JP3001658B2 - 高周波加熱装置 - Google Patents
高周波加熱装置Info
- Publication number
- JP3001658B2 JP3001658B2 JP3064784A JP6478491A JP3001658B2 JP 3001658 B2 JP3001658 B2 JP 3001658B2 JP 3064784 A JP3064784 A JP 3064784A JP 6478491 A JP6478491 A JP 6478491A JP 3001658 B2 JP3001658 B2 JP 3001658B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- frequency
- reflectance
- plasma
- frequency heating
- reflected power
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/10—Nuclear fusion reactors
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は核融合装置等に用いられ
る高周波加熱装置に関するものである。
る高周波加熱装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、核融合炉または核融合実験装置
等で発生したプラズマに、導波管を経由して得られる高
周波電力を入射してプラズマを加熱する高周波加熱装置
は、例えば図６に示すように源発振器１、レベル制御器
２、励振増幅系３、大電力増幅系４、スタブ整合器５、
移相器６、高周波加熱アンテナ７等から構成される。
等で発生したプラズマに、導波管を経由して得られる高
周波電力を入射してプラズマを加熱する高周波加熱装置
は、例えば図６に示すように源発振器１、レベル制御器
２、励振増幅系３、大電力増幅系４、スタブ整合器５、
移相器６、高周波加熱アンテナ７等から構成される。
【０００３】そして、源発振器１で発生した高周波電力
は励振増幅系３で適当な出力レベルまで増幅されると共
に、プラズマを加熱するのに必要なパルス波形とパルス
幅を有する制御信号によって出力が調整される。励振増
幅系３で増幅及び波形調整された高周波電力は大電力増
幅系４でプラズマ加熱に必要なＭＷ級の大電力まで増幅
され、スタブ整合器５および移相器６から構成される整
合装置１２を介して高周波加熱アンテナ７からプラズマ
中に入射される。
は励振増幅系３で適当な出力レベルまで増幅されると共
に、プラズマを加熱するのに必要なパルス波形とパルス
幅を有する制御信号によって出力が調整される。励振増
幅系３で増幅及び波形調整された高周波電力は大電力増
幅系４でプラズマ加熱に必要なＭＷ級の大電力まで増幅
され、スタブ整合器５および移相器６から構成される整
合装置１２を介して高周波加熱アンテナ７からプラズマ
中に入射される。
【０００４】ところで、高周波を伝送する上で重要とな
るのは、「インピダンスの整合を取る」という技術であ
る。インピダンスは一般の直流回路では抵抗に相当する
ものであるが、高周波の伝送路の途中に、インピダンス
の異なる点がある場合、高周波はその点で反射を起こ
す。源発信器１から高周波加熱アンテナ７までの伝送路
においては、一般にインピダンスを一定に保つ事は難し
い事ではないが、プラズマは一般に不安定なものであ
り、必ずしもプラズマに電磁気的に結合したアンテナの
インピダンスは一定ではない。そのため、アンテナと伝
送路との間は前述のインピダンスが異なる点となる。
るのは、「インピダンスの整合を取る」という技術であ
る。インピダンスは一般の直流回路では抵抗に相当する
ものであるが、高周波の伝送路の途中に、インピダンス
の異なる点がある場合、高周波はその点で反射を起こ
す。源発信器１から高周波加熱アンテナ７までの伝送路
においては、一般にインピダンスを一定に保つ事は難し
い事ではないが、プラズマは一般に不安定なものであ
り、必ずしもプラズマに電磁気的に結合したアンテナの
インピダンスは一定ではない。そのため、アンテナと伝
送路との間は前述のインピダンスが異なる点となる。
【０００５】よってアンテナで反射された高周波により
反射電力が発生する。この反射電力が大電力増幅系４か
ら出力される高周波電力と重なり合うことによって大電
力増幅系４と高周波加熱アンテナ７との間に定在波が発
生し、この定在波によって大電力増幅系４と高周波アン
テナ７との間に大きな電力が蓄積される。
反射電力が発生する。この反射電力が大電力増幅系４か
ら出力される高周波電力と重なり合うことによって大電
力増幅系４と高周波加熱アンテナ７との間に定在波が発
生し、この定在波によって大電力増幅系４と高周波アン
テナ７との間に大きな電力が蓄積される。
【０００６】そして、この蓄積電力が大電力増幅系４に
対し大きな負荷となり、反射電力の大きさによっては大
