JP2019533296A - 大気圧プラズマジェットの体積を増大させる装置及び方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】大気圧プラズマジェットの空間体積を増大させ方向付ける装置および方法。1またはそれ以上の追加のガス流がプラズマジェットと交差するように導入される。プラズマジェットがこれらの追加のガス流と相互作用するため、プラズマジェットの伝播方向が変わり、プラズマは追加のガス流によって決定される体積内に膨張し、それに従ってプラズマジェットの体積および有効表面積が増大する一方、プラズマ体積の増加を促進するのに必要な電力の増加が体積の増加に対し非線形に増減する。【選択図】 図2A
Description
本出願は、通常の出願であり、2016年11月4日に出願された米国仮特許出願第62/417,372号に基づく35 U.S.C.§119の優先権の利益を主張するものである。
本開示は、大気圧プラズマジェットに関し、特に、そのようなプラズマジェットの体積を増大、制御することができる装置に関する。
過去20年間にわたり、大気圧プラズマへの関心が高まっている。これらには、グロー放電、高周波および誘電体バリア放電、マイクロ波持続プラズマ、プラズマジェットおよびトーチ、マイクロプラズマ、レーザー誘起プラズマ、電子ビーム発生プラズマ、及びその他の多くのものが含まれる。典型的には、それらの設計および操作は特定の用途または生物学および医学のような様々な分野で異なる技術を使用可能にするように調整されている(D. B. Graves、「低温プラズマ生物医学:チュートリアルレビュー」、Phys.of Plasmas 21, 080901 (2014); M.G.Cong等、「プラズマ医学:序論」、New J.Phys.11、115012(2009);およびX.Lua等、「非平衡大気圧プラズマ中の反応種: 発生、輸送、および生物学的影響」、Physics Reports 630、1-84(2016)参照);化学および材料科学(D.Pappas、「材料の大気プラズマ処理の現状および可能性」、J.Vac.Sci.Technol.A 29,020801(2011)参照);航空宇宙科学(C.L.Enloe等、「空気力学的プラズマアクチュエータにおける表面電位および縦方向電界測定」、AIAAジャーナル46、2730(2008)参照); 環境工学(G.M.Petrov等、「パルス電子ビームを用いた工業規模の二酸化炭素低減の研究」、J.Appl.Phys.119、103303(2016)参照)。
大気圧プラズマは、低圧プラズマを含むその他の手法では利用できない材料合成および処理においていくつかの利点を有する。非平衡低温プラズマによってもたらされる反応の幅はそれらを特に有利にし、十分な密度の空気中で生成される場合、そのようなプラズマは低圧適合性のないシステムおよび材料と共に使用することができる。
一種の非平衡大気圧プラズマは、「プラズマジェット」といわれることが多いが、それらの比較的単純な設計、柔軟な電極形状、および適度の電力要件を考えるとそのような用途に非常に適している。プラズマジェットは、閉じ込められたガス流、通常は誘電体管を流れる純粋なまたは希薄希ガス中で発生した放電が閉じ込め領域を離れて周囲の環境を通じて伝播するときに生成される。 X.Lu等、「誘導電離波:理論と実験」、Physics Reports 540 123−166(2016)を参照。
図1A及び図1Bは、米国海軍研究所で開発されたプラズマジェットを発生させる例示的な従来型の装置を示す。図1Aの概略的な及び図1Bの写真のブロック画像に示すように、プラズマジェットは、ヘリウム(He)、ネオン(Ne)、アルゴン(Ar)、クリプトン(Kr)、またはキセノン(Xe)などの希ガスの流れ101から発生させることができ、電源104と接続された電極103が位置している、外装106内のシリンダ102内に進む。ガス101は、電極103上を通過するため、イオン化され、プラズマジェット105を形成し、これがシリンダ102から出力される。
