JP2772121B2 - Ornamental plasma equipment - Google Patents

Ornamental plasma equipment

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JP2772121B2
JP2772121B2 JP2192404A JP19240490A JP2772121B2 JP 2772121 B2 JP2772121 B2 JP 2772121B2 JP 2192404 A JP2192404 A JP 2192404A JP 19240490 A JP19240490 A JP 19240490A JP 2772121 B2 JP2772121 B2 JP 2772121B2
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員年 浜本
哲夫 堀江
聡 内田
正義 村田
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は観賞用プラズマ装置に関する。またかかる装
置は、薄膜製造装置,原子力関連計測機器,照明装置等
のプラズマを利用した技術分野において、プラズマ現象
の基礎教育用としても利用できる。
The present invention relates to an ornamental plasma device. Such an apparatus can also be used for basic education of plasma phenomena in a technical field using plasma, such as a thin film manufacturing apparatus, a nuclear power measurement instrument, and a lighting apparatus.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来の観賞用プラズマ装置は、第5図に示すように、
閉じたガラス容器1の内部空洞6に設けられた電極とな
る導電膜2に、電極導入口4を介してプラズマ発生電源
5で発生した高圧電流を供給することにより、ガラス容
器1内にプラズマ3を発生させるようになっている。こ
の際、プラズマ発生電源5からは、数十kHz程度の周波
数をもつ特殊電流を発生させる必要があり、また発生し
たプラズマ3は、形状,色彩の変化がなく、単調なもの
であったため、装置の複雑さの割に、観賞用装置として
はもの足りないものであった。
A conventional ornamental plasma device is, as shown in FIG.
By supplying a high-voltage current generated by a plasma generation power supply 5 through an electrode introduction port 4 to a conductive film 2 serving as an electrode provided in an internal cavity 6 of the closed glass container 1, the plasma 3 enters the glass container 1. Is caused to occur. At this time, it is necessary to generate a special current having a frequency of about several tens of kHz from the plasma generation power supply 5, and the generated plasma 3 has no change in shape and color and is monotonous. Despite its complexity, it was unsatisfactory as an ornamental device.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

本発明は、このような事情に鑑みて提案されたもの
で、プラズマに種々の動きをさせるとともに、所望の色
彩に変化させることにより、観賞効果を発揮させること
ができるようにした、観賞用プラズマ装置を提供するこ
とを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed in view of the above circumstances, and has an ornamental plasma capable of exhibiting an ornamental effect by causing the plasma to perform various movements and changing to a desired color. It is intended to provide a device.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

そのために本発明は、透明な真空容器と同真空容器の
内部に配設されたプラズマ発生電極とをそなえるととも
に、同プラズマ発生電極にプラズマ発生用電流を供給可
能なプラズマ発生用電源とをそなえ、供給される電流の
変化により上記真空容器の内部に発生したプラズマに印
加される磁力線の分布を変化可能な磁界発生装置が設け
られるとともに、上記プラズマを所望の色彩に変化させ
るべく上記真空容器の内部に1種類または複数種類のガ
スを供給可能なガス供給装置が設けられていることを特
徴とする。
To this end, the present invention includes a transparent vacuum vessel and a plasma generation electrode disposed inside the vacuum vessel, and a plasma generation power supply capable of supplying a plasma generation current to the plasma generation electrode. A magnetic field generator capable of changing the distribution of lines of magnetic force applied to the plasma generated inside the vacuum vessel by a change in the supplied current is provided, and the inside of the vacuum vessel is changed to change the plasma to a desired color. Is provided with a gas supply device capable of supplying one or more kinds of gases.

〔作用〕[Action]

