JP2990203B2 - ピンチプラズマの発生方法および装置 - Google Patents
ピンチプラズマの発生方法および装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、軟Ｘ線や極紫外
線などの放射光を発生し、半導体などの表面加工をする
ための装置に関する。
線などの放射光を発生し、半導体などの表面加工をする
ための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】プラズマを磁界によって円柱状に細く収
縮させたものは、特にピンチ（細くなるの意）プラズマ
と呼ばれる。すなわち、ピンチプラズマは、プラズマを
高密度に収縮させたものであり、アークよりはその圧力
が桁違いに高い。このようなピンチプラズマからは１ｎ
ｍないし１００ｎｍオーダの短波長電磁波（軟Ｘ線や極
紫外線）の放射光が周囲に放射される。この放射光は、
例えば、半導体などの表面加工や薄膜形成などのように
物質の合成処理や反応処理に用いられている。
縮させたものは、特にピンチ（細くなるの意）プラズマ
と呼ばれる。すなわち、ピンチプラズマは、プラズマを
高密度に収縮させたものであり、アークよりはその圧力
が桁違いに高い。このようなピンチプラズマからは１ｎ
ｍないし１００ｎｍオーダの短波長電磁波（軟Ｘ線や極
紫外線）の放射光が周囲に放射される。この放射光は、
例えば、半導体などの表面加工や薄膜形成などのように
物質の合成処理や反応処理に用いられている。
【０００３】図６は、従来のピンチプラズマ発生装置の
構成を示す断面図である。真空容器５内に電極対１，２
が収納されている。電極２は平板であり、図示されてい
ない支持台を介して真空容器５の底部に載置されてい
る。一方、電極１は間隙７を介して電極２と平行に配さ
れ、筒形のガス通路１Ａが貫通している。このガス通路
１Ａの下側は間隙７側に開口し、ガス通路１Ａの上側は
バルブ４で封じられている。バルブ４の上側は、もう一
つのガス通路１Ｂを介してガス供給系９に導かれてい
る。電極対１，２は、それぞれ気密端子６Ａ，６Ｂを介
して真空容器５外部へ電気的に引き出され、投入スイッ
チ１１と電源１０との直列回路に接続されている。真空
容器５の側壁には、放射光の通過する透明窓８Ａが気密
に嵌め込まれている。なお、真空容器５の内部は図示さ
れていない真空ポンプによって排気され、真空に保たれ
ている。図６において、バルブ４を開成すると、ガス供
給系９からガスがガス通路１Ａ，１Ｂを流れ、そのガス
が間隙７に円筒形に吹き出すようになっている。
構成を示す断面図である。真空容器５内に電極対１，２
が収納されている。電極２は平板であり、図示されてい
ない支持台を介して真空容器５の底部に載置されてい
る。一方、電極１は間隙７を介して電極２と平行に配さ
れ、筒形のガス通路１Ａが貫通している。このガス通路
１Ａの下側は間隙７側に開口し、ガス通路１Ａの上側は
バルブ４で封じられている。バルブ４の上側は、もう一
つのガス通路１Ｂを介してガス供給系９に導かれてい
る。電極対１，２は、それぞれ気密端子６Ａ，６Ｂを介
して真空容器５外部へ電気的に引き出され、投入スイッ
チ１１と電源１０との直列回路に接続されている。真空
容器５の側壁には、放射光の通過する透明窓８Ａが気密
に嵌め込まれている。なお、真空容器５の内部は図示さ
れていない真空ポンプによって排気され、真空に保たれ
ている。図６において、バルブ４を開成すると、ガス供
給系９からガスがガス通路１Ａ，１Ｂを流れ、そのガス
が間隙７に円筒形に吹き出すようになっている。
【０００４】図７は、図６の装置の動作を説明する要部
断面図であり、それぞれ（Ａ）はガスの吹き出し時、
（Ｂ）は電圧の印加時、（Ｃ）はピンチプラズマの発生
時の状況を示す。ただし、図７においては、図６の真空
容器５やガス供給系９の図示は省略されている。まず、
図７の（Ａ）において、投入スイッチ１１を開成した状
態で電極１のガス通路１Ａからガス３（点々）を吹き出
すと、間隙７にガス３が円筒状に流れるようになる。次
に図７の（Ｂ）において、投入スイッチ１１を閉成する
と、電源１０の電圧によってガスが絶縁破壊して円筒状
のプラズマ３Ａになり電流Ｉが流れる。この電流Ｉによ
ってプラズマ３Ａを周回する磁束Φが発生するので、プ
ラズマ３Ａは半径方向内方にローレンツ力Ｆを受ける。
その結果、図７の（Ｃ）のように細く円柱状に収縮した
ピンチプラズマ３Ｂが形成される。このピンチプラズマ
３Ｂからは、前述されたように短い波長の放射光３Ｃが
放射される。なお、図７において、ガス３を吹き出さな
い状態で電極１と電極２の間を絶縁破壊させるとアーク
は発生するが円筒状にならないので、細く円柱状に収縮
したピンチプラズマ３Ｂにはならない。
断面図であり、それぞれ（Ａ）はガスの吹き出し時、
（Ｂ）は電圧の印加時、（Ｃ）はピンチプラズマの発生
