and the inner tube 2A are formed. O-ring 71 and folded part 73
And sandwich it between. In addition, a coolant inlet / outlet 74 is formed in the side surface of the bottom portion, and the coolant is circulated through the entire bottom portion 3A of the lower flange portion 3 to prevent overheating of the O-ring 71 (an overheating prevention means of claim 19). In this case, as the inner tube 2A and the outer tube 2B of the discharge tube 2, a so-called straight tube having no general bent portion can be used as it is, and the configuration of the lower flange portion 3 is simplified, and the apparatus can be configured at low cost. In addition, assembly and disassembly can be easily performed.

【0068】[0068]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、大
気圧等の圧力の高い状態であっても、簡単な装置構成で
あっても容易にプラズマ点弧が可能となる。
As described above, according to the present invention, plasma ignition can be easily performed even when the pressure is high, such as the atmospheric pressure, or with a simple apparatus configuration.

【0069】また、請求項5乃至請求項10の発明によ
れば、高周波コイルの柔道電流に起因する高周波電力の
高電圧発生装置側への戻りを効果的に遮断でき、高電圧
発生装置の焼損等を未然に防止できる。
According to the fifth to tenth aspects of the present invention, the return of high-frequency power to the high-voltage generator due to the judo current of the high-frequency coil can be effectively blocked, and the high-voltage generator burns out. Etc. can be prevented beforehand.

【0070】請求項11乃至請求項15の発明によれ
ば、前記放電管内を乾燥状態にする乾燥手段を設けたの
で、放電管におけるプラズマ点弧を容易に行うことが可
能となる。
According to the eleventh to fifteenth aspects of the present invention, since the drying means for drying the inside of the discharge tube is provided, it is possible to easily perform plasma ignition in the discharge tube.

【0071】請求項16、請求項17の発明によれば、
放電管壁面の外部光から効果的に遮光するようにしたの
で、石英ガラス等の安価な材料からなる放電管であって
もその管壁面の劣化を効果的に防止できる。
According to the sixteenth and seventeenth aspects,
Since the external light on the wall surface of the discharge tube is effectively shielded, deterioration of the wall surface of the discharge tube can be effectively prevented even with a discharge tube made of inexpensive material such as quartz glass.

【0072】請求項18、請求項19の発明によれば、
簡単な装置構成でシール部材の過熱を防止でき、装置の
長寿命化を達成することができる。
According to the eighteenth and nineteenth aspects,
With a simple device configuration, overheating of the seal member can be prevented, and the life of the device can be extended.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る高周波プラズマ装置の一実施の形
態の概略構成を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of an embodiment of a high-frequency plasma device according to the present invention.

【図2】図1に示す高周波プラズマ装置で使用される電
極の一例を示す断面図である。
FIG. 2 is a sectional view showing an example of an electrode used in the high-frequency plasma device shown in FIG.

【図3】電極の先端構成を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a tip configuration of an electrode.

【図4】図1に示す高周波プラズマ装置で使用される電
極の他の例を示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing another example of an electrode used in the high-frequency plasma device shown in FIG.

【図5】図1に示す高周波プラズマ装置で使用される電
極のさらに他の例を示す断面図である。
FIG. 5 is a sectional view showing still another example of an electrode used in the high-frequency plasma device shown in FIG.

【図6】図1に示す高周波プラズマ装置で使用される電
極のさらに他の例を示す断面図である。
FIG. 6 is a sectional view showing still another example of an electrode used in the high-frequency plasma device shown in FIG.

【図7】図1に示す高周波プラズマ装置で使用される電
極のさらに他の例を示す断面図である。
FIG. 7 is a sectional view showing still another example of an electrode used in the high-frequency plasma device shown in FIG.

【図8】高電圧発生装置の保護手段として放電ギャップ
を絶縁性ガスで封入する例を示す構成図である。
FIG. 8 is a configuration diagram showing an example in which a discharge gap is sealed with an insulating gas as protection means of the high voltage generator.

【図9】高電圧発生装置の保護手段として放電ギャップ
とノズルを使用した例を示す構成図である。
FIG. 9 is a configuration diagram showing an example in which a discharge gap and a nozzle are used as protection means of the high voltage generator.

【図10】高電圧発生装置の保護手段の放電ギャップに
水冷電極を使用した例を示す構成図である。
FIG. 10 is a configuration diagram showing an example in which a water-cooled electrode is used for a discharge gap of a protection means of a high-voltage generator.

【図11】高電圧発生装置の保護手段として高周波フィ
ルタを使用する例を示す構成図である。
FIG. 11 is a configuration diagram illustrating an example in which a high-frequency filter is used as protection means of a high-voltage generator.

【図12】高電圧発生装置の保護手段として機械的なス
イッチ部を使用した例を示す構成図である。
FIG. 12 is a configuration diagram showing an example in which a mechanical switch unit is used as protection means of the high voltage generator.