本発明の観賞用プラズマ装置では、真空容器が透明で
あるので内部のプラズマが良く見え、プラズマを観賞し
やすくなる。また磁界発生装置の電流を変化させて磁界
(磁力線)の分布を変化させると、磁力線の働きによる
電子のサイクロトロン運動の回転半径及び密度分布等が
変化して、結果的にプラズマが動く。つまり高真空(10
-4Torr程度)で発生するプラズマは、100ガウス程度の
磁界を印加し、その分布(磁界分布)を変化させること
で上記プラズマそのものを動かす現象が生じる。更にガ
ス供給装置からのガスの供給にあたっては、複数のガス
ラインをそれぞれ個別にニードル弁及び遮断弁を設け、
ニードル弁を常時一定に保ち遮断弁開閉を行なって真空
容器に供給されるガス種を切り換えることによって、各
ガス特有の発光スペクトルによりプラズマを所望の色彩
に変化させることができる。
In the ornamental plasma device of the present invention, the plasma inside the vacuum vessel is transparent, so that the plasma inside can be seen well, and the plasma can be easily appreciated. Further, when the distribution of the magnetic field (lines of magnetic force) is changed by changing the current of the magnetic field generator, the radius of gyration and density distribution of the cyclotron motion of the electrons due to the action of the lines of magnetic force change, and as a result, the plasma moves. In other words, high vacuum (10
A plasma generated at about -4 Torr) applies a magnetic field of about 100 Gauss and changes its distribution (magnetic field distribution), thereby causing a phenomenon of moving the plasma itself. Furthermore, when supplying gas from the gas supply device, a plurality of gas lines are individually provided with a needle valve and a shutoff valve,
By switching the type of gas supplied to the vacuum vessel by opening and closing the shut-off valve while keeping the needle valve constant at all times, the plasma can be changed to a desired color by the emission spectrum unique to each gas.

〔実施例〕〔Example〕

本発明の観賞用プラズマ装置の実施例を図面について
説明すると、第1図は基本的な第1実施例の模式図、第
2図は第2実施例を示し、同図(A)は装置全体の模式
図、同図(B)は発生プラズマの観賞要領の斜視図、第
3図,第4図は第3実施例を示し、第3図は1セットの
模式的斜視図、第4図は多セット組合わせの斜視図であ
る。
An embodiment of the ornamental plasma apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view of a basic first embodiment, FIG. 2 shows a second embodiment, and FIG. 3 (B) is a perspective view of the procedure for watching generated plasma, FIGS. 3 and 4 show a third embodiment, FIG. 3 is a schematic perspective view of one set, and FIG. It is a perspective view of a multi-set combination.

まず基本的な第1実施例の第1図におて、発生したプ
ラズマを見やすいように透明真空容器11を用い、この透
明真空容器11内部に設けたプラズマ発生電極13aにプラ
ズマ発生用電源13から高電圧を供給し、プラズマを発生
させる。透明真空容器11の内部又は外部に磁界発生コイ
ル14aが設けられており、この磁界発生コイル14aに磁界
発生電源14から給電し、そのときの電流を変化させるこ
とにより、プラズマに印加される磁界分布が調整され、
これによりプラズマを動かせるようになっている。また
透明真空容器11内にはガス供給装置15からガスを供給で
き、ガスの種類によってプラズマを所望の色彩にするこ
とができるようになっている。なお透明真空容器11内は
プラズマ発生と更には円滑なガス交換のため、真空排気
装置12により真空に排気される。
First, in FIG. 1 of the basic first embodiment, a transparent vacuum vessel 11 is used so that generated plasma can be easily seen, and a plasma generating electrode 13a provided inside the transparent vacuum vessel 11 is supplied from a plasma generating power supply 13 to the transparent vacuum vessel 11. A high voltage is supplied to generate plasma. A magnetic field generating coil 14a is provided inside or outside of the transparent vacuum vessel 11, and power is supplied to the magnetic field generating coil 14a from a magnetic field generating power supply 14, and the current at that time is changed, so that the magnetic field distribution applied to the plasma is changed. Is adjusted,
This makes it possible to move the plasma. In addition, a gas can be supplied from the gas supply device 15 into the transparent vacuum vessel 11, so that a desired color of plasma can be obtained depending on the type of gas. The inside of the transparent vacuum vessel 11 is evacuated to a vacuum by the vacuum exhaust device 12 for plasma generation and further smooth gas exchange.

次に第2実施例の第2図(A)において、ガラス真空
容器21をその金属底板21aに連通した真空ポンプ22を用
いて容器の内部を真空に排気する。その中にガス供給装
置25からN2,Arなどのガスを注入し、ガスの流量と排気
速度とのバランスにより、ガラス真空容器21内を所定の
圧力に保つようになっている。
Next, in FIG. 2A of the second embodiment, the inside of the glass vacuum vessel 21 is evacuated to a vacuum using a vacuum pump 22 communicating with the metal bottom plate 21a. A gas such as N 2 or Ar is injected from the gas supply device 25 therein, and the inside of the glass vacuum vessel 21 is maintained at a predetermined pressure by the balance between the gas flow rate and the pumping speed.