プラズマジェットは非常に小さくすることができ、これは高精度の用途に適している。上記Luaを参照。しかしながら、大きな表面積を処理するよう増減可能なジェットシステムを製造することは困難であり、その結果、最大処理面積は一般的に約1cm2に制限される。M.Ghasemi等、「大気圧プラズマジェットアレイにおける複数のプラズマプルームの相互作用」、Journal of Physics D:Applied Physics 46、052001(2013)を参照。
より大きな面積でのプラズマ処理の要望に対応するために、処理面積がジェットの数に対応して増減する一次元および二次元のプラズマジェットアレイが構築されてきた。上記Ghasemiを参照;また、Q.Y. Nie等.、「プラズマ医療のための大面積表面の均一処理のための二次元冷大気プラズマジェットアレイ」、New J.Phys、11 115015(2009)参照。しかしながら、この手法は電力およびガス流の増加を必要とし、電力およびガス流のこれらの増加もジェットの数に対応して増減する。例えば、並行して作動する2つのジェットは2倍のガス流および電力入力を必要とすることとなる。
また、2つの対向伝播プラズマジェットを組み合わせることはプラズマ放電の長さを効果的に延ばすことが示されている。C.Douat等、「2つの対向伝播プラズマ弾丸間の相互作用」、IEEE Trans Plasma Sci.39,2298−2299(2011)参照;また、 C.Douat,G.等、「衝突するマイクロプラズマジェットの動力学」、Plasma Sources Sci.Technol.21,034010−8(2012)参照。2つのプラズマジェットは、それぞれ対応する電源および電極を有する2つの対向するガス流、または2つの電極間を流れる単一のガス流を使用して生成することができる。いずれの場合も、所要電力は実質的に2倍になる。
これらの手法は、体積および/または有効処理面積が増大するという意味で明らかに機能するが、プラズマ体積(plasma volume)を生成するために必要な電力は、プラズマ体積が増大するにつれて増大する。さらに、すべてのプラズマジェットが同時にかつ等しい強度で生じるよう駆動回路およびガス供給システムの両方を綿密に設計しなければならないため、装置の複雑さが増す。
この概要は、詳細な説明においてさらに説明する一連の概念を簡略化した形で紹介することを意図している。この概要は、特許請求の範囲に記載された主題の重要なまたは本質的な特徴を特定することを意図するものではなく、特許請求の範囲に記載の主題の範囲を判断する際の補助として使用することも意図していない。代わりに、それは単に本明細書に記載され請求された主題の簡単な概要として示される。
本発明は、追加の電源、回路または電極を用いることなく大気圧プラズマジェットの空間体積を増大させる装置および方法を提供する。代わりに、プラズマジェット軸の直線上になく、任意の角度でプラズマジェットと交差する1またはそれ以上の追加の中性ガス流のみが使用される。プラズマジェットがこれらの追加のガス流と相互作用するため、プラズマジェットの伝播方向が変化し、プラズマは追加のガス流によって決定される体積に膨張し、それに応じてプラズマジェットの有効体積、及びしたがって有効表面積が増大する一方、プラズマ体積の増加を促進するのに必要な電力の増加がその体積の増加に対し非線形に増減する
上記に要約した本発明の態様および特徴は様々な形態で具体化することができる。以下の説明は、例示として、態様および特徴を実施できる組合せおよび構成を示す。記載した態様、特徴、および/または実施形態は単なる例示であり、当業者であれば本開示の範囲から逸脱することなく、その他の態様、特徴、および/または実施形態を利用し、あるいは構造的および機能的修正を行うことができることが理解される。
本開示は、追加の電源、駆動回路、または物理的閉じ込めを用いることなく大気圧プラズマジェットの体積を増大させる手段を記載する。代わりに、1またはそれ以上の中性ガス流の注入を通してバックグラウンドガス密度を制御することによりプラズマ体積を増大させ、その空間的プロファイルを調整することができる。この手法によりプラズマ体積を増大させることで、より有用な荷電および反応性中性ガス種が提供され、また、有効表面処理面積が増大する。