時の状況を示す。ただし、図７においては、図６の真空
容器５やガス供給系９の図示は省略されている。まず、
図７の（Ａ）において、投入スイッチ１１を開成した状
態で電極１のガス通路１Ａからガス３（点々）を吹き出
すと、間隙７にガス３が円筒状に流れるようになる。次
に図７の（Ｂ）において、投入スイッチ１１を閉成する
と、電源１０の電圧によってガスが絶縁破壊して円筒状
のプラズマ３Ａになり電流Ｉが流れる。この電流Ｉによ
ってプラズマ３Ａを周回する磁束Φが発生するので、プ
ラズマ３Ａは半径方向内方にローレンツ力Ｆを受ける。
その結果、図７の（Ｃ）のように細く円柱状に収縮した
ピンチプラズマ３Ｂが形成される。このピンチプラズマ
３Ｂからは、前述されたように短い波長の放射光３Ｃが
放射される。なお、図７において、ガス３を吹き出さな
い状態で電極１と電極２の間を絶縁破壊させるとアーク
は発生するが円筒状にならないので、細く円柱状に収縮
したピンチプラズマ３Ｂにはならない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たような従来のピンチプラズマ発生装置では、円筒状の
ガスを絶縁破壊させるために、電極対に高い電圧を印加
しなければならないという問題があった。そのために、
図６の電源１０としては高い電圧を発生する装置とする
とともに、投入スイッチ１１も高電圧用にする必要があ
った。さらに、ガス３の絶縁破壊電圧にはばらつきがあ
るので、確実にプラズマ３Ａを形成するためにもガス３
自体の絶縁破壊電圧よりはるかに高い電圧を印加せねば
ならなかった。したがって、従来の方法では電源設備が
大がかりになるという欠点があった。
たような従来のピンチプラズマ発生装置では、円筒状の
ガスを絶縁破壊させるために、電極対に高い電圧を印加
しなければならないという問題があった。そのために、
図６の電源１０としては高い電圧を発生する装置とする
とともに、投入スイッチ１１も高電圧用にする必要があ
った。さらに、ガス３の絶縁破壊電圧にはばらつきがあ
るので、確実にプラズマ３Ａを形成するためにもガス３
自体の絶縁破壊電圧よりはるかに高い電圧を印加せねば
ならなかった。したがって、従来の方法では電源設備が
大がかりになるという欠点があった。
【０００６】この発明の目的は、電源電圧が低くても確
実にプラズマを形成する方法および装置を提供すること
にある。
実にプラズマを形成する方法および装置を提供すること
にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の方法によれば、真空容器内に電極対を収納
し、ガスを電極対の間隙内に筒形に流すとともに、その
筒形の軸方向を電極対の間隙長方向に向けた状態で電極
対に電圧を印加してピンチプラズマを発生させる方法に
おいて、前記電極対の間隙内で筒形に流れるガスに周回
状にレーザ光を照射することとするとよい。
に、本発明の方法によれば、真空容器内に電極対を収納
し、ガスを電極対の間隙内に筒形に流すとともに、その
筒形の軸方向を電極対の間隙長方向に向けた状態で電極
対に電圧を印加してピンチプラズマを発生させる方法に
おいて、前記電極対の間隙内で筒形に流れるガスに周回
状にレーザ光を照射することとするとよい。
【０００８】また、真空容器内に電極対が収納され、一
方の電極には電極対の間隙中にガスを吹き出す筒形のガ
ス通路が貫通し、このガス通路にガスを供給するガス供
給系が備えられるとともに電極対を課電する電源が備え
られたピンチプラズマの発生装置において、電極対の間
隙内で筒形に流れるガスに周回状にレーザ光を照射する
発振器が備えられてなるものとするとよい。レーザ光の
照射によってガス分子がイオン化されるので、そのイオ
ン化された部分はプラズマ状態であり導電性なので、そ
の部分がトリガーになり従来の半分以下の低い電圧の印
加でも電極間隙が絶縁破壊するようになる。しかも、筒
形に分布しているガスに周回状にレーザ光が照射される
ので、イオン化される部分も同時に周回状になり、筒形
のプラズマに電流が流れるようになり、前述のメカニズ
ムによってピンチプラズマが形成される。
方の電極には電極対の間隙中にガスを吹き出す筒形のガ
ス通路が貫通し、このガス通路にガスを供給するガス供
給系が備えられるとともに電極対を課電する電源が備え
られたピンチプラズマの発生装置において、電極対の間
隙内で筒形に流れるガスに周回状にレーザ光を照射する
発振器が備えられてなるものとするとよい。レーザ光の
照射によってガス分子がイオン化されるので、そのイオ
ン化された部分はプラズマ状態であり導電性なので、そ
の部分がトリガーになり従来の半分以下の低い電圧の印
加でも電極間隙が絶縁破壊するようになる。しかも、筒
形に分布しているガスに周回状にレーザ光が照射される
ので、イオン化される部分も同時に周回状になり、筒形
のプラズマに電流が流れるようになり、前述のメカニズ