なお擬似オーロラを再現する場合は、10-3Torr程度の
圧力とし、発光の強いプラズマの場合は1〜0.1Torr程
度とする。
When reproducing a pseudo aurora, the pressure is set to about 10 −3 Torr, and for plasma having strong light emission, the pressure is set to about 1 to 0.1 Torr.

このとき交流高圧電源23により、10〜15kVの高電圧を
アノード電極23aと金属底板21a及びカソード電極23bの
間に印加すると、ガラス真空容器21内にプラズマが発生
する。そこでこのプラズマに外部から磁界発生コイル24
aにより変調した磁界を印加すると、プラズマが動く。
このようにしてオーロラシミュレーターなどに適用可能
な観賞用プラズマ発生装置が実現できる。
At this time, when a high voltage of 10 to 15 kV is applied between the anode electrode 23a and the metal bottom plate 21a and the cathode electrode 23b by the AC high-voltage power supply 23, plasma is generated in the glass vacuum vessel 21. Therefore, a magnetic field generating coil 24
When a magnetic field modulated by a is applied, the plasma moves.
In this way, an ornamental plasma generator applicable to an aurora simulator or the like can be realized.

第2図(B)は発生プラズマの観賞要領を示し、ガラ
ス真空容器21内のプラズマ26を凹面鏡27を用い、鏡面に
写った拡大プラズマ28とすることにより、効果的に見せ
ることができる。
FIG. 2 (B) shows the manner of viewing the generated plasma. By using a concave mirror 27 as the plasma 26 in the glass vacuum vessel 21 and making it an enlarged plasma 28 reflected on the mirror surface, the plasma 26 can be seen effectively.

更に第3実施例の第3図において、管状のガラス真空
容器31には金属底板31aと金属天板31bとが取付けられ、
内部にプラズマ発生電極33aが収納されている。金属底
板31aが載置される架台38の内部には、真空排気装置32,
プラズマ電源33,磁界発生電源34及びガス供給装置35が
収納されている。
Further, in FIG. 3 of the third embodiment, a metal bottom plate 31a and a metal top plate 31b are attached to the tubular glass vacuum vessel 31,
The plasma generation electrode 33a is housed inside. Inside the mount 38 on which the metal bottom plate 31a is mounted, there are vacuum evacuation devices 32,
A plasma power supply 33, a magnetic field generation power supply 34, and a gas supply device 35 are housed.

なお第4図は、第3図の装置を1セットとして多セッ
トに組合わせた装置であり、複数のガラス真空容器31を
リング状の架台38上に並べ、その周りを筒状の鏡又は絵
画37で囲むとともに、更にその外側に複数の磁界発生コ
イル34aを配設している。この装置においては、ガラス
真空容器31は分離されているが磁界は連続であるので、
プラズマ36は全体でまとまった動きをし、大型の装置が
可能である。
FIG. 4 shows an apparatus in which the apparatus shown in FIG. 3 is combined into a multi-set as one set. A plurality of glass vacuum containers 31 are arranged on a ring-shaped base 38, and a cylindrical mirror or a picture 37, a plurality of magnetic field generating coils 34a are further provided outside. In this device, the glass vacuum vessel 31 is separated but the magnetic field is continuous,
The plasma 36 moves together as a whole, and a large-sized apparatus is possible.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上詳述したように本発明によれば次のような効果が
得られる。
As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained.

(1)磁界発生装置に供給する電流を制御して、プラズ
マに印加される磁界分布を変化させることにより、プラ
ズマを動かすことができる。
(1) The plasma can be moved by controlling the current supplied to the magnetic field generator to change the distribution of the magnetic field applied to the plasma.

(2)真空容器の内部に供給されるガスの種類を選択す
ることで所望の色彩のプラズマを得ることができる。
(2) A plasma of a desired color can be obtained by selecting the type of gas supplied to the inside of the vacuum vessel.

(3)上記(1),(2)により、観賞用プラズマを効
果的に発生させることができる。
(3) According to the above (1) and (2), ornamental plasma can be effectively generated.

