JP2013535080A

JP2013535080A - プラズマジェット生成装置

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Publication number: JP2013535080A
Application number: JP2013515917A
Authority: JP
Inventors: ミハイロフ，セルゲイ; ゴロビアチンスキー，セルゲイ; ヤウヘン，シエレ
Original assignee: エヌシーアイ−スイスナノコートソシエテアノニム
Priority date: 2010-06-24
Filing date: 2011-06-24
Publication date: 2013-09-09
Also published as: FR2962004B1; EP2586276A1; FR2962004A1; WO2011161251A1

Abstract

本発明は、搬送ガスからプラズマジェットを生成する装置であって、長手方向の軸を有するとともに放射ノズルが接続された放電室を含み、前記放射ノズルには生成されたプラズマを放射するための出口が設けられており、前記放電室および前記放射ノズルは前記プラズマジェットの所定の出力の関数として調節することが可能な長さを有する装置に関するものである。
【選択図】図２

Description

本発明はプラズマジェット生成装置、より具体的には、搬送ガスからプラズマジェットを生成する装置であって、長手方向の軸を有する放電室と該放電室に接続された放射ノズルからなり、該放射ノズルには生成されたプラズマジェットを放射するための出口が設けられている装置に関するものである。

独国特許出願公開第１９５３２４１２号Ａ１明細書は、加工されるべき部品の表面を前処理するための同種装置について述べている。この装置は、その上流側において、長手方向の軸を有する筐体から構成されており、１つの放電電極がこの軸に沿って収納されている。その筐体は、前記長軸に沿って搬送ガスに渦を形成させることを可能にする搬送ガスを注入するための放射状の開口を包含している。当該装置の下流側には、生成されたプラズマジェットを放射するための出口を規定する対向電極によって囲まれた一つの放射ノズルが備えられている。該放射ノズルは前記筐体に結合されている。

独国特許出願公開第１９５３２４１２号Ａ１明細書の装置が稼働すると、例えば空気のような搬送ガスが放射状の開口から注入され、さらに電流が放電電極と対向電極の間に印加される。その結果、放電が生成され、その結果として搬送ガスからプラズマのジェットを生成するのに適した電気アークが生じる。この生成されたプラズマジェットは、その表面の前処理のため、放射ノズルの出口から加工される部品の表面に向けて放射される。

独国特許出願公開第１９５３２４１２号Ａ１明細書による装置の短所は、それを製造するために必要な部品点数の多さにある。加えて、生成されたプラズマジェットは一つの限られた出力しか有しないために、この装置の適用はただ一つの分野に限られる。

独国特許出願公開第１９５３２４１２号Ａ１明細書

本発明の目的は、構成部品点数が少なく、しかも適用分野が広い、搬送ガスからプラズマジェットを生成するための新規の装置を提案することにある。

この目的は、搬送ガスからプラズマジェットを生成する装置によって達成されるものであり、該装置は、長手方向の軸を有する放電室と該放電室に接続された放射ノズルから構成され、該放射ノズルには生成されたプラズマジェットを放射するための出口が設けられている。前記放電室および前記放射ノズルは、前記プラズマジェットの所定の出力の関数として調整可能な長さを有する。他の実施例としては、幾つかの放電室および幾つかの放射ノズルから構成される装置がある。これにより、表面の処理領域を拡大することができる。幾つかの放射ノズルから放出される数種類の搬送ガスを利用することも可能である。すなわち、順次処理の実行を可能とするため、各ノズルには異なるガスを使用するのである。

したがって、本発明によれば、本装置の放電室および放射ノズルの長さを適切に調節して生成されるプラズマジェットの出力を増加し、あるいは減少させることによって搬送ガスからプラズマジェットを生成する装置の適用分野を拡大することができるのである。