したがって、本発明は、追加の電源、回路または電極なしで大気圧プラズマジェットの体積を増大させ、それらの空間分布を調整する装置および方法を提供する。代わりに、プラズマジェットと交差する1またはそれ以上の追加のガス流のみを使用する。
プラズマジェットがこれらの追加のガス流と相互作用するため、プラズマジェットの伝播方向が変化し、プラズマが追加のガス流によって決定された体積に膨張し、それに従ってプラズマジェットの有効表面積が増大する一方、プラズマ体積の増加を促進するのに必要な電力の増加がその体積の増加に対し非線形に増減する。複数の実施形態において、これらの追加のガス流はプラズマジェット軸に直交する平面内を流れるが、そのような直交性は必要でなく、プラズマジェット軸の直線上にない任意の方向のガス流であって、任意の角度でプラズマジェットと交差するものを使用することもできる。
本発明の最も単純な実施形態は、互いに直角に伝播するプラズマジェットと中性ガス流とを含む。図2A〜図2Dには、この構成およびその拡張として、2つの中性ガス流であって対向方向に(ただしプラズマジェット軸に対して依然として直交して)伝播するものが示されている。
図2Aは、本発明におけるプラズマジェットの発生の態様を示すブロック図である。図2Aのブロック図及び図2Bの写真画像に示すように、プラズマジェット205は、外側ケーシング206内のシリンダ202内を移動し、AC(f=25〜35kHz)、高電圧(Vpp=500〜2000V)信号(不図示)に接続された電極203を通過するヘリウムガス201の流れから発生させることができる。本発明において、1またはそれ以上中性ガス流207a/207bは、管208a/208bを通じて方向付けられ、プラズマジェット205の軸の直線上にない方向に伝播するようになっている。記載されている多くの実施形態において、中性ガス流206a/206bはヘリウムとするが、その他の中性ガスを適宜使用してもよい。
以下により詳細に記載するように、本発明において、中性ガス流はプラズマジェットと相互作用し、当該プラズマジェットからプラズマジェットの元の伝播方向の直線上にないプラズマの体積分布を生成する。中性ガス流の形状および空間分布、流れの方向、ならびに使用されるガスなどのガス流のパラメータのうちの任意の1またはそれ以上を調整することによって、プラズマ体積について所望の空間分布を達成することができる。
図2B〜図2Cの写真画像は、本発明において、どのようにプラズマジェットに直交する中性ガス流の存在により空間分布が変化したプラズマ体積が生成できるのかを示す。
図2Bは、ガス管208a/208bのいずれからもガスが出ていない場合を示し、プラズマジェット205が、チャンバから実質的に直線的な流れで、チャンバを通じた元のヘリウムガスの流れの方向に出ていることを示す。
図2Cおよび図2Dは、1またはそれ以上の直交ガス流がプラズマジェットへ方向付けられている場合に起こること示す。
図2Cに見られるように、ガス管208aから出るガス流206aの存在により、プラズマジェット205からのプラズマ体積の一部は、中性ガスと相互作用し、ガス流内に拡張する追加のプラズマ体積209aを生成する。図2Dの写真画像に示すように、中性ガス流207a/207bが両方のガス管208a/208bから伝播する場合、追加のプラズマ体積209a/209bが生成される。
図2C及び図2Dの両図に見られるように、追加のプラズマ体積209a/209bは流れの方向ではなく中性ガス密度の方向に伝播する。本発明において、総プラズマ体積は、中性ガス流をプラズマジェットに導入することによって増大し、当該プラズマ体積の増大は、典型的には、1つのガス流が存在する場合には2倍程度の増大、2つのガス流が使用される場合には3倍の程度の増大である。