ムによってピンチプラズマが形成される。
【０００９】また、上記の構成において、発振器が複数
の発振部より構成され、それぞれの発振部からのレーザ
光は電極対の間隙内で筒形に流れるガスに部分的に照射
されるとともに、この部分的なガスの照射領域は隣接す
る発振部からの照射領域と続くようにそれぞれの発振部
が配され、全部の発振部からのレーザ光でガスが周回状
に照射されるものとするとよい。それによって、各発振
部からのレーザ光を周回状に放射するものとする必要が
ないので、発振器に内蔵させる光学レンズの構成が簡単
になる。
の発振部より構成され、それぞれの発振部からのレーザ
光は電極対の間隙内で筒形に流れるガスに部分的に照射
されるとともに、この部分的なガスの照射領域は隣接す
る発振部からの照射領域と続くようにそれぞれの発振部
が配され、全部の発振部からのレーザ光でガスが周回状
に照射されるものとするとよい。それによって、各発振
部からのレーザ光を周回状に放射するものとする必要が
ないので、発振器に内蔵させる光学レンズの構成が簡単
になる。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明の方法は、真空容器内に電
極対を収納し、ガスを電極対の間隙内に筒形に流すとと
もに、その筒形の軸方向を電極対の間隙長方向に向けた
状態で電極対に電圧を印加してピンチプラズマを発生さ
せる方法において、前記電極対の間隙内で筒形に流れる
ガスに周回状にレーザ光を照射する方法である。
極対を収納し、ガスを電極対の間隙内に筒形に流すとと
もに、その筒形の軸方向を電極対の間隙長方向に向けた
状態で電極対に電圧を印加してピンチプラズマを発生さ
せる方法において、前記電極対の間隙内で筒形に流れる
ガスに周回状にレーザ光を照射する方法である。
【００１１】図１は、本発明の実施例にかかるピンチプ
ラズマの発生装置の構成を示す断面図である。真空容器
５に気密にレーザ光１２の通過する透明窓８Ｂが設けら
れるとともに、真空容器５の外部にレーザ光１２の発振
器１７が配されている。この発振器１７から周回状のレ
ーザ光１２が、透明窓８Ｂを介して電極対の間隙７に放
射される。発振器１７は光学レンズを内蔵しており、発
振器１７から放射されるレーザ光１２が間隙７中の水平
面７Ａ（一点鎖線）に到達したときに、水平面７Ａを照
射する部分が円周状になるとともに、その円周状の照射
領域分がガス通路１Ａの開口部１Ｃの真下の位置に来る
ように調整されている。図１のその他の構成は、図６の
従来の構成と同じである。従来と同じ部分には同一参照
符号を付け、詳細な説明をここで繰り返すことは省略す
る。
ラズマの発生装置の構成を示す断面図である。真空容器
５に気密にレーザ光１２の通過する透明窓８Ｂが設けら
れるとともに、真空容器５の外部にレーザ光１２の発振
器１７が配されている。この発振器１７から周回状のレ
ーザ光１２が、透明窓８Ｂを介して電極対の間隙７に放
射される。発振器１７は光学レンズを内蔵しており、発
振器１７から放射されるレーザ光１２が間隙７中の水平
面７Ａ（一点鎖線）に到達したときに、水平面７Ａを照
射する部分が円周状になるとともに、その円周状の照射
領域分がガス通路１Ａの開口部１Ｃの真下の位置に来る
ように調整されている。図１のその他の構成は、図６の
従来の構成と同じである。従来と同じ部分には同一参照
符号を付け、詳細な説明をここで繰り返すことは省略す
る。
【００１２】図２は、図１の装置の動作を説明する要部
断面図であり、それぞれ（Ａ）はガスの吹き出し時、
（Ｂ）はレーザ光の照射時、（Ｃ）は円筒状のプラズマ
の発生時、（Ｄ）はピンチプラズマの発生時の状況を示
す図である。ただし、図２においては、図１の真空容器
５やガス供給系９、発振器１７などの図示は省略されて
いる。まず、図２の（Ａ）において、投入スイッチ１１
を開成した状態で電極１のガス通路１Ａからガス３（点
々）を吹き出すと、間隙７にガス３が円筒状に流れるよ
うになる。次に図２の（Ｂ）において、円筒状のレーザ
光１２をガス３に周回状に照射すると、ガス３の一部が
イオン化して周回状のプラズマ３Ｄ（＋−の散在する部
分）になる。次に図２の（Ｃ）において、投入スイッチ
１１を閉成すると、電源１０の電圧によってガス３が絶
縁破壊して円筒状のプラズマ３Ａになり電流Ｉが流れ
る。この電流Ｉによってプラズマ３Ａを周回する磁束Φ
が発生するので、プラズマ３Ａは半径方向内方にローレ
ンツ力Ｆを受ける。その結果、図２の（Ｄ）のように細
く円柱状に収縮したピンチプラズマ３Ｂが形成される。
断面図であり、それぞれ（Ａ）はガスの吹き出し時、
（Ｂ）はレーザ光の照射時、（Ｃ）は円筒状のプラズマ
の発生時、（Ｄ）はピンチプラズマの発生時の状況を示
す図である。ただし、図２においては、図１の真空容器
５やガス供給系９、発振器１７などの図示は省略されて
いる。まず、図２の（Ａ）において、投入スイッチ１１