本発明に係る装置は、好ましくは一つの放電電極と、それに関連した一つの対向電極から構成され、搬送ガスからプラズマジェットを生成することを可能にする放電を生じさせるように適合化されている。その対向電極は好ましくは放射ノズルから作られており、放電は放電電極と放射ノズルの出口の間にプラズマジェットを生成するために必要な電気アークを生じさせることができる。短時間持続する電気パルスを放電電極と対向電極の間に印加することができる。そのパルスは、全ての周波数域において、一定もしくは変動といった異なる極性を有することができる。

したがって、放射ノズルを一つの対向電極として用いることにより、この装置の作製に必要な部品点数を有利に減少させることができる。

本発明の一つの実施例によれば、放電電極は放電室の長手方向の軸に沿って配置され、放電室と放射ノズルの長さを調節できるようその位置を変化させることができる。放射ノズルの出口は、プラズマジェットの予め設定された出力の関数として調節することが可能な直径を有することが好ましい。

したがって、本発明は、放電室および放射ノズルの長さを調節することにより、そして／または放射ノズルの出口の直径を調節することにより、迅速かつ容易にプラズマジェットの所定の出力を調節することを可能にしている。

放電ノズルの出口の方向において長手方向の軸に沿って搬送ガスの渦を生じさせるためおおよそ長手方向の軸とは垂直な方向に搬送ガスを放電室に注入できるよう、好ましくは少なくとも一つの放射状の開口が設けられる。この実施例によれば、搬送ガスの速度を亜音速から概ね超音速にまで加速することができるよう少なくとも一つの放射状の開口が設けられている。

したがって、搬送ガスからのプラズマジェット生成を有利に改善し得るものである。

一つの実施例によれば、装置は搬送ガスと混合してプラズマジェットを生成することができるように、反応性のガスを注入するための少なくとも一つの軸方向の開口を有している。その軸方向の開口は、放射ノズルの出口の方向において長手方向の軸に沿って反応性のガスの渦を生じさせるのに適したものであることが好ましい。

したがって、本発明は、異なる特性や適用分野を有する、異なるプラズマジェットを生成することを可能にするものである。

搬送ガスは、空気であることが好ましい。

その結果として、容易に利用でき、かつ安価な搬送ガスを使用することができる。

一つの実施例によれば、放射ノズルの出口は、プラズマジェットを亜音速から概ね超音速にまで加速することができるように製作されている。

したがって、本発明は、装置から出て行くプラズマジェットを迅速、かつ効率的に冷却することを可能にする。

放射ノズルの出口は、プラズマジェットを、角度をもって放射できるように少なくとも一つの放射状の開口を有することが好ましい。

したがって、生成されたプラズマジェットの適用分野をさらに有利に拡大することが可能である。

本発明に係る搬送ガスからプラズマジェットを生成する装置の作製上の詳細および利点は、例としてまた図式的に示すために添付した図面として与えられる以下の異なる実施例の詳しい記述によって明らかになるだろう。