このシステムをよりよく理解するために、電流−電圧測定を図3に示す構成を用いて行った。この場合、プラズマを発生させる電源からの電圧および電流は、対向するガス管の出口で接地カラー320上に集められた電流と共に監視することができる。
以下により詳細に記載されるように図4A〜図4Cの図に、「ジェットなし」、「プラズマジェット」、および「プラズマジェット+ガス流」の3つの動作構成におけるこれらの電圧および電流の測定結果を示す。ここで、図4Aは、3つの動作構成における駆動電圧(kV)を示し、図4Bは駆動電流(mA)を示し、図4Cはガス流管の出口で測定される電流(mA)を示す。3つの動作構成の追加の態様は、図5Aおよび図5Bにおける図に示す。ここで、図5Aは、「プラズマジェット」と「ジェットなし」間の場合、及び「プラズマジェット+ガス流」と「ジェットなし」間の場合における駆動電流の違い(mA)を示す。また、図5Bは、「ジェットなし」、「プラズマジェット」、および「プラズマジェット+ガス流」構成間における駆動力(W)の違いを示す。
図中に中空四角と点線で示されている「ジェットなし」の場合では、電力は電極に印加されるが、ガスは電極を通過して流れることはなく、そのような流れがない状態ではプラズマジェットは生成されない。図中に実線の丸と点線で示されている「プラズマジェット」の場合では、プラズマジェットを生成する典型的な動作を反映しており、ガスは電力が与えられている電極を通過して流れプラズマジェットを生成し、当該プラズマジェットは自由伝播プラズマとして管から現れる。「ジェットなし」および「プラズマジェット」動作モードの両方において、追加のガス流はプラズマジェットと交差していない。図中に中空三角と点線で示されている「プラズマジェット+ガス流」の場合では、ガス流がガス管から出て、図2Dに関して上述したように放電を生じて両方のガス管に向かって伝播する。
プラズマが存在しない(ジェットなし)場合におけるI−V測定値は駆動回路のベースライン値を表し、この場合、駆動電極およびガス管カラー(collars)での変位電流は振動高電圧信号によるものである。流れるヘリウムの存在下において、これらのベースライン信号からのわずかな偏差はプラズマ抵抗率による寄与を表す。特に、電流は、図4Bに示す電極電流において約2〜3μsおよび17〜18μsで急増し、プラズマジェットを形成する流れ状放電の点火を示す。また、同様の電流急増が、放電伝播時間に応じたわずかな時間遅延の後に接地カラーで測定される。カラー上の電流は直交ガス流なしで測定されるが、ジェット軸とガス管との間の体積では放出(光)は観察されず、無視できないとしてもプラズマ電流は非常に弱いことが示唆される。ヘリウムの存在はプラズマの生成にとって重要であり(「ジェットなし」対「プラズマジェット」動作モード)、したがって、ヘリウムガス流を流している場合のカラー上で測定される電流の増加は驚くべきことではない。
体積の増加は印加電力の増加を必要とすることが予想される。駆動電極で測定された瞬時電力と共に放電電流を図5A及び図5Bに示す。プラズマジェットがある場合とない場合の瞬時電力曲線の違いは、放電を生じさせるのに必要な電力である。この電力はガス流が導入されるときに増加することが見出されており、この増加は図5Aに見られるように主として放電電流の増加によるものである。ガス流が供給されると、1期間当たりの平均電力は約50%増加することがわかった。それ以降、我々は、プラズマ体積の3倍増加が比較的わずかな50%の電力増加になることを理解している。
図6A〜図6B、図7A〜図7C、および図8A〜図8B、ならびに図9A〜図9Cは、本発明におけるプラズマジェット体積を増大、調整するための中性ガス流の使用についての更なる例示的な実施形態を示す。本明細書に記載の実施形態は、2つの広いカテゴリー、異なるガスの使用および異なるガス流の幾何学的形状に分類される。さらに、本明細書では詳細には記載していないが、当業者であれば、本発明において所望のプラズマジェット体積を得るために、中性ガス流のその他のパラメータ、例えば、その速度、体積、または組成などの調整を利用し得ることを容易に理解するであろう。