を開成した状態で電極１のガス通路１Ａからガス３（点
々）を吹き出すと、間隙７にガス３が円筒状に流れるよ
うになる。次に図２の（Ｂ）において、円筒状のレーザ
光１２をガス３に周回状に照射すると、ガス３の一部が
イオン化して周回状のプラズマ３Ｄ（＋−の散在する部
分）になる。次に図２の（Ｃ）において、投入スイッチ
１１を閉成すると、電源１０の電圧によってガス３が絶
縁破壊して円筒状のプラズマ３Ａになり電流Ｉが流れ
る。この電流Ｉによってプラズマ３Ａを周回する磁束Φ
が発生するので、プラズマ３Ａは半径方向内方にローレ
ンツ力Ｆを受ける。その結果、図２の（Ｄ）のように細
く円柱状に収縮したピンチプラズマ３Ｂが形成される。
【００１３】図２において、（Ｂ）の動作以外は、従来
の装置の図７における動作と同じである。図２の（Ｂ）
におけるプラズマ３Ｄがトリガーになり電源１０の電圧
が従来の装置より低くても間隙７が絶縁破壊するように
なる。すなわち、プラズマ３Ｄの部分が導電性なので従
来の半分以下の低い電圧の印加でも絶縁破壊するように
なる。しかも、筒形に分布しているガスに周回状にレー
ザ光が照射されるので、プラズマ３Ｄが同時に筒形にな
り、図２の（Ｃ）のように、筒形のプラズマ３Ａに電流
Ｉが流れるようになる。それによって、図２の（Ｄ）の
ように、ピンチプラズマ３Ｂが形成される。したがっ
て、電源１０や投入スイッチ１１などの電源設備を従来
の場合より小形にすることができる。
の装置の図７における動作と同じである。図２の（Ｂ）
におけるプラズマ３Ｄがトリガーになり電源１０の電圧
が従来の装置より低くても間隙７が絶縁破壊するように
なる。すなわち、プラズマ３Ｄの部分が導電性なので従
来の半分以下の低い電圧の印加でも絶縁破壊するように
なる。しかも、筒形に分布しているガスに周回状にレー
ザ光が照射されるので、プラズマ３Ｄが同時に筒形にな
り、図２の（Ｃ）のように、筒形のプラズマ３Ａに電流
Ｉが流れるようになる。それによって、図２の（Ｄ）の
ように、ピンチプラズマ３Ｂが形成される。したがっ
て、電源１０や投入スイッチ１１などの電源設備を従来
の場合より小形にすることができる。
【００１４】なお、図１の装置におけるガス通路１Ａの
開口部１Ｃの形状は、一般的には周回状であればよく、
必ずしも円形でなくてもよい。例えば、開口部１Ｃの形
状は、角形や楕円形でもよい。その場合、ガス通路１Ａ
の開口部１Ｃ直下の水平面７Ａで開口部１Ｃの形状に合
うようにレーザ光１２を照射させればよい。それによっ
て、電流Ｉの流れるプラズマ３Ａの形状が筒形になり、
ローレンツ力によってピンチプラズマ３Ｂが発生するよ
うになる。
開口部１Ｃの形状は、一般的には周回状であればよく、
必ずしも円形でなくてもよい。例えば、開口部１Ｃの形
状は、角形や楕円形でもよい。その場合、ガス通路１Ａ
の開口部１Ｃ直下の水平面７Ａで開口部１Ｃの形状に合
うようにレーザ光１２を照射させればよい。それによっ
て、電流Ｉの流れるプラズマ３Ａの形状が筒形になり、
ローレンツ力によってピンチプラズマ３Ｂが発生するよ
うになる。
【００１５】また、図１の装置において、投入スイッチ
１１を投入したままでもよい。すなわち、図２におい
て、（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）のいずれの場合も
投入スイッチ１１を投入状態にしておく。その場合、電
源１０の発生電圧は、レーザ光１２が照射されていない
図２の（Ａ）の状態では電極対が絶縁破壊しないが、レ
ーザ光１２が照射された図２の（Ｂ）の状態では絶縁破
壊する値に設定しておく。このようにしておけば、レー
ザ光１２の照射に同期して間隙７に電流Ｉが流れ、図２
の（Ｃ）の状態に移行し、図２の（Ｄ）の状態でピンチ
プラズマ３Ｂが形成される。ピンチプラズマ３Ｂの発生
をレーザ光１２の照射によって制御することができ、投
入スイッチ１１が不要になる。
１１を投入したままでもよい。すなわち、図２におい
て、（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）のいずれの場合も
投入スイッチ１１を投入状態にしておく。その場合、電
源１０の発生電圧は、レーザ光１２が照射されていない
図２の（Ａ）の状態では電極対が絶縁破壊しないが、レ
ーザ光１２が照射された図２の（Ｂ）の状態では絶縁破
壊する値に設定しておく。このようにしておけば、レー
ザ光１２の照射に同期して間隙７に電流Ｉが流れ、図２
の（Ｃ）の状態に移行し、図２の（Ｄ）の状態でピンチ
プラズマ３Ｂが形成される。ピンチプラズマ３Ｂの発生
をレーザ光１２の照射によって制御することができ、投
入スイッチ１１が不要になる。
【００１６】図３は、本発明の参考例にかかるピンチプ
ラズマの発生装置の構成を示す断面図である。図１の構
成と相違する点は、発振器１９から放射される周回状の
レーザ光２０が電極２の表面に周回状に照射されるとと