図１は、本発明の一つの実施例に基づく搬送ガスからプラズマジェットを生成する一つの装置の下流部分の長手軸方向の断面図である。図２は、本発明の１つの実施例に基づく搬送ガスからプラズマジェットを生成する一つの装置の上流部分の長手軸方向の断面図である。図３は、もう一つの実施例に基づく図２の装置の上流部分の断面図である。図４は、図１および２による放電室および放射ノズルの中の温度の動径分布の概略図である。図５は、図１および２による放電室および放射ノズルの中の圧力の動径分布の概略図である。図６は、本発明のもう一つの実施例に基づく搬送ガスおよび反応性ガスからプラズマジェットを生成する装置の上流部分の長手軸方向の断面図である。図７は、図６に示した装置の上流部分の断面図である。図８は、本発明の別の実施例に基づく搬送ガスからプラズマジェットを生成する装置であって、放電電極に対向する付加的な電極を有する装置の上流部分の長手軸方向の断面図である。図９は、前図の装置に電流の短パルスを印加するモードにおける一つの例示的な動作の概略図である。図１０は、前図の装置に電流の短パルスを印加するモードにおける一つの例示的な動作の概略図である。図１１は、前図の装置による放射ノズルの好ましい出口の長手軸方向の断面図である。図１２は、前図の装置による放射ノズルの好ましい出口の長手軸方向の断面図である。図１３は、放射ノズルの出口に放射状の開口が設けられた前図の装置の概略図である。図１４は、比較的大きな内径を有する筒の内表面を処理するための複数の放電室と放射ノズルから構成された一つの装置の概略図である。図１５は、前図の装置の断面の概略図であって、一つの密閉された空間の内表面の処理の例を示す目的に適合させたものである。図１６は、輪あるいは管の形状をした部品の内表面を処理するため、生成されたプラズマジェットの方向を変えるようにした一つの例示装置の断面の概略図である。図１７は、輪あるいは管の形状をした部品の内表面を処理するため、生成されたプラズマジェットの方向を変えるようにした一つの例示装置の断面の概略図である。図１８は、所定の二つの外側面の同時処理を可能とするよう生成されたプラズマジェットの方向を変えるようにした一つの例示装置の断面の概略図である。

後に続く付図の詳しい記述では、同一の部品は同一の参照記号によって識別されている。一般的には、これらの部品およびその機能は、簡潔さおよび繰り返しを避けるために一度だけ説明される。

図１は、プラズマジェット１１を生成する装置１０の下流側を例示するものであって、一つの長手方向の軸１３を有する一つの放電室１２および該放電室１２に接続された一つの放射ノズル１４から構成されている。放射ノズル１４には、プラズマジェット１１を放射する一つの出口１５が設けられている。装置１０はまた、一つの放電電極１６と、例として放射ノズル１４から構成された一つの対向電極を含む。図示のため、放電電極１６は放電室１２の長手方向の軸１３上に配置されたピンの形に作られている。放電電極１６およびこれに関連する対向電極は、放電電極１６と放射ノズル１４の出口１５の間で電気アーク１７を起こしてプラズマジェット１１を生成することができるよう、放電を生じるように適合化されることが好ましい。プラズマジェット１１の生成は、矢印１９によって図示されているように、空気のような搬送ガスを、例えば、放電電極１６と放射ノズル１４の間に設けられた開口（例えば図８中の８２）から放電室１２に注入することによって行われる。

一実施例においては、放電室１２と放射ノズル１４は、プラズマジェット１１の所定の出力の関数として調節することができるような長さを有している。換言すれば、この長さを調整することは、電気アーク１７の長さの調整、したがって生成されるプラズマジェット１１の出力の調整を可能にする。これを行うために、放電電極１６は、一実施例として、放電電極１２と放射ノズル１４の長さを間接的に調整することができるように、放電室１２の長手方向の軸１３に沿って位置を変えられるように配置される。

より詳しくは、放電電極１６とこれに関連する対向電極に印加される固定電流によって生成されるプラズマジェット１１の出力は、電気アーク１７の電圧降下に依存しているのである。この電圧降下は、電気アーク１７の長さＬに直接的に依存しており、したがって放電室１２および放射ノズル１４の長さにも依存するものであり、また図２に図説されているように装置１０に注入される搬送ガスの圧力にも依存する。したがって、放電室１２とノズル１４の長さを変えることにより、他のパラメータ、特に搬送ガスの圧力を固定しつつ、プラズマジェット１１の出力を調節することができるのである。

一実施例では、放射ノズル１４の出口１５は、プラズマジェット１１を亜音速から概ね超音速にまで加速できるように構成されている。加えて、その出口は、プラズマジェット１１の所定の出力の関数として調節可能な直径Ｄ１を有する一つの開口からなることが好ましい。より詳しくは、出口１５の直径Ｄ１を調節することにより電気アークの電圧降下を増加させることが可能になり、その結果としてプラズマジェット１１の出力を増加させることが可能となるのである。直径Ｄ１を狭めると、放電室１２とノズル１４の中の圧力の増加が生じる。したがって、出口１５の直径Ｄ１を調節することによりプラズマジェット１１の出口１５における動圧を増加させることができるのである。