図6Aおよび図6Bは、本発明におけるプラズマジェット体積に異なるガスを使用した場合の効果を示す。図6Aは、ヘリウムバックグラウンド中で生成されるプラズマジェット605が、対向するヘリウムガス流607a/607bと相互作用して、ヘリウムガス密度の方向に拡張する追加のプラズマ体積609a/609bを生成することを示す。一方、図6Bは、ヘリウムバックグラウンドで生成されるプラズマジェット605が、ヘリウムガス流の場合よりもプラズマジェットから遠いところから始まるネオンガス流607a/607bと相互作用することを示す。これらの図からわかるように、ネオンガス流の使用は、ヘリウムガス流と比較したときよりもプラズマジェットから遠くに拡張する追加のプラズマ体積を生成する。プラズマ体積の所望の空間分布を得るために、その他の気体を使用することもできる。
プラズマは、大きな表面を処理するのに使用されることが多い。プラズマジェットは、プラズマジェットの半径によっておおよそ決定される非常に小さい面積しか処理できないため、現在の実務では大きな面積の処理において、1またはそれ以上のプラズマジェットを表面全体にわたって走査させることが必要となる。以下に記載するように、上記に説明した概念および実施形態は、プラズマジェットの処理面積を増大させるためにさらに利用することができる。
図7A〜図7Cは、本発明における強化プラズマジェット体積を生成するために用いることができる異なる幾何学的形状の態様を示す。図7A〜図7Cに示す実施形態では、プラズマジェット705は、それぞれが互いに90°の角度でプラズマジェット軸に直交する平面内に等間隔に配置された4つのガスノズルからのガス流にさらされて、4つの拡張プラズマ体積709a/b/c/dを生成することができる。このような構成は、複数のガス流がプラズマジェットと相互作用して、プラズマジェット軸から外側に拡張する方向に任意の大きなプラズマ体積を生成することができることを示し、したがってより大きな面積を処理する性能を示す。
図8Aおよび図8Bは、本発明における生成された拡張プラズマジェット体積の更なる別の実施形態の態様を示し、それは単一のプラズマジェットの性能を高めてより大きな表面積を処理することができるものである。図8Aおよび図8Bに示す実施形態において、プラズマジェット805は、例えば平坦形状を有するガスノズルによって生成された1つ(図8A)または2つ(図8B)のシート状ガス流の存在下で動作し得る。図からわかるように、この構成のガスノズルを使用すると、生成される追加のプラズマ体積809a/809bもまたシート状の形状を有する。ガス流を綿密に制御することによって、非常に均一なプラズマ膨張を有する多数の可能な幾何学的形状が得られることが予想される。そのようなプラズマの構成は、各パスにおけるより大きな表面積を処理するために使用することができ、大きな面積を処理するために必要とされる時間およびエネルギーを減少させる。さらに、シート状プラズマは、同体積の円筒形プラズマよりも大きな表面積対体積比を有するという更なる利点がある。
その他の場合では、限定された空間内の表面を処理するためにプラズマを使用することが望ましい場合がある。図9A〜図9Cは、本発明における装置および方法を使用して、そのような限定された空間で使用するための空間的に拡張されたプラズマ体積を生成できることを示している。したがって、図9Aに示すように、上部プレート930aと底部プレート930bとの間に延びるプラズマジェットは、当該プレート間に方向付けられた1または2つの中性ガス流によって、追加のプラズマ体積909a(図9B)または909a/909b(図9C)を形成するように向け直すことができる。同一の上部プレートおよび底部プレートによって形成される対称性は、ガス流におけるほとんどの不均一性を大幅に排除し、単一のプレートまたは表面を使用する構成と比較して均一なプラズマ発生をもたらす。このような幾何学的形状は、静止表面の処理のための、または処理されるべき表面積が底部プレートとなるロール・ツー・ロール・ポリマー・ウェブ処理に使用されるような移動表面を有するものの処理のためのプラズマ「線源」を生成するのに使用することができる。