電力増幅系４の破損に至る可能性がある。そのため、反
射電力から大電力増幅系４を保護するために大電力増幅
系４と整合装置１２との間、および整合装置１２と高周
波加熱アンテナ７との間に方向性結合器８，９を設置
し、これらの方向性結合器８，９により大電力増幅系４
から高周波加熱アンテナ７に送出される高周波電力と、
高周波加熱アンテナ７から戻ってきた反射電力とを測定
するようにしている。
対し大きな負荷となり、反射電力の大きさによっては大
電力増幅系４の破損に至る可能性がある。そのため、反
射電力から大電力増幅系４を保護するために大電力増幅
系４と整合装置１２との間、および整合装置１２と高周
波加熱アンテナ７との間に方向性結合器８，９を設置
し、これらの方向性結合器８，９により大電力増幅系４
から高周波加熱アンテナ７に送出される高周波電力と、
高周波加熱アンテナ７から戻ってきた反射電力とを測定
するようにしている。
【０００７】また、この測定された反射電力をもとに、
スタブ整合器５および移相器６、並びにこれらを駆動す
る駆動部１３で構成される整合装置１２を用い、反射波
の小さくなる条件を作っていた。
スタブ整合器５および移相器６、並びにこれらを駆動す
る駆動部１３で構成される整合装置１２を用い、反射波
の小さくなる条件を作っていた。
【０００８】なお、レベル制御器２は、大電力増幅系４
の保護のため反射電力があるレベルを越えた際に、高周
波加熱アンテナ７より放射される高周波電力を制限した
り、意図的に電力を増減させるためのものである。ま
た、定在波検出器１１からも定在波の検出信号がレベル
制御器２に入力されるようになっており、このレベル制
御器２であらかじめ設定された反射電力上限値及び定在
波設定値と比較され、各々の設定値より検出信号が大き
い場合に励振増幅系３からの出力を下げる信号がレベル
制御器２より出される様になっている。
の保護のため反射電力があるレベルを越えた際に、高周
波加熱アンテナ７より放射される高周波電力を制限した
り、意図的に電力を増減させるためのものである。ま
た、定在波検出器１１からも定在波の検出信号がレベル
制御器２に入力されるようになっており、このレベル制
御器２であらかじめ設定された反射電力上限値及び定在
波設定値と比較され、各々の設定値より検出信号が大き
い場合に励振増幅系３からの出力を下げる信号がレベル
制御器２より出される様になっている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、スタブ
整合器５および移相器６は駆動部１３によって駆動され
る機械的な摺動部を持つ機器であるため、これらで構成
された整合装置１２では負荷すなわちプラズマの速いイ
ンピダンス変動に追随して整合を保つ事は難しいという
問題がある。
整合器５および移相器６は駆動部１３によって駆動され
る機械的な摺動部を持つ機器であるため、これらで構成
された整合装置１２では負荷すなわちプラズマの速いイ
ンピダンス変動に追随して整合を保つ事は難しいという
問題がある。
【００１０】つまり、プラズマ加熱時には前述のように
アンテナ７よりＭＷ級の高周波を長時間プラズマへ入射
する必要がある。ところが、前述の様にプラズマは必ず
しも安定なものではなく、整合装置１２で入射する直前
に最良の整合状態に調整してあるにもかかわらず入射中
に整合状態がずれることがある。したがって、その度に
整合装置１２で整合状態に戻す様に調整する必要がある
が、プラズマのインピダンスの早い変化に追随できず、
結局、レベル制御器２により高周波電力を減ずるか、あ
るいはゼロにするという運転をせざるを得ず、実験効率
がはなはだ悪いという問題があった。
アンテナ７よりＭＷ級の高周波を長時間プラズマへ入射
する必要がある。ところが、前述の様にプラズマは必ず
しも安定なものではなく、整合装置１２で入射する直前
に最良の整合状態に調整してあるにもかかわらず入射中
に整合状態がずれることがある。したがって、その度に
整合装置１２で整合状態に戻す様に調整する必要がある
が、プラズマのインピダンスの早い変化に追随できず、
結局、レベル制御器２により高周波電力を減ずるか、あ
るいはゼロにするという運転をせざるを得ず、実験効率
がはなはだ悪いという問題があった。
【００１１】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、プラズマのインピダンスの早い変化に関係な
く、高周波加熱アンテナから常に一定の高周波電力をプ
ラズマへ入射することが可能な高周波加熱装置を提供す
る事を目的としている。
もので、プラズマのインピダンスの早い変化に関係な
く、高周波加熱アンテナから常に一定の高周波電力をプ
ラズマへ入射することが可能な高周波加熱装置を提供す
る事を目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するための手段として、源発振器から出力される高周
波を所定レベル以上に増幅した後、スタブ整合器及び移