一例として、図２は、図１の装置１０の上流側を図示したものである。図２に図示されているように、放射ノズル１４は、放電電極１６を受け入れることができるような開口２４と開口直径Ｄ２を有する少なくとも一つの放射状の開口２５を備えた境界壁２２からなる。これが搬送ガスの流れの速度を決定し、また場合によっては、プラズマジェット１１の速度をも制限する。一実施例では、放電電極１６には一つの軸方向の開口２７が備えられている。

軸方向の開口２７には、矢印２３として図示されているように反応性ガス、例えば４フッ化炭素（ＣＦ_４）、の注入のために適合化されていることが好ましい。少なくとも一つの放射状の開口２５は、対向電極を構成する放射ノズル１４の内表面に搬送ガスを注入するため、すなわち矢印２１で図示されているように長手方向の軸の向きに対して概ね垂直な方向、に調整されていることが好ましい。このことが、矢印２６で図示されているように、放射ノズル１４の出口（図１中の１５）の方向であって長手方向の軸１３に沿って搬送ガスの輪状の渦を生じさせることを可能にする。この渦は、その全長に渡り（図１中のＬ）電気アーク１７およびプラズマジェット１１（図１）を安定化させるのに必要なものである。搬送ガスにはプラズマジェット１１を生成するために反応性のガスを混合することができる。

図３は、もう一つの実施例としての図２の装置１０における上流側の境界壁２２を図示したものである；図３に図示されているように、搬送ガスを注入するための幾つかの放射状の開口２５が設けられている。これにより、放電室内でのガスの伝播速度を一定に保ちながら放電室（図２中の１２）への搬送ガスの全流入量を増加させることができる。

少なくとも一つの放射状の開口２５は、搬送ガスを亜音速から概ね超音速にまで加速させることができるように構成されていることが望ましい。例えば、開口２５の一つはラバールノズルの形状を有していてもよい。これにより、搬送ガスが注入されるときの搬送ガスの究極的な冷却が達成され、放電電極１６の冷却が可能になり、またその浸食も減少させることができる。

図４は、生成中のプラズマジェット（図１および２中の１１）について、図１および２の放電室１２の半径Ｒおよび放射ノズル１４に依存する温度Ｔの動径分布４０を図示したものである。図４に示したように、主要なオーム加熱は図１および２の放電室１２の長手方向の軸（図１および２中の１３）に沿って生じている。

図５は、生成中のプラズマジェット（図１および２中の１１）について、図１および２の放電室１２および放射ノズル１４に依存する圧力Ｐの動径分布を図示したものである。図５に示したように、圧力Ｐは、図１および２の放電室１２の長手方向の軸（図１および２中の１３）の近傍に位置し、長手方向の軸（図１および２中の１３）に沿った搬送ガスの輪状の渦（図２中の２６）からは離れた領域で減少している。したがって、放射状の開口（図２中の２７）を通して反応性のガスを導入あるいは注入することによって、後者は容易に加熱され、引き続くプラズマ化学反応に必要な変換が生じるのである。

図６は、図２の装置１０の上流側の例を図示したものであり、ここでは、反応性のガスが放電電極１６に設けられた軸方向の開口２７によって導入あるいは注入されている。この反応性ガスは、矢印６１によって示されるような特殊な乱流を伴って注入されることが好ましい。これにより、二つの回転するガス流、すなわち、長手方向の軸１３に沿って生じる放電室１２の反応性ガスの気流と搬送ガスの気流の流体力学的な安定状態が確保されるとともに、長距離、すなわち図１の長さＬ、に渡ってガスの混合が可能になるのである。