もに、上部の電極１３が図示されていない固定装置を介
して真空容器５に固定されている点である。図１の装置
で必要であったガス供給系やガス通路、バルブは不要で
ある。
ラズマの発生装置の構成を示す断面図である。図１の構
成と相違する点は、発振器１９から放射される周回状の
レーザ光２０が電極２の表面に周回状に照射されるとと
もに、上部の電極１３が図示されていない固定装置を介
して真空容器５に固定されている点である。図１の装置
で必要であったガス供給系やガス通路、バルブは不要で
ある。
【００１７】図４は、図３の装置の動作を説明する要部
断面図であり、それぞれ（Ａ）はレーザ光の照射時、
（Ｂ）はレーザプルームの発生時、（Ｃ）は電圧の印加
時、（Ｄ）はピンチプラズマの発生時の状況を示す図で
ある。ただし、図４においては、図３の真空容器５、発
振器１７の図示は省略されている。まず、図４の（Ａ）
において、投入スイッチ１１を開成した状態で、レーザ
光２０を電極２の表面に円周状に照射すると、その照射
領域から電極２を構成する金属原子が励起され、イオン
化された金属蒸気や電子が矢印１５のように電極表面か
ら垂直に飛び出す（アブレーション現象）。次に、図４
の（Ｂ）において、飛び出した金属蒸気や電子が間隙７
を介して電極１３側に向かって伸び，間隙７に円筒形に
分布するプラズマ状のレーザプルーム１６を形成する。
次に、図４の（Ｃ）において、投入スイッチ１１を閉成
すると、電源１０の電圧によって絶縁耐力の低いレーザ
プルーム１６が絶縁破壊し、円筒状のプラズマ３Ａにな
り電流Ｉが流れる。この電流Ｉによってプラズマ３Ａを
周回する磁束Φが発生し、プラズマ３Ａが半径方向内方
にローレンツ力Ｆを受ける。その結果、図４の（Ｄ）の
ように細く円柱状に収縮したピンチプラズマ３Ｂが形成
される。
断面図であり、それぞれ（Ａ）はレーザ光の照射時、
（Ｂ）はレーザプルームの発生時、（Ｃ）は電圧の印加
時、（Ｄ）はピンチプラズマの発生時の状況を示す図で
ある。ただし、図４においては、図３の真空容器５、発
振器１７の図示は省略されている。まず、図４の（Ａ）
において、投入スイッチ１１を開成した状態で、レーザ
光２０を電極２の表面に円周状に照射すると、その照射
領域から電極２を構成する金属原子が励起され、イオン
化された金属蒸気や電子が矢印１５のように電極表面か
ら垂直に飛び出す（アブレーション現象）。次に、図４
の（Ｂ）において、飛び出した金属蒸気や電子が間隙７
を介して電極１３側に向かって伸び，間隙７に円筒形に
分布するプラズマ状のレーザプルーム１６を形成する。
次に、図４の（Ｃ）において、投入スイッチ１１を閉成
すると、電源１０の電圧によって絶縁耐力の低いレーザ
プルーム１６が絶縁破壊し、円筒状のプラズマ３Ａにな
り電流Ｉが流れる。この電流Ｉによってプラズマ３Ａを
周回する磁束Φが発生し、プラズマ３Ａが半径方向内方
にローレンツ力Ｆを受ける。その結果、図４の（Ｄ）の
ように細く円柱状に収縮したピンチプラズマ３Ｂが形成
される。
【００１８】図４の（Ｂ）において、レーザプルーム１
６がトリガーになり電源１０の電圧が従来の装置より半
分以下と低くても電極間が絶縁破壊するようになる。し
たがって、電源１０や投入スイッチ１１などの電源設備
を従来の場合より小形にすることができる。なお、図１
の装置の場合と同様に図３の場合も、投入スイッチ１１
を投入したままにしてもよい。すなわち、図４におい
て、（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）のいずれの場合も
投入スイッチ１１を投入状態にしておく。その場合、電
源１０の発生電圧は、レーザ光２０が照射されていない
状態では電極対が絶縁破壊しないが、レーザ光２０が照
射されレーザプルーム１６が形成された図４の（Ｂ）の
状態で絶縁破壊する値に設定しておく。このようにして
おけば、レーザ光２０の照射に同期して間隙７に電流Ｉ
が流れ、図４の（Ｃ）の状態に移行し、図４の（Ｄ）の
状態でピンチプラズマ３Ｂが形成される。ピンチプラズ
マ３Ｂの発生をレーザ光２０の照射によって制御するこ
とができ、投入スイッチ１１が不要になる。
６がトリガーになり電源１０の電圧が従来の装置より半
分以下と低くても電極間が絶縁破壊するようになる。し
たがって、電源１０や投入スイッチ１１などの電源設備
を従来の場合より小形にすることができる。なお、図１
の装置の場合と同様に図３の場合も、投入スイッチ１１
を投入したままにしてもよい。すなわち、図４におい
て、（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）のいずれの場合も
投入スイッチ１１を投入状態にしておく。その場合、電
源１０の発生電圧は、レーザ光２０が照射されていない
状態では電極対が絶縁破壊しないが、レーザ光２０が照
射されレーザプルーム１６が形成された図４の（Ｂ）の