【図13】放電管の乾燥手段として乾燥用ガスを供給す
る例を示す構成図である。
FIG. 13 is a configuration diagram showing an example in which a drying gas is supplied as drying means for a discharge tube.

【図14】放電管の乾燥手段として加熱された乾燥用ガ
スを供給する例を示す構成図である。
FIG. 14 is a configuration diagram showing an example in which heated drying gas is supplied as drying means for a discharge tube.

【図15】放電管の乾燥手段としてヒータ乾燥の例を示
す構成図である。
FIG. 15 is a configuration diagram illustrating an example of heater drying as drying means of the discharge tube.

【図16】放電管の乾燥手段として揮発性溶媒を供給す
る例を示す構成図である。
FIG. 16 is a configuration diagram showing an example in which a volatile solvent is supplied as drying means for a discharge tube.

【図17】放電管の乾燥手段として絶縁性流体を供給す
る例を示す構成図で有る。
FIG. 17 is a configuration diagram showing an example in which an insulating fluid is supplied as drying means for a discharge tube.

【図18】放電管の水路に絶縁性流体を循環させる例を
示す構成図である。
FIG. 18 is a configuration diagram showing an example in which an insulating fluid is circulated in a water channel of a discharge tube.

【図19】放電管の遮光手段としてテフロンテープ被覆
を使用した例を示す構成図である。
FIG. 19 is a configuration diagram showing an example in which a Teflon tape coating is used as a light shielding means of a discharge tube.

【図20】高周波コイルに絶縁皮膜を施した例を示す断
面構成図である。
FIG. 20 is a sectional view showing an example in which an insulating film is applied to a high-frequency coil.

【図21】高周波プラズマ装置の下部フランジ部に設け
られた過熱防止手段の一構成例を示す断面構成図であ
る。
FIG. 21 is a cross-sectional configuration diagram showing one configuration example of overheating prevention means provided on a lower flange portion of the high-frequency plasma device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 高周波プラズマ装置 2 放電管 2A 内管 2B 外管 3 下部フランジ部(下部支持体) 4 上部フランジ部(上部支持体) 5 円板部(上部支持体) 6 蓋部(上部支持体) 7 棒状電極 8 高周波コイル 9 高周波電源 10 水路 11 導水口 12 排水口 13 ガス導入口 14 高電圧発生装置 21 (上部)円筒状電極(第1の電極) 22 (下部)円筒状電極(第2の電極) 21A,22A,21B,22B 突起 25 絶縁材 27 冷却水路 31 放電ギャップ 32 絶縁ガス封入装置 33 ガス供給装置 34 ノズル 35 水冷電極 36 冷却水供給装置 41 高周波フィルタ 42 スイッチ部 43 導体 44 ロッド 45 駆動機構 46 駆動スイッチ 47 点弧スイッチ 51 プラズマ用ガス供給装置 52 乾燥用ガス供給装置 53 ガス加熱機構 55 ヒータ 56 ヒータブロック 57 駆動機構 58 ヒータ電源 61 揮発性溶媒供給装置 62 絶縁性流体供給装置 65 テフロンテープ被覆 66 絶縁被膜 71,72 Oリング 73 折り返し部 74 冷媒出入口 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 High frequency plasma apparatus 2 Discharge tube 2A Inner tube 2B Outer tube 3 Lower flange part (lower support) 4 Upper flange part (upper support) 5 Disk part (upper support) 6 Cover part (upper support) 7 Rod shape Electrode 8 High frequency coil 9 High frequency power supply 10 Water path 11 Water inlet 12 Drain 13 Gas inlet 14 High voltage generator 21 (Upper) cylindrical electrode (first electrode) 22 (lower) cylindrical electrode (second electrode) 21A, 22A, 21B, 22B Projection 25 Insulating material 27 Cooling water channel 31 Discharge gap 32 Insulating gas filling device 33 Gas supply device 34 Nozzle 35 Water cooling electrode 36 Cooling water supply device 41 High frequency filter 42 Switch section 43 Conductor 44 Rod 45 Drive mechanism 46 Drive switch 47 Ignition switch 51 Gas supply device for plasma 52 Gas supply device for drying 53 Gas heater Structure 55 Heater 56 Heater block 57 Drive mechanism 58 Heater power supply 61 Volatile solvent supply device 62 Insulating fluid supply device 65 Teflon tape coating 66 Insulating coating 71, 72 O-ring 73 Folding portion 74 Refrigerant inlet / outlet