図７は、電気アーク（図１、２および６中の１７）について、その開始点７２の移動の様子を図解的に示したものである。矢印７４で示されるように、この開始点７２は、回転するガスの流れ、すなわち図６に示されるような反応性ガスおよび搬送ガスの渦、のために放電電極１６の周囲を時計回りに移動する。

図８は、図１で説明したような、搬送ガスの注入のための軸方向の開口８２を放電電極１６とともに規定する境界壁８１を有する図１の装置１０を図示したものである。放電電極１６に対して軸方向で対向し、したがってこれと向かい合う形で、実施例のように放電室１２および放射ノズル（図１中の１４）と電気的に直接接続された付加的な電極８９が配置されている。

付加電極８９を放電室１２の長手方向の軸１３上に配置することにより放電、したがって電気アーク１７の安定性が増し、さらにはその可能な長さが増加する。加えて、付加電極８９は、プラズマジェット１１が長手方向の軸１３との関係で様々の角度をもって出口１５から離れることを可能にする。

図９および１０は、図１、２、６および８の装置１０の放電電極１６とその対向電極に印加して、いわゆる「短パルスモード動作」を可能とする持続時間の短いパルス９０、１００を図示したものである。これらの電気パルスを印加することにより連続動作モード、すなわち直流を電極に印加する、でのプラズマ生成に比べ非平衡状態のプラズマを増加させることが可能になり、プラズマ−化学反応が加速される。図９および１０に示したように、パルス９０、１００は、すべての周波数帯において一定あるいは変化する、異なる極性を有しうるものである。

図１１および１２は、図１、２、６および８の装置１０の放射ノズル１４の出口１５についての異なる二つの実施例を図示したものである。より具体的には、出口１５は、生成されるプラズマジェット１１を亜音速から概ね超音速にまで加速することを可能にするように作製され得る。これを達成するために、出口は、例えばラバールノズルに近い形状を有するものであり、これにより放射ノズル１４から飛び去るときにプラズマジェット１１を十分かつ迅速に冷却することが可能になるので、必要により上述のプラズマ−化学反応により上昇した正味の温度変化をなくすことができる。

図１３は、図１、２、６および８の装置１０の配置１３０を図示したものであり、ここで放射ノズル１４の出口１５はプラズマジェット１１の角放出またはその一部を可能とするため少なくとも一つの放射状の開口１３２を備えている。

図１４は、異なるプラズマジェット１１を生成する、図示のために構成した数個の放電室１２と副放射ノズル１４からなる配置１４０を示している。例えば管や輪のような、一つの拡張された物体１３５の内表面１３３（図１３）の処理は、矢印１４９で示されるように、生成された異なるプラズマジェット１１を該表面１３３との関係において移動させて行うことができる。したがって、拡張された物体１３５の内表面１３３を処理できる面積を拡大することができ、例えば、続く技術的処理：表面１３３のクリーニング、その活性化、もしくは機能性を有する層あるいは装飾的な層の形成を目的とするプラズマジェット１１によって搬送されるプラズマを利用したプラズマ堆積、などを連続して行うことができる。

図１５は、図１３に基づく放射ノズル１４の出口１５に放射状の開口１３２を有する図１、２、６および８に基づく装置１０による、筐体１５５の閉鎖空間１５４の内表面１５３の処理を図解する配置１５０を示したものである。配置１５０の動作を理解するために、プラズマジェット１１から離れる自由ラジカルや他の粒子が一定時間そのエネルギーを保持することを知る必要がある。装置１０を用いて閉鎖空間１５４の中にプラズマジェット１１を導入すると、これは、例えば、その内表面１５３を活性化することができる。これを行うためには、プラズマジェット１１により生成された活性ガス１５９に、内表面１５３と相互作用するために必要な十分な長さの時間が与えられなければならない。さらに、搬送ガスとして空気の代わりに窒素を用いれば活性ガス１５９による処理の効果を強めることができる、それは、窒素の活性化自由ラジカルは空気中に含まれる酸素の自由ラジカルに比べかなり長い寿命を有するからである。