状態で絶縁破壊する値に設定しておく。このようにして
おけば、レーザ光２０の照射に同期して間隙７に電流Ｉ
が流れ、図４の（Ｃ）の状態に移行し、図４の（Ｄ）の
状態でピンチプラズマ３Ｂが形成される。ピンチプラズ
マ３Ｂの発生をレーザ光２０の照射によって制御するこ
とができ、投入スイッチ１１が不要になる。
【００１９】また、図３の装置において、レーザ光２０
を電極２の表面に必ずしも円形に照射しなくてもよい。
電極２表面の照射形状は、例えば、角形や楕円形であっ
てもよい。それによって、電流Ｉの流れるプラズマ３Ａ
の形状が筒形になり、ローレンツ力によってピンチプラ
ズマ３Ｂが発生するようになる。図５は、本発明の異な
る参考例にかかるピンチプラズマの発生装置の構成を示
す平面図である。この図は、図３のＡ矢視図に対応し、
真空容器５の内部から下部の電極２を見た図である。図
５において、発振器２１が三台の発振部２１Ａ，２１
Ｂ，２１Ｃよりなり、それぞれからレーザ光２２Ａ，２
２Ｂ，２２Ｃを放射している。レーザ光２２Ａ，２２
Ｂ，２２Ｃは、それぞれ電極２の表面上の領域１８Ａ，
１８Ｂ，１８Ｃに照射されている。この照射領域１８
Ａ，１８Ｂ，１８Ｃは、両端部が隣接の照射領域と続く
ように多少重なるようになっているとともに、全体の照
射領域が円周状になっている。その他の構成は、図３の
構成と同じである。
を電極２の表面に必ずしも円形に照射しなくてもよい。
電極２表面の照射形状は、例えば、角形や楕円形であっ
てもよい。それによって、電流Ｉの流れるプラズマ３Ａ
の形状が筒形になり、ローレンツ力によってピンチプラ
ズマ３Ｂが発生するようになる。図５は、本発明の異な
る参考例にかかるピンチプラズマの発生装置の構成を示
す平面図である。この図は、図３のＡ矢視図に対応し、
真空容器５の内部から下部の電極２を見た図である。図
５において、発振器２１が三台の発振部２１Ａ，２１
Ｂ，２１Ｃよりなり、それぞれからレーザ光２２Ａ，２
２Ｂ，２２Ｃを放射している。レーザ光２２Ａ，２２
Ｂ，２２Ｃは、それぞれ電極２の表面上の領域１８Ａ，
１８Ｂ，１８Ｃに照射されている。この照射領域１８
Ａ，１８Ｂ，１８Ｃは、両端部が隣接の照射領域と続く
ように多少重なるようになっているとともに、全体の照
射領域が円周状になっている。その他の構成は、図３の
構成と同じである。
【００２０】図５において、発振器２１で電極２を照射
すれば、電極２の表面から円筒形のレーザプルーム１６
が形成され、図４と同様なメカニズムでピンチプラズマ
３Ｂが発生する。図５の装置は、図３における発振器１
９のように一台で筒形のレーザ光２０を放射させなくて
もよいので、各発振部２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃの内蔵す
る光学レンズの構成が簡素になる。
すれば、電極２の表面から円筒形のレーザプルーム１６
が形成され、図４と同様なメカニズムでピンチプラズマ
３Ｂが発生する。図５の装置は、図３における発振器１
９のように一台で筒形のレーザ光２０を放射させなくて
もよいので、各発振部２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃの内蔵す
る光学レンズの構成が簡素になる。
【００２１】なお、図５における発振器２１は、三台の
発振部より構成されていたが、一般には複数台の発振部
より構成することができ、それぞれの発振部からのレー
ザ光を電極２の表面に部分的に照射するとともに、この
部分的な電極表面の照射領域は隣接する照射領域と続く
ようにし、全部の発振部からのレーザ光で電極２の表面
が周回状に照射されるようにすれば、ピンチプラズマ３
Ｂが発生するようになる。これによって、各発振部２１
Ａ，２１Ｂ，２１Ｃの内蔵する光学レンズの構成を簡素
にすることができる。
発振部より構成されていたが、一般には複数台の発振部
より構成することができ、それぞれの発振部からのレー
ザ光を電極２の表面に部分的に照射するとともに、この
部分的な電極表面の照射領域は隣接する照射領域と続く
ようにし、全部の発振部からのレーザ光で電極２の表面
が周回状に照射されるようにすれば、ピンチプラズマ３
Ｂが発生するようになる。これによって、各発振部２１
Ａ，２１Ｂ，２１Ｃの内蔵する光学レンズの構成を簡素
にすることができる。
【００２２】また、図５の構成は、照射領域が円周状の
場合であるが、例えば、角形の照射領域でも、四台の発
振部で各辺を照射することができる。すなわち、複数台
の発振部により任意の周回状の照射領域を簡単に照射す
ることができる。図５における発振器２１は、図１の装
置にも応用することができる。この場合の実施例は図示
されていないが、図１において、発振器１７を複数台の
発振部より構成し、各発振部からのレーザ光１２をガス
通路１Ａから吹き出すガスに部分的に照射するととも
に、この部分的な照射領域が隣接する照射領域と続くよ