相器を有する整合装置でインピダンス整合して、この高
周波を高周波加熱アンテナからプラズマに入射させ、ま
た、プラズマからの反射波に起因する反射電力が検出さ
れたときには、前記源発振器の出力レベルを低減させる
と共に、前記整合装置の調整動作により前記反射電力を
減少させる制御を行う高周波加熱装置において、前記反
射電力が一定レベル以下となるように、前記源発振器か
ら出力される高周波の周波数制御を行う周波数制御回路
を設けた構成としてある。
決するための手段として、源発振器から出力される高周
波を所定レベル以上に増幅した後、スタブ整合器及び移
相器を有する整合装置でインピダンス整合して、この高
周波を高周波加熱アンテナからプラズマに入射させ、ま
た、プラズマからの反射波に起因する反射電力が検出さ
れたときには、前記源発振器の出力レベルを低減させる
と共に、前記整合装置の調整動作により前記反射電力を
減少させる制御を行う高周波加熱装置において、前記反
射電力が一定レベル以下となるように、前記源発振器か
ら出力される高周波の周波数制御を行う周波数制御回路
を設けた構成としてある。
【００１３】
【作用】導波管と、負荷であるプラズマに結合したアン
テナとの間にインピダンスの不整合があると反射波が発
生し、管内に反射電力が生じることになる。インピダン
スを整合させる場合、管内に設けたＴ分岐の短絡板を可
動する所謂スタブ整合と、管内の特定個所に設けた通路
の距離を可変にする移相による整合とが一般に行われ
る。これらの整合を行う場合、機械的摺動部を用いなけ
ればならないため、プラズマの速い変化に追随するのが
困難なことは上記の通りである。
テナとの間にインピダンスの不整合があると反射波が発
生し、管内に反射電力が生じることになる。インピダン
スを整合させる場合、管内に設けたＴ分岐の短絡板を可
動する所謂スタブ整合と、管内の特定個所に設けた通路
の距離を可変にする移相による整合とが一般に行われ
る。これらの整合を行う場合、機械的摺動部を用いなけ
ればならないため、プラズマの速い変化に追随するのが
困難なことは上記の通りである。
【００１４】しかし、インピダンスを整合させるには、
その他に源発振器の周波数を可変することによっても可
能であり、これによれば機械的摺動部のような部材は不
要となる。したがって、反射率等の反射電力に対応する
信号をフィードバックしながら周波数制御を行なえば、
プラズマの変化にも充分追随できる。
その他に源発振器の周波数を可変することによっても可
能であり、これによれば機械的摺動部のような部材は不
要となる。したがって、反射率等の反射電力に対応する
信号をフィードバックしながら周波数制御を行なえば、
プラズマの変化にも充分追随できる。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の実施例を図１乃至図５に基き
説明する。但し、図６と同様の構成要素には同一符号を
付し、重複した説明を省略する。
説明する。但し、図６と同様の構成要素には同一符号を
付し、重複した説明を省略する。
【００１６】図１は本実施例の構成を示すブロック図で
ある。この図において、反射率演算手段１４及び周波数
変化手段１５により構成される周波数制御回路１６が新
たに設けられている。そして、反射電力検出器１０から
の検出信号は、レベル制御器２の他に、この反射率演算
手段１５にも入力されるようになっている。周波数変化
手段１５は、この反射率演算手段１４の演算結果を参照
しつつ源発振器１の周波数を段階的に増加又は減少させ
ていく。
ある。この図において、反射率演算手段１４及び周波数
変化手段１５により構成される周波数制御回路１６が新
たに設けられている。そして、反射電力検出器１０から
の検出信号は、レベル制御器２の他に、この反射率演算
手段１５にも入力されるようになっている。周波数変化
手段１５は、この反射率演算手段１４の演算結果を参照
しつつ源発振器１の周波数を段階的に増加又は減少させ
ていく。
【００１７】次に、このように構成される本実施例の動
作につき説明する。
作につき説明する。
【００１８】一般に、高周波回路においては、周波数を
変化させる事は、回路中の電気長、すなわち、整合回路
１２を動かした事に相当する。よって、周波数を変える
事により反射率が変化する事になる。
変化させる事は、回路中の電気長、すなわち、整合回路
１２を動かした事に相当する。よって、周波数を変える
事により反射率が変化する事になる。
【００１９】図２において、初期状態の周波数をｆ0 と
する（図中黒丸０点）。この点における反射電力の検出
信号から反射率演算手段１５が初期の反射率Γ0 を演算
する。反射率Γ0 があるしきい値ΓP より大きい場合
は、周波数変化手段１５が源発振器１の周波数ｆ0をあ
る幅Δｆだけ変化させる。すなわち、周波数ｆ0 ＋Δｆ
（図中黒丸１点）および周波数ｆ0 −Δｆ（図中黒丸２
点）の２点において再度各々の反射率Γ1 ，Γ1 ′を反