図１６は、１つの物体１６２、例えば管や輪のように、処理すべき内表面１６４を有する、および図１から１５において上述したように装置１０から放射されるプラズマジェット１１の向きを変えるための一つの物体１６５を含む配置１６０を示したものである。物体１６５は錐体の形状に作製され、物体１６２の概ね軸上に置かれる。物体１６５は、プラズマジェット１１の付随する襲来角が増加するように、プラズマジェット１１を物体１６２の表面１６４に向かうように調整される。プラズマジェット１１の襲来角を増加させるために、物体１６５の外表面は、実質的に双曲線形状を有するものである。

一実施例によれば、装置１０の動作中、プラズマジェット１１は物体１６５に到達し、その外形に従って処理すべき表面１６４に規則的に到達するよう再分配される。例えば、長い管の処理のために、装置１０および物体１６５は、矢印１６９で示したように、一緒に、もしくは互いに関連性をもって配置される。

図１７は、図１６の配置１６０の異なる形態１７０を示したものであり、ここでは、プラズマジェット１１および放射ノズル１４の向きを変えるための物体１６５の電気的な接続、すなわち、対向電極、は接地状態となっている。物体１６５および放電電極１６は放射ノズル１４の長手方向の軸１３の上に配置されることが好ましい。その結果、粒子生成領域をプラズマジェット１１から処理すべき表面１６４まで移動させて、その実効性を増加させることにより、電気アーク１７を放電電極１６から物体１６５まで延伸させることができるのである。

図１８は、図１７の配置１７０の異なる形態１８０を示したものであり、ここで、プラズマジェット１１の方向を変えるための物体１６５は、プリズムの形に作られており、また処理すべき内表面１６４を有する目的物１６２は、処理すべき二つの側面１８３および１８５を有する二枚の板１８２，１８４から構成されている。この配置１８０においては、板１８２、１８４の一つの表面のみを処理するために、プラズマジェット１１をプリズム１６５の側面に向かわせることができる。例えば、プラズマジェット１１は、プリズム１６５の一つの側面１８９に向かわせることができ、これにより板１８４の横表面１８５のみを処理することができる。プラズマジェット１１の襲来角を増やすため、プリズム１６５の断面は実質的に双曲線形状を有する。また、横表面１８３、１８５を処理している間、板１８２、１８４およびプリズム１６５は、矢印１８７、１８８によって図示したように、二つの面に関してその一つを他に対して相対的に移動させることができる。

説明のため、本発明によるプラズマジェット生成装置の幾つかの実施例を以下に示す。

例１：
この例では、図１に基づいて作製された装置１０を用いる。
パラメータ：
・エネルギー源直流
・印加電流１Ａ
・搬送ガス空気
・搬送ガスの流量５０ｌ／ｍｉｎ
・外部圧力大気圧
・放電電極直径３．２ｍｍ
・放電室直径７ｍｍ
・ノズル出口直径２．２ｍｍ
・使用した第１ノズルの長さ６０ｍｍ
・使用した第２ノズルの長さ１１０ｍｍ
結果：第１ノズルを用いた場合にプラズマによって消費された電力は１５００Ｗであり、第２ノズルを用いた場合は２３００Ｗである。したがって、ノズルを長くするとプラズマによって消費される電力が増加する。

例２：
この例では、図１に基づいて作製された装置１０を用いる。
パラメータ：
・エネルギー源直流
・印加電流１Ａ
・搬送ガス空気
・搬送ガスの流量５０ｌ／ｍｉｎ
・外部圧力大気圧
・放電電極直径３．２ｍｍ
・放電室直径７ｍｍ
・使用した第１ノズルの出口直径２．２ｍｍ
・使用した第２ノズルの出口直径２．０ｍｍ
・使用した第１および第２ノズルの長さ６０ｍｍ
結果：第１ノズルを用いた場合にプラズマによって消費された電力は１５００Ｗであり、第２ノズルを用いた場合は１７００Ｗである。したがって、ノズルの出口直径を減少させるとプラズマによって消費される電力が増加する。第１ノズルの中で測定した圧力は概ね４．５バールであり、第２ノズルの中の圧力は概ね５バールである。

