JP2008527643A - マイクロ・プラズマ・アレー - Google Patents
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Abstract
Description
そのような発生炉ではコロナ放電またはグロー放電が使われている。 そのようなプラズマ発生器の概観は、
Laroussi著 Nonthermal
Decontamination of Biological Media by Atmospheric-Pressure Plasmas: Review,
Analysis, and Prospects、およびIEEE Transactions an Plasma Science2002年第30巻第4号ページ1409-1415 またはSchutze et al著 The Atmospheric--Pressure
Plasma Jet: A Review and Comparison to Other Plasma Sources, a.a.O.1998年第26巻第4号などに見られる。 ここで述べられたプラズマ発生器は、特に生物学的使用および医学的使用を目的とするものであった。
また、真空に対して敏感な材料、例えば特定のポリマーや機微な食品の取り扱いは大気圧中または大気圧に近い圧力の下で低温プラズマを使用することで可能となる。
surface treatment of (bio) materials, Plasma Sources Sci. Technol. 11 (2002年、ページ383-388))。
Micro-structured electrode arrays: Atmospheric pressure plasma processes -
characterization and new applications, www.icpig.uni
greifswald.de/proceedings/data/Baars-hibbe 1.)。 特に、照明工学的利用(エキシマ・レーザー、蛍光灯)ではこのようなアレーは、いわゆるMHCD装置(microhollow cathode discharge)として知られるようになった。
ここでは導電性のカソード材料に微細孔が設けられている。
全てのカソードはアノードに対置して設置される。 特定の用途として、微細孔は吸引孔として用いられたり(US 5 686 789)、カソードおよびその下にある基板材料の貫通用に用いられたりすることがある(DE 198 21 244)。ただし後者の場合は、コーティングの用途としては十分なプラズマ厚みを供するものではない。
基板に設けられた孔の壁面は、中空電極を構成するために、金属メッキが施される。 このようにしてつくられた中空電極は単独またはグループで基板の側からギガヘルツ帯で電気的に励起される。
中空電極の直径部分は、好ましくは1μm〜1mmとし、中空電極の長さは100μm〜10mmの範囲とするのがよい。
将来的には半導体材料と統合することも考えられる。
プラズマも処理対象の表面に対して相対的に移動させられることができる。 同様に、自己の側で移動した処理対象が、移動した対象とともに一緒に移動したプラズマによって処理が可能となるので、プラズマは対象の移動にかかわらず、特定の領域においてのみ作用する。
添付図は以下のものを示す。第1図、本発明によるプラズマ・アレーの正面図。第2図、そのようなプラズマ・アレーの単一セルの断面。第1図は、基板1に設けられた中空電極として特徴付けられる、本発明による、4x9個の単一プラズマ・セルを有するプラズマ・アレーの全体図を示す。
基板1の表側においては中空電極2が、例えば励起するために5.8 GHzの周波数で設定されている(ISM周波数の)、基板1と一体化した、自由に発振する発振器3が結合される。 発振器3が直接基板1に配置されることによって、アレーは、電源供給のみが必要な、完全に独立した一個の構成部品となる。
単一プラズマ・セルの出力を10ワット以下に制限することによって、極めてわずかなエネルギー消費によりプラズマ発生が可能となり、特にプラズマ・セルをグループで制御することも、また特に個別に制御することができるようになり、良好なスケーリングを保障することができるようになった。
このときに、さらに多くの自由電子(なだれ効果)とイオンが発生する。 適度なパラメータ(気体状態、圧力、場の強さ)の場合、イオン化は、衝突による新しいイオン化が電子の損失と同等となる平衡値まで上昇する。 電子の損失は組み替え(光、紫外線、赤外線放射などの)により、また壁面損失(電子がプラズマ領域から退出する)により発生する。
点火には高い場の力が必要であるが、これは小さな隙間によって限定された電圧で発生されるので、ここでは小さな点火間隙5によって達成される。点火後は、プラズマは極めて複雑な関係を持つ導電性媒体を創造する。
点火した後のプラズマは、点火間隙にじっとしていない。なぜなら、そのときにはすでに小さな体積において高温となり、電極の負荷は非常に大きなものとなっているはずなので、全ての「両極の」配置に発生する問題が巨大化しているからである。
2 中空電極
3 発振器
4 電極
5 点火間隙
6 絶縁シート
7 アース接続
Claims (7)
- 規則的な間隔で基板(1)に設けられた孔を有する壁面が金属メッキされて中空電極(2)を形成し、そしてこの中空電極(2)が単独またはグループで基板(1)の一方の側からギガヘルツ帯域で電気的に励起されることを特徴とする、大気圧または大気圧に近い圧力において低温プラズマを発生するマイクロ・プラズマ・アレー。
- 中空電極(2)が円筒形の断面を有することを特徴とする、請求項1のマイクロ・プラズマ・アレー。
- 中空電極の直径が1mmよりも小さいことを特徴とする、請求項1または2のマイクロ・プラズマ・アレー。
- 中空電極(2)の金属の壁面が絶縁材でコートされることを特徴とする、請求項1〜3のマイクロ・プラズマ・アレー。
- 電気的励起に相対する基板(1)の側において、孔を有する電極(4)が設けられ、その孔が事実上、中空電極(2)の位置と直径に対応することを特徴とする、前項の請求項の1つによるマイクロ・プラズマ・アレー。
- 中空電極(2)ともう一方の電極(4)の間の間隔が500μmよりも小さいことを特徴とする、請求項5のマイクロ・プラズマ・アレー。
- 基板(1)上の電気的励起をおこなう側において、その都度励起を与える発振器(3)が一体化されていることを特徴とする、前項の請求項によるマイクロ・プラズマ・アレー。
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