射率演算手段１５が演算し、最初のステップで演算した
Γ0 と比較する。
する（図中黒丸０点）。この点における反射電力の検出
信号から反射率演算手段１５が初期の反射率Γ0 を演算
する。反射率Γ0 があるしきい値ΓP より大きい場合
は、周波数変化手段１５が源発振器１の周波数ｆ0をあ
る幅Δｆだけ変化させる。すなわち、周波数ｆ0 ＋Δｆ
（図中黒丸１点）および周波数ｆ0 −Δｆ（図中黒丸２
点）の２点において再度各々の反射率Γ1 ，Γ1 ′を反
射率演算手段１５が演算し、最初のステップで演算した
Γ0 と比較する。
【００２０】この時点で反射率Γの減少する方向がわか
るため、次のステップとしてその方向へ今度は２Δｆだ
け（周波数ｆ0 −３Δｆ）変化させる（図中黒丸３
点）。この周波数における反射電力の検出信号から再び
反射率Γ2 を演算し、さらに前ステップの反射率Γ1 と
比較する。反射率Γが低減していればさらに周波数変化
幅を３Δｆとして同様の事を行ないステップを進める。
したがって反射率が減少しつづける限り周波数変化幅を
Δｆ，２Δｆ，３Δｆ，４Δｆ，…と順次大きくして行
く事になる。
るため、次のステップとしてその方向へ今度は２Δｆだ
け（周波数ｆ0 −３Δｆ）変化させる（図中黒丸３
点）。この周波数における反射電力の検出信号から再び
反射率Γ2 を演算し、さらに前ステップの反射率Γ1 と
比較する。反射率Γが低減していればさらに周波数変化
幅を３Δｆとして同様の事を行ないステップを進める。
したがって反射率が減少しつづける限り周波数変化幅を
Δｆ，２Δｆ，３Δｆ，４Δｆ，…と順次大きくして行
く事になる。
【００２１】ただし、あるステップでの反射率Γの計算
値があるしきい値Γp より小さくなった場合は、周波数
はその時の値で固定し次のステップには進まない（図中
黒丸４点）。なお、反射率Γは図に示す様に必ずしも極
小値（図中黒丸５）には収束しないが、しきい値Γp を
あらかじめ最適な値にしておけば実用上は何ら問題な
い。
値があるしきい値Γp より小さくなった場合は、周波数
はその時の値で固定し次のステップには進まない（図中
黒丸４点）。なお、反射率Γは図に示す様に必ずしも極
小値（図中黒丸５）には収束しないが、しきい値Γp を
あらかじめ最適な値にしておけば実用上は何ら問題な
い。
【００２２】図３は、ステップを進める途中で反射率Γ
がしきい値を下回る周波数領域を通り越し増加する方向
まで行ってしまった場合の周波数ｆと反射率Γとの関係
を示す曲線である。
がしきい値を下回る周波数領域を通り越し増加する方向
まで行ってしまった場合の周波数ｆと反射率Γとの関係
を示す曲線である。
【００２３】初期状態の周波数を図２の場合と同様にｆ
0 とする（図中黒丸０点）。ステップを進めて行き、図
中黒丸３点まで来たとすると、この時点ではまだ反射率
Γ3 はしきい値Γp より大きいため、前ステップよりさ
らに変化幅を大きくして次のステップでは黒丸４点まで
行く。ここでの反射率Γ4 は前ステップの反射率Γ3 よ
り大きくなってしまったため、周波数変化手段１５は反
射率Γの極小点を通過してしまったと判断し、黒丸４点
では今までとは逆の方向（第３図では周波数を上げて行
く方向）へ再度最小の周波数変化幅Δｆ′でステップを
やりなおす（図中黒丸４点から黒丸５点）。
0 とする（図中黒丸０点）。ステップを進めて行き、図
中黒丸３点まで来たとすると、この時点ではまだ反射率
Γ3 はしきい値Γp より大きいため、前ステップよりさ
らに変化幅を大きくして次のステップでは黒丸４点まで
行く。ここでの反射率Γ4 は前ステップの反射率Γ3 よ
り大きくなってしまったため、周波数変化手段１５は反
射率Γの極小点を通過してしまったと判断し、黒丸４点
では今までとは逆の方向（第３図では周波数を上げて行
く方向）へ再度最小の周波数変化幅Δｆ′でステップを
やりなおす（図中黒丸４点から黒丸５点）。
【００２４】この場合でも、しきい値Γp より小さくな
ったステップでの周波数で固定され次のステップには進
まない。よって第３図では反射率Γの極小値は黒丸７点
であるが、黒丸６点のステップで反射率Γ6 はしきい値
Γp より小さくなったので次のステップには進まないこ
とになる。
ったステップでの周波数で固定され次のステップには進
まない。よって第３図では反射率Γの極小値は黒丸７点
であるが、黒丸６点のステップで反射率Γ6 はしきい値
Γp より小さくなったので次のステップには進まないこ
とになる。
【００２５】なお、図２及び図３の曲線は、負荷である
プラズマと高周波アンテナ７間のある瞬間での反射率Γ
と周波数ｆとの関係であり、この曲線は常に変化してい
る。したがって、図２の黒丸４点、図３の黒丸６点の反
射率Γはある時点ではしきい値Γp より小さいが次の瞬
間Γp より大きくなる場合もある。そして、反射率Γが
しきい値Γp より大きくなった時は再度最小の周波数変
化幅Δｆから始まる前述した様なステップを開始する。
プラズマと高周波アンテナ７間のある瞬間での反射率Γ