例３：
この例では、図２および６に基づいて作製された装置１０を用いる。
パラメータ：
・エネルギー源交流２４ｋＨｚ
・印加電流１．５Ａ
・搬送ガス窒素
・搬送ガスの流量２５ｌ／ｍｉｎ
・反応性ガスＣＦ_４
・反応性ガスの流量０．２ｌ／ｍｉｎ
・外部圧力大気圧
・放電電極直径４ｍｍ
・放電電極に設けた軸方向の開口の直径１．５ｍｍ
・放電室直径７ｍｍ
・使用したノズルの出口直径２．２ｍｍ
・使用したノズルの長さ６０ｍｍ
・搬送ガスを注入するための放射状の開口の数２
結果：この構成では、フォトレジスト層の連続的なエッチングが可能である。

例４：
この例では、図９および１０に基づくモードで動作する装置１０を用いる。
パラメータ：
・エネルギー源短パルス
・パルスの印加電流２．０Ａ
・パルス周波数可変、５０から２０００Ｈｚ
・パルス持続時間可変、５から９５％
・印加した直流電流０．１Ａ
・搬送ガス空気
・搬送ガスの流量４０ｌ／ｍｉｎ
・外部圧力大気圧
結果：短パルスモードでの動作というこの構成では、同一のエネルギー消費を伴う直流電流を使う場合に比べてプラズマの速度の増加および処理されるべき表面の活性度の増加が可能となる。

例５：
この例では、図１２に基づいて作製された装置１０を用いる。
パラメータ：
・エネルギー源直流
・印加電流１．５Ａ
・搬送ガス空気
・搬送ガスの流量８０ｌ／ｍｉｎ
・外部圧力大気圧
・使用したノズルの外径４ｍｍ
・使用したノズル出口における放射状の開口の数８
・これら各開口の直径１．２ｍｍ
・処理される管の内径可変、３０から５０ｍｍ
・相対走査速度可変、５０から５００ｍｍ／ｓ
結果：この構成では、処理すべき内表面のクリーニングと活性化を連続して行うことができる。

例６：
この例では、図１３に基づいて作製された装置１０を用いる。
パラメータ：
・エネルギー源直流
・プラズマジェットにより印加される電流１．５Ａ
・搬送ガス空気
・プラズマジェットによる搬送ガス流量５０ｌ／ｍｉｎ
・外部圧力大気圧
・使用したノズルの外径２０ｍｍ
・使用したノズルの数１２
・処理すべき管の内径１４２０ｍｍ
・処理されるべき管の長さ方向における使用ノズル間距離２０ｍｍ
・回転速度６ｔ／ｍｉｎ
・相対走査線速度１．４４ｍ／ｍｉｎ
結果：この構成では、処理すべき内表面に対する緻密なクリーニングおよび活性化を連続的に行うことができる。

例７：
この例では、図１３に基づいて作製された装置１０を用いる。
パラメータ：
・エネルギー源直流
・プラズマジェットにより印加される電流１．５Ａ
・使用したノズルの数３
・外部圧力大気圧
・第１搬送ガス空気
・第１搬送ガスの流量５０ｌ／ｍｉｎ
・第２搬送ガスＮ_２（９２％）／Ｈ_２（８％）
・第２搬送ガスの流量２０ｌ／ｍｉｎ
・第３搬送ガス＋薬剤Ｎ_２＋ＨＭＤＳＯ蒸気
・第３搬送ガスの流量２０ｌ／ｍｉｎ
・相対走査線速度１２ｍ／ｍｉｎ
結果：この構成では、１サイクルで連続的な工学的処理を施すことができる：酸化物の還元や処理すべき表面へのＳｉＯｘ薄膜の堆積などの緻密なクリーニングや活性化である。