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

第1図は本発明の観賞用プラズマ装置の基本的な第1実
施例の模式図、第2図は同第2実施例を示し、同図
(A)は装置全体の模式図、同図(B)は発生プラズマ
の観賞要領の斜視図、第3図,第4図は同第3実施例を
示し、第3図は1セットの模式的斜視図、第4図は多セ
ット組合わせの斜視図である。 第5図は従来のプラズマ装置の模式図である。 11……透明真空容器、12……真空排気装置、13……プラ
ズマ発生用電源、13a……プラズマ発生電極、14……磁
界発生電源、14a……磁界発生コイル、15……ガス供給
装置、21……ガラス真空容器、21a……金属底板、22…
…真空ポンプ、23……交流高圧電源、23a……アノード
電極、23b……カソード電極、24a……磁界発生コイル、
25……ガス供給装置、26……プラズマ、27……凹面鏡、
28……鏡面に写った拡大プラズマ、31……ガラス真空容
器、31a……金属底板、31b……金属天板、32……真空排
気装置、33……プラズマ電源、33a……プラズマ発生電
極、34……磁界発生電源、34a……磁界発生コイル、35
……ガス供給装置、36……プラズマ、37……鏡又は絵
画、38……架台。
FIG. 1 is a schematic diagram of a basic first embodiment of an ornamental plasma device of the present invention, FIG. 2 is a schematic diagram of the second embodiment, and FIG. 1A is a schematic diagram of the entire device. B) is a perspective view of the procedure for viewing generated plasma, FIGS. 3 and 4 show the third embodiment, FIG. 3 is a schematic perspective view of one set, and FIG. 4 is a perspective view of a multi-set combination. FIG. FIG. 5 is a schematic view of a conventional plasma device. 11 ... Transparent vacuum container, 12 ... Vacuum exhaust device, 13 ... Power supply for plasma generation, 13a ... Plasma generation electrode, 14 ... Magnetic power supply, 14a ... Magnetic generation coil, 15 ... Gas supply device, 21 …… Vacuum container, 21a …… Metal bottom plate, 22…
... Vacuum pump, 23 ... AC high voltage power supply, 23a ... Anode electrode, 23b ... Cathode electrode, 24a ... Magnetic field generating coil,
25 ... gas supply device, 26 ... plasma, 27 ... concave mirror,
28 …… Enlarged plasma reflected on the mirror surface, 31 …… Glass vacuum vessel, 31a …… Metal bottom plate, 31b …… Metal top plate, 32 …… Vacuum exhaust device, 33 …… Plasma power supply, 33a …… Plasma generating electrode, 34 ... magnetic field generating power supply, 34a ... magnetic field generating coil, 35
... gas supply device, 36 ... plasma, 37 ... mirror or painting, 38 ... stand.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村田 正義 長崎県長崎市飽の浦町1番1号 三菱重 工業株式会社長崎研究所内 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H05H 1/00 G09B 23/18────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing from the front page (72) Inventor Masayoshi Murata 1-1, Akunouramachi, Nagasaki-shi, Nagasaki Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Nagasaki Research Laboratory (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) H05H 1 / 00 G09B 23/18

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】観賞用プラズマ装置において、透明な真空
容器と同真空容器の内部に配設されたプラズマ発生電極
とをそなえるとともに同プラズマ発生電極にプラズマ発
生用電流を供給可能なプラズマ発生用電源をそなえ、供
給される電流の変化により上記真空容器の内部に発生し
たプラズマに印加される磁力線の分布を変化可能な磁界
発生装置が設けられるとともに、上記プラズマを所望の
色彩に変化させるべく上記真空容器の内部に1種類また
は複数種類のガスを供給可能なガス供給装置が設けられ
ていることを特徴とする、観賞用プラズマ装置。
1. An ornamental plasma apparatus comprising: a transparent vacuum vessel; a plasma generating electrode disposed inside the vacuum vessel; and a plasma generating power supply capable of supplying a plasma generating current to the plasma generating electrode. A magnetic field generator capable of changing the distribution of lines of magnetic force applied to the plasma generated inside the vacuum vessel by a change in the supplied current, and the vacuum to change the plasma to a desired color. An ornamental plasma device, wherein a gas supply device capable of supplying one or more types of gas is provided inside the container.
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