Claims (19)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 放電管の外周に巻回された高周波コイル
に励磁電流を流して放電管内部に誘導プラズマを発生さ
せる高周波プラズマ装置において、 棒状電極と、 前記放電管を支持する導電性の支持体とを備え、 前記棒状電極と前記支持体との間に高電圧を印加して放
電管中に放電を発生させることを特徴とする高周波プラ
ズマ装置。
1. A high-frequency plasma apparatus for generating an induced plasma in a discharge tube by supplying an exciting current to a high-frequency coil wound around the outer periphery of the discharge tube, comprising: a rod-shaped electrode; and a conductive support for supporting the discharge tube. A high-frequency plasma apparatus comprising: a body; and applying a high voltage between the rod-shaped electrode and the support to generate a discharge in a discharge tube.
【請求項2】 放電管の外周に巻回された高周波コイル
に励磁電流を流して放電管内部に誘導プラズマを発生さ
せる高周波プラズマ装置において、 前記放電管の上部を支持する導電性の上部支持体と、 前記放電管の下部を支持する導電性の下部支持体と、 前記上部支持体に設けられた第1の電極、前記下部支持
体に設けられた第2の電極のいずれか、または双方から
成る電極部とを備え、 前記第1の電極と下部支持体との間、上部支持体と第2
の電極との間、または第1の電極と第2の電極との間の
何れかに高電圧を印加して放電管中に放電を発生させる
ことを特徴とする高周波プラズマ装置。
2. A high-frequency plasma apparatus for generating an induced plasma in a discharge tube by supplying an exciting current to a high-frequency coil wound around an outer periphery of the discharge tube, wherein the conductive upper support supports an upper portion of the discharge tube. A conductive lower support for supporting the lower portion of the discharge tube; and a first electrode provided on the upper support, a second electrode provided on the lower support, or both. An electrode portion comprising: a first electrode and a lower support; an upper support and a second support;
A high voltage is applied between the first electrode and the first electrode or between the first electrode and the second electrode to generate a discharge in the discharge tube.
【請求項3】 請求項2に記載の高周波プラズマ装置に
おいて、 前記第1の電極、第2の電極の一方、または双方の先端
部に突起を設けたことを特徴とする高周波プラズマ装
置。
3. The high-frequency plasma device according to claim 2, wherein a projection is provided on one or both of the first electrode and the second electrode.
【請求項4】 請求項1乃至請求項3に記載の高周波プ
ラズマ装置において、 前記棒状電極、第1の電極、または第2の電極を冷却す
る冷却手段を設けたことを特徴とする高周波プラズマ装
置。
4. The high-frequency plasma device according to claim 1, further comprising a cooling unit for cooling the rod-shaped electrode, the first electrode, or the second electrode. .
【請求項5】 請求項1乃至請求項4の何れかに記載の
高周波プラズマ装置において、 高電圧発生装置から前記放電管に高電圧を供給する回路
中に放電ギャップを設けたことを特徴とする高周波プラ
ズマ装置。
5. The high-frequency plasma apparatus according to claim 1, wherein a discharge gap is provided in a circuit for supplying a high voltage from a high-voltage generator to the discharge tube. High frequency plasma device.
【請求項6】 請求項5に記載の高周波プラズマ装置に
おいて、 前記放電ギャップを絶縁ガスで封入する手段を設けたこ
とを特徴とする高周波プラズマ装置。
6. The high-frequency plasma device according to claim 5, further comprising means for sealing the discharge gap with an insulating gas.
【請求項7】 請求項5に記載の高周波プラズマ装置に
おいて、 前記放電ギャップ間に絶縁性ガスを吹き込む手段を設け
たことを特徴とする高周波プラズマ装置。
7. The high-frequency plasma device according to claim 5, further comprising means for blowing an insulating gas between the discharge gaps.
【請求項8】 請求項5に記載の高周波プラズマ装置に
おいて、 前記放電ギャップを水冷電極で構成したことを特徴とす
る高周波プラズマ装置。
8. The high-frequency plasma device according to claim 5, wherein the discharge gap is constituted by a water-cooled electrode.
【請求項9】 請求項1乃至請求項4の何れかに記載の
高周波プラズマ装置において、 高電圧発生装置から放電管中に高電圧を供給する回路中
に高周波フィルタを設けたことを特徴とする高周波プラ
ズマ装置。
9. The high-frequency plasma device according to claim 1, wherein a high-frequency filter is provided in a circuit for supplying a high voltage from the high-voltage generator to the discharge tube. High frequency plasma device.
【請求項10】 請求項1乃至請求項4の何れかに記載
の高周波プラズマ装置において、 高電圧発生装置から放電管中に高電圧を供給する回路中
に回路遮断手段を設けたことを特徴とする高周波プラズ
マ装置。
10. The high-frequency plasma apparatus according to claim 1, wherein a circuit interrupting means is provided in a circuit for supplying a high voltage from the high-voltage generator to the discharge tube. High frequency plasma equipment.
【請求項11】 放電管の外周に巻回された高周波コイ