長所と新たな特徴
上述したように、プラズマジェットの体積を増加させることを目的とする方法には、典型的には単純にジェットまたは電力が与えられる電極の数を増やすことが含まれる。これらの手法は、単純明快で効果的であるが、電力の大幅な増加や駆動回路の複雑化を招く。本明細書に記載の手法は、追加の回路を必要とせず、体積増加に対する電力増加が驚くほど小さい。さらに、体積拡張をプラズマジェット軸に対して直交させることができ、それにより、平行プラズマジェットアレイでは不可能な様式で潜在的な処理面積が増加する。さらに、異なるガス組成を有する追加の外部ガス流を使用することが可能である。例えば、特定の材料処理用途を目標として選択された分子および/または反応性ガスにより中性ガスを希釈することが挙げられる。
上述したように、プラズマジェットの体積を増加させることを目的とする方法には、典型的には単純にジェットまたは電力が与えられる電極の数を増やすことが含まれる。これらの手法は、単純明快で効果的であるが、電力の大幅な増加や駆動回路の複雑化を招く。本明細書に記載の手法は、追加の回路を必要とせず、体積増加に対する電力増加が驚くほど小さい。さらに、体積拡張をプラズマジェット軸に対して直交させることができ、それにより、平行プラズマジェットアレイでは不可能な様式で潜在的な処理面積が増加する。さらに、異なるガス組成を有する追加の外部ガス流を使用することが可能である。例えば、特定の材料処理用途を目標として選択された分子および/または反応性ガスにより中性ガスを希釈することが挙げられる。
特定の実施形態、態様、および特徴を記載および図示してきたが、当業者であれば、本明細書に記載の発明がそれらの実施形態、態様、および特徴のみに限定されないことを容易に理解するであろう。
例えば、本開示では詳細に説明されていないが、当業者であれば、その他の実施形態において、本発明における拡張プラズマ体積を生成する装置および方法を使用して、特定の用途、幾何学的形状、または環境に合うようにプラズマ体積を調整するために、中性ガス流の1またはそれ以上のパラメータを制御することができることを容易に理解されよう。
そのような修正および追加の実施形態はすべて、本開示および本明細書に記載され特許請求される発明の範囲および趣旨内にあると見なされる。
Claims (19)
- プラズマジェットの体積を増大させる装置であって、
第1の方向に伝播するプラズマジェットを生成するように構成されているプラズマジェット源と、
少なくとも1つのガスノズルであって、前記プラズマジェットに向かって拡張し前記プラズマジェットの第1の方向とは異なる第2の方向に伝播する対応した中性ガス流を生成するように構成されているものである、前記ガスノズルと
を有し、
前記中性ガス流は、前記プラズマジェットと任意の角度で交差し、当該プラズマジェットと相互作用するものであり、
前記中性ガス流が前記プラズマジェットと相互作用すると、当該プラズマジェットからの拡張された体積のプラズマが前記中性ガス流中に拡張するものであり、当該拡張された体積のプラズマは前記中性ガス流内のガス密度を増加させる方向に流れるものであり、
前記ガスノズルの形状、前記中性ガスの素性、前記中性ガスの速度、または前記中性ガスの体積は、少なくとも1つの既定の空間特性を有する既定の増大された体積のプラズマを生成するように構成されているものである、
装置。 - 請求項1に記載のプラズマジェットの体積を増大させる装置において、前記中性ガス流は前記プラズマジェットの方向と直交する方向に拡張するものである、装置。
- 請求項1に記載のプラズマジェットの体積を増大させる装置において、この装置は、
互いに対向して前記プラズマジェットに向かって拡張する2つの中性ガス流を生成するように構成されている2つのガスノズルを有し、
両方の中性ガス流の共通軸は前記プラズマジェットと任意の角度で交差するものであり、
前記中性ガス流が前記プラズマジェットと相互作用すると、前記プラズマジェットからの拡張された体積のプラズマは各中性ガス流中に拡張するものであり、当該拡張された体積のプラズマは各中性ガス流内のガス密度を増加させる方向に流れるものである、