と周波数ｆとの関係であり、この曲線は常に変化してい
る。したがって、図２の黒丸４点、図３の黒丸６点の反
射率Γはある時点ではしきい値Γp より小さいが次の瞬
間Γp より大きくなる場合もある。そして、反射率Γが
しきい値Γp より大きくなった時は再度最小の周波数変
化幅Δｆから始まる前述した様なステップを開始する。
【００２６】ところで、上記のような高周波加熱装置
は、励振増幅系３から高周波加熱アンテナに至るまでの
機器を１系統とすれば、これらの機器を複数系統設置し
て用いるのが一般的である。図４は、このような場合の
構成を示すブロック図であり、上記の機器がｎ系統だけ
並列に設置されている。
は、励振増幅系３から高周波加熱アンテナに至るまでの
機器を１系統とすれば、これらの機器を複数系統設置し
て用いるのが一般的である。図４は、このような場合の
構成を示すブロック図であり、上記の機器がｎ系統だけ
並列に設置されている。
【００２７】図５の各曲線は、図４の各系統における高
周波加熱アンテナ７とプラズマとの間の反射率Γと周波
数ｆとの関係を示すものである。反射率演算手段１４
は、当初、図中の白丸に示すように各系統の反射率Γを
演算するが、周波数変化手段１５はこれらの演算結果の
うちから最も大きな系統のもの（図中黒丸０点及び太線
部分）を採用し、前述した図２及び図３と同様のステッ
プを繰り返す。
周波加熱アンテナ７とプラズマとの間の反射率Γと周波
数ｆとの関係を示すものである。反射率演算手段１４
は、当初、図中の白丸に示すように各系統の反射率Γを
演算するが、周波数変化手段１５はこれらの演算結果の
うちから最も大きな系統のもの（図中黒丸０点及び太線
部分）を採用し、前述した図２及び図３と同様のステッ
プを繰り返す。
【００２８】このとき、各点における反射率Γはなから
ずしもしきい値Γpより小さくなるとは限らず、そのよ
うな場合、周波数ｆの値は極小点となる最適周波数ｆop
timum をはさみ点２〜点３の間を往復することになる。
そこで、このような場合はしきい値Γp をより大きな値
Γp ′にシフトすればよい。
ずしもしきい値Γpより小さくなるとは限らず、そのよ
うな場合、周波数ｆの値は極小点となる最適周波数ｆop
timum をはさみ点２〜点３の間を往復することになる。
そこで、このような場合はしきい値Γp をより大きな値
Γp ′にシフトすればよい。
【００２９】以上述べた実施例では、高周波加熱アンテ
ナ７からの反射電力から、高周波加熱アンテナ７とプラ
ズマとの間の反射率Γを計算し、その時の周波数に対し
て周波数を上げる方向及び下げる方向の両方向へ少しだ
け周波数を動かし、そこでの反射率（Γu ，ΓD ）を計
算している。そして、初期の反射率Γと比較して反射率
の低い方向へ周波数を動かして行くため、計算ロジック
としては単純な大小比較のみである。したがって、計算
時間を短くできるので速い制御が可能となり、常に反射
率Γが低い状態で高周波加熱アンテナ７から負荷である
プラズマへ高周波の入射を行うことができる。
ナ７からの反射電力から、高周波加熱アンテナ７とプラ
ズマとの間の反射率Γを計算し、その時の周波数に対し
て周波数を上げる方向及び下げる方向の両方向へ少しだ
け周波数を動かし、そこでの反射率（Γu ，ΓD ）を計
算している。そして、初期の反射率Γと比較して反射率
の低い方向へ周波数を動かして行くため、計算ロジック
としては単純な大小比較のみである。したがって、計算
時間を短くできるので速い制御が可能となり、常に反射
率Γが低い状態で高周波加熱アンテナ７から負荷である
プラズマへ高周波の入射を行うことができる。
【００３０】また、周波数を動かしている時には、高周
波に関する計測値が安定しない場合があるが上記の実施
例では、反射率Γがある反射率のしきい値Γp より小さ
くなった時は、反射率Γの極小点をさがす事なく、その
時の周波数で固定するため、ムダな計算をする必要がな
く、計測の安定度も向上する。さらに、系統が複数にな
っても、常に一番反射率Γの悪い系統に対して反射率を
良くする方向へ周波数を動かして行くため、それぞれの
系統の反射率Γのばらつきを小さくする方向へ働く。
波に関する計測値が安定しない場合があるが上記の実施
例では、反射率Γがある反射率のしきい値Γp より小さ
くなった時は、反射率Γの極小点をさがす事なく、その
時の周波数で固定するため、ムダな計算をする必要がな
く、計測の安定度も向上する。さらに、系統が複数にな
っても、常に一番反射率Γの悪い系統に対して反射率を
良くする方向へ周波数を動かして行くため、それぞれの
系統の反射率Γのばらつきを小さくする方向へ働く。
【００３１】このように、上記の装置を用いることとす
れば、高周波加熱アンテナ７からの反射電力が大きくな
っても励振増幅系３から出力される高周波電力の出力レ
ベルを下げる事なく、常時プラズマ入射実験を行なう事
ができ、かつスタブ整合器や移相器からなる整合装置で
追随できないほど早いプラズマのインピーダンスの変化