ルに励磁電流を流して放電管内部に誘導プラズマを発生
させる高周波プラズマ装置において、 前記放電管内を乾燥状態にする乾燥手段を設けたことを
特徴とする高周波プラズマ装置。
11. A high-frequency plasma apparatus for generating an induced plasma in an inside of a discharge tube by supplying an exciting current to a high-frequency coil wound around an outer periphery of the discharge tube, wherein drying means for making the inside of the discharge tube dry is provided. A high-frequency plasma device characterized by the above-mentioned.
【請求項12】 請求項11に記載の高周波プラズマ装
置において、 前記乾燥手段は、乾燥用ガスまたは加熱された乾燥用ガ
スを放電管内に通流させる手段であることを特徴とする
高周波プラズマ装置。
12. The high frequency plasma apparatus according to claim 11, wherein said drying means is means for flowing a drying gas or a heated drying gas into a discharge tube.
【請求項13】 請求項11に記載の高周波プラズマ装
置において、 前記乾燥手段は、放電管内をヒータで加熱することを特
徴とする高周波プラズマ装置。
13. The high-frequency plasma device according to claim 11, wherein the drying unit heats the inside of the discharge tube with a heater.
【請求項14】 請求項11に記載の高周波プラズマ装
置において、 前記放電管の内壁面は、撥水加工されていることを特徴
とする高周波プラズマ装置。
14. The high-frequency plasma device according to claim 11, wherein an inner wall surface of the discharge tube is water-repellent.
【請求項15】 請求項11に記載の高周波プラズマ装
置において、 前記乾燥手段は、親和性の高い揮発性溶媒または絶縁性
流体を放電管の内壁面に沿って注入する手段であること
を特徴とする高周波プラズマ装置。
15. The high frequency plasma apparatus according to claim 11, wherein said drying means is means for injecting a volatile solvent or an insulating fluid having a high affinity along an inner wall surface of the discharge tube. High frequency plasma equipment.
【請求項16】 放電管の外周に巻回された高周波コイ
ルに励磁電流を流して放電管内部に誘導プラズマを発生
させる高周波プラズマ装置において、 前記放電管の外壁面または内壁面の少なくとも一方を、
光透過率の低い絶縁材料で構成したことを特徴とする高
周波プラズマ装置。
16. A high-frequency plasma apparatus for generating an induced plasma in a discharge tube by supplying an exciting current to a high-frequency coil wound around the outer periphery of the discharge tube, wherein at least one of an outer wall surface and an inner wall surface of the discharge tube is
A high-frequency plasma device comprising an insulating material having a low light transmittance.
【請求項17】 放電管の外周に巻回された高周波コイ
ルに励磁電流を流して放電管内部に誘導プラズマを発生
させる高周波プラズマ装置において、 前記放電管の外壁面または内壁面の少なくとも一方を、
光透過率の低い絶縁材料で被覆して遮光する遮光手段を
設けたことを特徴とする高周波プラズマ装置。
17. A high-frequency plasma apparatus for generating an induced plasma inside a discharge tube by flowing an exciting current through a high-frequency coil wound around the outer periphery of the discharge tube, wherein at least one of an outer wall surface and an inner wall surface of the discharge tube is
A high-frequency plasma apparatus comprising a light-shielding means for shielding light by covering with an insulating material having low light transmittance.
【請求項18】 放電管の外周に巻回された高周波コイ
ルに励磁電流を流して放電管内部に誘導プラズマを発生
させる高周波プラズマ装置において、 前記放電管の下部支持体の底面構造として、放電管下端
の外壁側に設けられたシール部材と、放電管下端の内壁
に沿って前記下部支持体を折り曲げた折り返し部とを備
え、前記シール部材と折り返し部とにより放電管下端を
挟み込んで支持することを特徴とする高周波プラズマ装
置。
18. A high-frequency plasma apparatus for generating an induced plasma in an inside of a discharge tube by supplying an exciting current to a high-frequency coil wound around an outer periphery of the discharge tube, wherein a bottom structure of a lower support of the discharge tube is a discharge tube. A seal member provided on the outer wall side of the lower end, and a folded portion obtained by folding the lower support along the inner wall of the lower end of the discharge tube, wherein the seal member and the folded portion sandwich and support the lower end of the discharge tube. A high-frequency plasma device characterized by the above-mentioned.
【請求項19】 請求項18に記載の高周波プラズマ装
置において、 前記折り返し部を備えた下部支持体を冷却して前記シー
ル部材の過熱を防止する過熱防止手段を設けたことを特
徴とする高周波プラズマ装置。
19. The high-frequency plasma apparatus according to claim 18, further comprising an overheat preventing means for cooling the lower support having the folded portion to prevent the seal member from overheating. apparatus.
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