装置。 - 請求項4に記載のプラズマジェットの体積を増大させる装置において、両方の中性ガス流は、前記プラズマジェットからのプラズマ流の方向と直交する方向に流れるものである、装置。
- 請求項1に記載のプラズマジェットの体積を増大させる装置において、この装置は、複数の中性ガスノズルを有するものであり、当該ガスノズルは、前記プラズマジェットに向かって拡張する対応した複数の中性ガス流を生成するように構成されているものであり、前記中性ガス流の各々は任意の角度で前記プラズマジェットと交差するものである、装置。
- 請求項1に記載のプラズマジェットの体積を増大させる装置において、この装置は複数の中性ガスノズルを有するものであり、前記ガスノズルは、前記プラズマジェットに向かって拡張する対応した複数の中性ガス流を生成するように構成されているものであり、前記中性ガス流の各々は前記プラズマジェットに直交しているものである、装置。
- 請求項1に記載のプラズマジェットの体積を増大させる装置において、
前記ガスノズルは平坦形状を有し、
拡張された体積のプラズマは、各中性ガス流内でガス密度が増加する方向に流れるシート状のプラズマの形態を有するものである、装置。 - 請求項1に記載のプラズマジェットの体積を増大させる装置において、前記中性ガスは希ガスを含むものである、装置。
- 請求項1に記載のプラズマジェットの体積を増大させる装置において、前記中性ガスはヘリウムを含むものである、装置。
- 請求項1に記載のプラズマジェットの体積を増大させる装置において、前記中性ガスはネオンを含むものである、装置。
- 請求項1に記載のプラズマジェットの体積を増大させる装置において、前記中性ガスは複数の気体の混合物を含むものである、装置。
- プラズマジェットから増大されたプラズマ体積を生成する方法であって、
プラズマジェット源からプラズマジェットを供給する工程と、
前記プラズマジェット内に少なくとも1つの中性ガス流を方向付ける工程と
を有し、
各中性ガス流は任意の角度で前記プラズマジェットと交差し、当該プラズマジェットと相互作用するものであり、
前記中性ガス流が前記プラズマジェットと相互作用すると、当該プラズマジェットからの拡張された体積のプラズマは前記中性ガス流中に拡張するものであり、当該拡張された体積のプラズマは前記中性ガス流内のガス密度を増加させる方向に流れるものであり、
前記ガスノズルの幾何学形状、前記中性ガスの素性、前記中性ガスの速度、または前記中性ガスの体積は、少なくとも1つの既定の空間特性を有する既定の拡張された体積のプラズマを生成するように構成され得るものである
方法。 - 請求項12に記載の増大されたプラズマ体積を生成する方法において、前記少なくとも1つの中性ガス流は、前記プラズマジェットと任意の角度で交差するものである、方法。
- 請求項12に記載の増大されたプラズマ体積を生成する方法において、前記少なくとも1つの中性ガス流は、前記プラズマジェットの方向と直交する方向に拡張するものである、方法。
- 請求項12に記載の増大されたプラズマ体積を生成する方法において、
前記少なくとも1つの中性ガス流は、平坦形状のガスノズルから生成されるものであり、
拡張された体積のプラズマは、各中性ガス流内でガス密度が増加する方向に流れるシート状のプラズマの形態を有するものである、方法。 - 請求項12に記載の増大されたプラズマ体積を生成する方法において、前記中性ガスは希ガスを含むものである、方法。
- 請求項12に記載の増大されたプラズマ体積を生成する方法において、前記中性ガスはヘリウムを含むものである、方法。
- 請求項12に記載の増大されたプラズマ体積を生成する方法において、前記中性ガスはネオンを含むものである、方法。
- 請求項12に記載の増大されたプラズマ体積を生成する方法において、前記中性ガスは複数の気体の混合物を含むものである、方法。
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