にも対応か可能であり、実験の効率は大きく向上する。
れば、高周波加熱アンテナ７からの反射電力が大きくな
っても励振増幅系３から出力される高周波電力の出力レ
ベルを下げる事なく、常時プラズマ入射実験を行なう事
ができ、かつスタブ整合器や移相器からなる整合装置で
追随できないほど早いプラズマのインピーダンスの変化
にも対応か可能であり、実験の効率は大きく向上する。
【００３２】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、高周波
加熱アンテナからの反射電力が大きく変化しても、常に
周波数制御回路が反射率の小さくなる方向へ周波数を動
かしているため、瞬時に反射電力を減少させることがで
きる。したがって、たとえ、整合装置で追随できない程
のスピードで反射電力が変動しても、励振増幅系から出
力される高周波電力の出力レベルを下げることなくプラ
ズマ入射実験を行なうことができ、また、常にある一定
のレベル以上の高周波をプラズマへ入射することができ
るので効率の良い高周波加熱装置を実現することができ
る。
加熱アンテナからの反射電力が大きく変化しても、常に
周波数制御回路が反射率の小さくなる方向へ周波数を動
かしているため、瞬時に反射電力を減少させることがで
きる。したがって、たとえ、整合装置で追随できない程
のスピードで反射電力が変動しても、励振増幅系から出
力される高周波電力の出力レベルを下げることなくプラ
ズマ入射実験を行なうことができ、また、常にある一定
のレベル以上の高周波をプラズマへ入射することができ
るので効率の良い高周波加熱装置を実現することができ
る。
【図１】本発明の実施例の構成を示すブロック図。
【図２】図１の動作を説明するための特性図。
【図３】図１の動作を説明するための特性図。
【図４】本発明の他の実施例の構成を示すブロック図。
【図５】図４の動作を説明するためのブロック図。
【図６】従来例の構成を示すブロック図。
１ 源発振器 ２ レベル制御器 ３ 励振増幅系 ４ 大電力増幅系 ５ スタブ整合器 ６ 移相器 ７ 高周波加熱アンテナ １０ 反射電力検出器 １２ 整合装置 １４ 反射率演算手段 １５ 周波数変化手段 １６ 周波数制御回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 齊 藤 靖 東京都港区芝浦一丁目１番１号 株式会 社東芝 本社事務所内 (56)参考文献 特開 平３−201400（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−202703（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−143798（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−194500（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G21B 1/00 H05H 1/18 H05H 1/46
Claims (3)
- 【請求項１】源発振器から出力される高周波を所定レベ
ル以上に増幅した後、スタブ整合器及び移相器を有する
整合装置でインピダンス整合して、この高周波を高周波
加熱アンテナからプラズマに入射させ、また、プラズマ
からの反射波に起因する反射電力が検出されたときに
は、前記源発振器の出力レベルを低減させると共に、前
記整合装置の調整動作により前記反射電力を減少させる
制御を行う高周波加熱装置において、前記反射電力が一
定レベル以下となるように、前記源発振器から出力され
る高周波の周波数制御を行う周波数制御回路を設けたこ
とを特徴とする高周波加熱装置。 - 【請求項２】周波数制御回路が、検出された反射電力に
基いて、前記高周波加熱アンテナ及び前記プラズマ間の
反射率を演算する反射率演算手段と、前記源発振器の初
期周波数の値をその前後に微少変化させたときの各反射
率を前記反射率演算手段により求め、この各反射率の値
から反射率低減のための周波数変化方向を決定し、さら
に、この反射率が所定値以下になるまでは、この源発振
器の周波数を、この決定された方向へ、変化幅が順次段
階的に増加するように変化させる周波数変化手段と、を
備えたことを特徴とする請求項１記載の高周波加熱装
置。 - 【請求項３】周波数変化手段が、源発振器の周波数の変
化幅を段階的に増加させたときの反射率の値が前段階よ
りも大きな場合には、その時点で周波数変化方向を転換
し、この反射率が所定値以下になるまで、源発振器の周
波数を、再び変化幅が微少変化幅から順次段階的に増加
するように転換した方向へ変化させるものであることを