うにする。全部の発振部からのレーザ光１２で筒形のガ
スが周回状に照射されるようにすれば、ピンチプラズマ
３Ｂが発生するようになる。これによって、各発振部の
内蔵する光学レンズの構成を簡素にすることができると
ともに、任意の周回状の照射領域を簡単に形成すること
ができる。
場合であるが、例えば、角形の照射領域でも、四台の発
振部で各辺を照射することができる。すなわち、複数台
の発振部により任意の周回状の照射領域を簡単に照射す
ることができる。図５における発振器２１は、図１の装
置にも応用することができる。この場合の実施例は図示
されていないが、図１において、発振器１７を複数台の
発振部より構成し、各発振部からのレーザ光１２をガス
通路１Ａから吹き出すガスに部分的に照射するととも
に、この部分的な照射領域が隣接する照射領域と続くよ
うにする。全部の発振部からのレーザ光１２で筒形のガ
スが周回状に照射されるようにすれば、ピンチプラズマ
３Ｂが発生するようになる。これによって、各発振部の
内蔵する光学レンズの構成を簡素にすることができると
ともに、任意の周回状の照射領域を簡単に形成すること
ができる。
【００２３】
【発明の効果】本発明の方法は、前述のように、電極対
の間隙内で筒形に分布して流れるガスに周回状にレーザ
光を照射する方法である。この方法によって、従来の電
源電圧の半分以下でも確実にピンチプラズマが形成され
るので、設備が小形になり低コスト化するという利点が
生ずる。また、レーザ光の照射でピンチプラズマの発生
を制御することができ、電源の構成も簡素化できる。
の間隙内で筒形に分布して流れるガスに周回状にレーザ
光を照射する方法である。この方法によって、従来の電
源電圧の半分以下でも確実にピンチプラズマが形成され
るので、設備が小形になり低コスト化するという利点が
生ずる。また、レーザ光の照射でピンチプラズマの発生
を制御することができ、電源の構成も簡素化できる。
【００２４】また、本発明の方法を実施する装置におい
て、レーザ光の発振器を複数台の発振部より構成する。
それによって、各発振部の内蔵する光学レンズの構成を
簡素にすることができるとともに、任意の周回状の照射
領域を簡単に形成することができる。
て、レーザ光の発振器を複数台の発振部より構成する。
それによって、各発振部の内蔵する光学レンズの構成を
簡素にすることができるとともに、任意の周回状の照射
領域を簡単に形成することができる。
【図１】本発明の実施例にかかるピンチプラズマの発生
装置の構成を示す断面図
装置の構成を示す断面図
【図２】図１の装置の動作を説明する要部断面図であ
り、それぞれ（Ａ）はガス吹き出し時、（Ｂ）はレーザ
光の照射時、（Ｃ）は電圧の印加時、（Ｄ）はピンチプ
ラズマ発生時の状況を示す図
り、それぞれ（Ａ）はガス吹き出し時、（Ｂ）はレーザ
光の照射時、（Ｃ）は電圧の印加時、（Ｄ）はピンチプ
ラズマ発生時の状況を示す図
【図３】本発明の参考例にかかるピンチプラズマの発生
装置の構成を示す断面図
装置の構成を示す断面図
【図４】図３の装置の動作を説明する要部断面図であ
り、それぞれ（Ａ）はレーザ光の照射時、（Ｂ）はレー
ザプルームの発生時、（Ｃ）は電圧の印加時、（Ｄ）は
ピンチプラズマ発生時の状況を示す図
り、それぞれ（Ａ）はレーザ光の照射時、（Ｂ）はレー
ザプルームの発生時、（Ｃ）は電圧の印加時、（Ｄ）は
ピンチプラズマ発生時の状況を示す図
【図５】本発明の異なる参考例にかかるピンチプラズマ
の発生装置の構成を示す平面図
の発生装置の構成を示す平面図
【図６】従来のピンチプラズマの発生装置の構成を示す
断面図
断面図
【図７】図６の装置の動作を説明する要部断面図であ
り、それぞれ（Ａ）はガス吹き出し時、（Ｂ）は電圧の
印加時、（Ｃ）はピンチプラズマ発生時の状況を示す図
り、それぞれ（Ａ）はガス吹き出し時、（Ｂ）は電圧の
印加時、（Ｃ）はピンチプラズマ発生時の状況を示す図
１，２：電極、１Ａ，１Ｂ：ガス通路、３Ａ，３Ｄ：プ
ラズマ、３Ｂ：ピンチプラズマ、３Ｃ：放射光、４：バ
ルブ、５：真空容器、６Ａ，６Ｂ：気密端子、７：間
隙、８Ａ，８Ｂ：透明窓、９：ガス導入系、１０：電
源、１１：投入スイッチ、１２，２０，２２Ａ，２２
Ｂ，２２Ｃ：レーザ光、１３：電極、１７，１９，２
１：発振器、２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ：発振部、１８
Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ：照射領域、Ｉ：電流、Φ：磁束、
Ｆ：ローレンツ力
ラズマ、３Ｂ：ピンチプラズマ、３Ｃ：放射光、４：バ
ルブ、５：真空容器、６Ａ，６Ｂ：気密端子、７：間
隙、８Ａ，８Ｂ：透明窓、９：ガス導入系、１０：電
源、１１：投入スイッチ、１２，２０，２２Ａ，２２
Ｂ，２２Ｃ：レーザ光、１３：電極、１７，１９，２