例８：
この例では、図１４に基づいて作製された装置１０を用いる。
パラメータ：
・エネルギー源交流
・印加電流１．５Ａ
・搬送ガス空気
・搬送ガスの流量４０ｌ／ｍｉｎ
・外部圧力大気圧
・パルス持続時間０．６ｓ
・処理すべき閉鎖空間シリンダー，０．５ｌ
・シリンダー当たりのパルス数３
・通気前の中断時間２ｍｉｎ
結果：この構成では、シリンダー内に２分間プラズマおよび対応する反応性のガスを滞留させることにより該シリンダーの内表面を活性化することができる。該表面のエネルギーは、プラズマ処理前の３５−３８ｍＮ／ｍから５６−７２ｍＮ／ｍにまで増加し得る。

本発明について特定の適用場面という文脈の中で述べてきたが、本発明は、その射程をはずれない変更や順応を許すものである。

Claims

一つの搬送ガスからプラズマジェットを生成するための装置であって、この装置は、
長手方向の軸を有する一つの放電室と前記放電室に接続された一つの放射ノズルを含み、
前記放射ノズルには生成されたプラズマジェットを放射するための出口が備えられており、
前記放電室および前記放射ノズルは前記プラズマジェットの所定の出力の関数として調節可能な長さを有する、
装置。
前記搬送ガスから前記プラズマジェットの生成を可能とする放電を生じるように適合させた、一つの放電電極および一つの関連する対向電極を含む、
請求項１に記載の装置。
前記対向電極が前記放射ノズルによって構成されており、放電電極と前記放射ノズルの前記出口との間に前記プラズマジェットを生成するために必要な電気アークを生じさせることが可能である、
請求項２に記載の装置。
前記放電電極は、前記放電室の長手方向の軸上に配置されており、さらに前記放電室および前記放電ノズルの前記長さを調整することができるようにこの軸上で移動させることができる、
請求項１ないし３の何れか一つに記載の装置。
前記放射ノズルの出口が前記プラズマジェットの所定の出力の関数として調整可能な直径を有する、
請求項１ないし４の何れか一つに記載の装置。
前記放射ノズルの前記出口の方向において前記長手方向の軸に沿って搬送ガスの渦を生じさせるため、前記長手方向の軸に対して概ね垂直となる方向で前記放電室の中に前記搬送ガスを注入することができるような少なくとも一つの放射状の開口が設けられた、
請求項１ないし５の何れか一つに記載の装置。
少なくとも一つの前記放射状の開口が、前記搬送ガスを亜音速から概ね超音速まで加速することが可能となるように作られている、
請求項１ないし６の何れか一つに記載の装置。
前記プラズマジェットを生成するため、少なくとも一つの軸方向の開口が、一つの反応性のガスを前記搬送ガスと混合することが可能となるように構成されている、
請求項１ないし７の何れか一つに記載の装置。
前記軸方向の開口が、前記放射ノズルの前記出口の方向において長手方向の軸に沿って前記反応性ガスの渦を生じさせるのに適している、
請求項８に記載の装置。
前記搬送ガスが空気である、
請求項１ないし９の何れか一つに記載の装置。
前記放射ノズルの前記出口が、前記搬送ガスを亜音速から概ね超音速まで加速することが可能となるように作られている、
請求項１ないし１０の何れか一つに記載の装置。
前記放射ノズルの前記出口が、前記プラズマジェットの角放出を可能とするよう少なくとも一つの放射状の開口を含む、
請求項１ないし１１の何れか一つに記載の装置。
前記装置が複数の放電室および放射ノズルから成ることを特徴とする、
請求項１ないし１２の何れか一つに記載の装置。