特徴とする請求項２記載の高周波加熱装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3064784A JP3001658B2 (ja) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | 高周波加熱装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3064784A JP3001658B2 (ja) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | 高周波加熱装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04299282A JPH04299282A (ja) | 1992-10-22 |
| JP3001658B2 true JP3001658B2 (ja) | 2000-01-24 |
Family
ID=13268200
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3064784A Expired - Fee Related JP3001658B2 (ja) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | 高周波加熱装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3001658B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008269793A (ja) * | 2007-04-16 | 2008-11-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | マイクロ波処理装置 |
| JP2009527883A (ja) * | 2006-02-21 | 2009-07-30 | アールエフ ダイナミクス リミテッド | 電磁加熱 |
| JP2010080185A (ja) * | 2008-09-25 | 2010-04-08 | Panasonic Corp | マイクロ波加熱装置 |
| KR101199698B1 (ko) * | 2005-02-25 | 2012-11-08 | 가부시키가이샤 다이헨 | 고주파 전력 장치 및 고주파 전력 제어 방법 |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2611176B2 (ja) * | 1993-04-14 | 1997-05-21 | 核融合科学研究所長 | プラズマ生成・加熱装置 |
| US10674570B2 (en) | 2006-02-21 | 2020-06-02 | Goji Limited | System and method for applying electromagnetic energy |
| US8839527B2 (en) | 2006-02-21 | 2014-09-23 | Goji Limited | Drying apparatus and methods and accessories for use therewith |
| US8653482B2 (en) | 2006-02-21 | 2014-02-18 | Goji Limited | RF controlled freezing |
| US9131543B2 (en) | 2007-08-30 | 2015-09-08 | Goji Limited | Dynamic impedance matching in RF resonator cavity |
| JP2009021240A (ja) * | 2008-07-03 | 2009-01-29 | Hitachi Kokusai Electric Inc | プラズマ処理装置 |
| EP2345304B1 (en) | 2008-11-10 | 2014-01-08 | Goji Limited | Device and method for heating using rf energy |
| EP2499505B2 (en) | 2009-11-10 | 2021-05-05 | Goji Limited | Device and method for controlling energy |
| JP5430437B2 (ja) * | 2010-02-17 | 2014-02-26 | 三菱電機株式会社 | 点火装置および点火方法 |
| JP2011023356A (ja) * | 2010-07-29 | 2011-02-03 | Hitachi Kokusai Electric Inc | プラズマ処理装置及び基板処理方法 |
| US9155182B2 (en) * | 2013-01-11 | 2015-10-06 | Lam Research Corporation | Tuning a parameter associated with plasma impedance |