１：発振器、２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ：発振部、１８
Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ：照射領域、Ｉ：電流、Φ：磁束、
Ｆ：ローレンツ力
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 出野 裕 神奈川県横須賀市長坂２丁目２番１号 株式会社富士電機総合研究所内 (72)発明者 杉山 修一 神奈川県横須賀市長坂２丁目２番１号 株式会社富士電機総合研究所内 審査官 村田 尚英 (56)参考文献 特開 平５−82257（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H05H 1/06
Claims (3)
- 【請求項１】真空容器内に電極対を収納し、ガスを電極
対の間隙内に筒形に流すとともに、その筒形の軸方向を
電極対の間隙長方向に向けた状態で電極対に電圧を印加
してピンチプラズマを発生させる方法において、前記電
極対の間隙内で筒形に流れるガスに周回状にレーザ光を
照射することを特徴とするピンチプラズマの発生方法。 - 【請求項２】真空容器内に電極対が収納され、一方の電
極には電極対の間隙中にガスを吹き出す筒形のガス通路
が貫通し、このガス通路にガスを供給するガス供給系が
備えられるとともに電極対を課電する電源が備えられた
ピンチプラズマの発生装置において、電極対の間隙内で
筒形に流れるガスに周回状にレーザ光を照射する発振器
が備えられてなることを特徴とするピンチプラズマの発
生装置。 - 【請求項３】請求項２記載のピンチプラズマの発生装置
において、発振器が複数の発振部より構成され、それぞ
れの発振部からのレーザ光は電極対の間隙内で筒形に流
れるガスに部分的に照射されるとともに、この部分的な
ガスの照射領域は隣接する発振部からの照射領域と続く
ようにそれぞれの発振部が配され、全部の発振部からの
レーザ光でガスが周回状に照射されることを特徴とする
ピンチプラズマの発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8346856A JP2990203B2 (ja) | 1996-12-26 | 1996-12-26 | ピンチプラズマの発生方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8346856A JP2990203B2 (ja) | 1996-12-26 | 1996-12-26 | ピンチプラズマの発生方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10189288A JPH10189288A (ja) | 1998-07-21 |
| JP2990203B2 true JP2990203B2 (ja) | 1999-12-13 |
Family
ID=18386273
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8346856A Expired - Lifetime JP2990203B2 (ja) | 1996-12-26 | 1996-12-26 | ピンチプラズマの発生方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2990203B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5479723B2 (ja) * | 2008-12-18 | 2014-04-23 | 株式会社Ｉｈｉ | プラズマ光源とプラズマ光発生方法 |
| US8330069B2 (en) * | 2010-09-16 | 2012-12-11 | General Electric Company | Apparatus and system for arc elmination and method of assembly |
| CN103874312B (zh) * | 2014-03-24 | 2016-06-29 | 西安交通大学 | 一种面向z箍缩的壳层等离子体柱产生方法及其装置 |
| CN105979690B (zh) * | 2016-06-20 | 2018-02-09 | 西北核技术研究所 | 具有正极性径向电场的z箍缩负载结构 |
-
1996
- 1996-12-26 JP JP8346856A patent/JP2990203B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10189288A (ja) | 1998-07-21 |
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