| KR102553462B1 (ko) * | 2015-07-21 | 2023-07-10 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법 |
| US9876476B2 (en) | 2015-08-18 | 2018-01-23 | Mks Instruments, Inc. | Supervisory control of radio frequency (RF) impedance tuning operation |
-
1991
- 1991-03-28 JP JP3064784A patent/JP3001658B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101199698B1 (ko) * | 2005-02-25 | 2012-11-08 | 가부시키가이샤 다이헨 | 고주파 전력 장치 및 고주파 전력 제어 방법 |
| JP2009527883A (ja) * | 2006-02-21 | 2009-07-30 | アールエフ ダイナミクス リミテッド | 電磁加熱 |
| JP2008269793A (ja) * | 2007-04-16 | 2008-11-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | マイクロ波処理装置 |
| JP2010080185A (ja) * | 2008-09-25 | 2010-04-08 | Panasonic Corp | マイクロ波加熱装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04299282A (ja) | 1992-10-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3001658B2 (ja) | 高周波加熱装置 | |
| EP0731559B1 (en) | RF plasma power supply combining technique for increased stability | |
| US6525873B2 (en) | Optical amplifiers with a simple gain/output control device | |
| US5182524A (en) | Method and apparatus for stabilizing pulsed microwave amplifiers | |
| EP0636285B1 (en) | Stabilizer for switch-mode powered rf plasma processing | |
| US5940025A (en) | Noise cancellation method and apparatus | |
| KR20010006519A (ko) | 데이터 통신 단말 및 그로부터 발생된 전력 신호를 조절하는 방법 | |
| US7863997B1 (en) | Compact tuner for high power microwave source | |
| US5678209A (en) | Transmit power level detection circuit with enhanced gain characteristics | |
| JP2006217362A (ja) | リミッタ回路 | |
| CN102255229A (zh) | 可调脉宽的高功率脉冲光纤激光器 | |
| CN114977903A (zh) | 一种线性谐振马达驱动装置及方法 | |
| JP2581842B2 (ja) | マイクロ波加熱装置 | |
| KR101927439B1 (ko) | 플라즈마 생성을 위한 전력 공급 장치 | |
| JP2859338B2 (ja) | 高周波加熱装置 | |
| JP2903781B2 (ja) | 超音波振動子の駆動回路 | |
| JP3015669B2 (ja) | 荷電粒子加速装置 | |
| JP2001251107A (ja) | インピーダンス整合器 | |
| JP3019566B2 (ja) | 光増幅器 | |
| US4041410A (en) | RF level detector | |
| JPS6240200A (ja) | 予備電離装置 | |
| JPH0595156A (ja) | 光フアイバ−増幅器 | |
| JPH0662620U (ja) | 電力増幅装置 | |
| JPH09247004A (ja) | 短波大形送信機 | |
| Woodyard et al. | Methods of Driving a High Q Cavity with Many Self-excited Oscillators |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |