JP3462949B2

JP3462949B2 - 負電荷酸素原子発生方法

Info

Publication number: JP3462949B2
Application number: JP35449295A
Authority: JP
Inventors: 善章鳥本; 正毅定方
Original assignee: 正毅定方
Priority date: 1995-12-28
Filing date: 1995-12-28
Publication date: 2003-11-05
Anticipated expiration: 2015-12-28
Also published as: JPH09183602A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、負電荷酸素原子を
気相状態で発生させる負電荷酸素原子発生方法に関す
る。本発明の負電荷酸素原子発生方法は、大気圧で安定
な放電を発生させる大気圧放電発生方法に利用しうるも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、負電荷酸素原子（Ｏ^-を意味す
る）を発生させる方法は、通常、放電などによって発生
させた酸素原子に低エネルギー電子を付着させてＯ^-と
する方法が知られている。しかし、この方法では、高真
空の維持や放電あるいは電子銃を使用するため、高エネ
ルギーが必要であるという欠点がある。

【０００３】また近年、負電荷酸素原子の新規な発生方
法として、酸素ガス中で放電させてオゾンを発生させ、
そのオゾンに紫外光を照射し、発生した酸素原子に低エ
ネルギー電子を付着させてＯ^-を生成させる方法が提案
されている（特開昭６２−２３７７３３号公報）。この
方法では、真空チャンバーと放電装置を備え、そこに紫
外光を照射できるよう窓が設けられ、さらには低エネル
ギー電子銃が設置されている。しかし、この発生装置
は、構造が複雑でかつ、放電エネルギーや電子銃のため
の高エネルギーを必要とし、放電を得るためには高真空
が必要なためランニングコストが非常に高くつくもので
ある。

【０００４】一方、従来より金属酸化物表面を熱的ある
いは化学的に還元しておき、そこに一酸化二窒素を導入
してＯ^-を金属酸化物上で生成させる方法も知られてい
る。具体的には、一酸化チタン、酸化亜鉛、酸化アルミ
ナ、酸化マグネシウムなどの金属酸化物を熱的あるいは
化学的に還元状態にし、そこに一酸化二窒素を導入する
事によってＮ₂Ｏ→Ｏ^-の過程によりＯ^-が発生するも
のである（有機化学合成、第４０巻８号１９８２）。

【０００５】しかし、この方法では、Ｏ^-の発生状態は
金属酸化物表面であるため、反応基質との反応場は、金
属酸化物表面に限られる。そのため、Ｏ^-と反応基質と
の反応は金属酸化物状態に依存し、目的酸化物を得るた
めには、その目的にあった金属酸化物を選択しなくては
ならない。また、一酸化二窒素ガスは毒性ガス（笑気性
ガス）であるため、操作性に問題がある。

【０００６】一方、従来より、大気圧以上の気圧下でグ
ロー放電を発生させる目的で、各種の方法、装置が開発
されている。

【０００７】例えば、特開平５−２７５１９１号公報に
は、導電体の電極を同心円筒状に配し、該電極の隙間に
高誘電率を有する円筒状絶縁体を同心円状に、かつ外側
電極に接するように挿入し、該絶縁体の隙間に希ガスを
主体とする気体を大気圧状態で送流状態に保持し、前記
電極間に交流電界を印加して希ガスを主体とする気体を
電離することにより、プラズマを発生させる大気圧放電
方法が開示されている。

【０００８】また、特開平４−１６８２８１号公報に
は、高圧電極と接地電極間に形成される放電空間内ある
いは接地電極側に被成膜材を配置して、前記電極間に高
電圧を印加して大気圧近傍でグロー放電あるいは無声放
電する放電空隙に、成膜種に応じたモノマー気体あるい
は処理に応じたプラズマ用気体と不活性ガスからなる反
応ガスを導入して成膜する大気圧グロープラズマ放電装
置において、高圧電極と接地電極の少なくとも一方を導
電性網電極で構成し、当該網電極の外側より放電空間に
反応ガスを供給することを特徴とする大気圧グロープラ
ズマ装置が開示されている。

【０００９】しかしながら、これらの放電方法や装置に
は、いずれも高周波高電圧を供給するための装置が必要
であり、更に誘電体と電極のいずれもが複雑な構造であ
るか、また大気圧下でのグロー放電を安定化させるため
に、放電電極に複雑な工夫がなされている。従って、コ
ストや装置の複雑化・大型化などの点で問題があった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、放電
設備、高真空設備及び電子イオン銃などの複雑で高価な
設備や特殊な気体を必要とせず、貴金属電極を用いて低
電圧を印加するだけで負電荷酸素原子（Ｏ^-）を簡易に
発生させることができる負電荷酸素原子発生方法および
その装置を提供することにある。

【００１１】また、本発明の他の目的は、かかる負電荷
酸素原子発生方法を利用することにより、上述したよう
な放電のための高価な付帯設備や、複雑な電極を作製し
ないで大気圧放電が可能な、大気圧放電発生方法及びそ
の装置を提供するものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明の要旨は、
負の電極ａとして、その金属表面に吸着酸素を有する貴
金属からなる電極を用い、該電極ａと間隙を隔てて設置
されている電極ｂを正極とし、前記貴金属の温度を２０
０〜８００℃に調節しながら、両電極間に電圧を印加
し、両電極間の空間で負電荷酸素原子（Ｏ ^- ）を発生さ
せることを特徴とする負電荷酸素原子発生方法に関す
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
まず、本発明の負電荷酸素原子発生装置について説明す
る。本発明の負電荷酸素原子発生装置は、貴金属よりな
る負の電極ａとそれと間隙を隔てて設置されている正の
電極ｂ、および該電極間に電圧を印加する電圧印加手段
とから構成され、該電圧の印加により電極ａ上の酸素種
を負電荷酸素原子として電極ａから電極ｂの方向に発生
させることを特徴とするものである。

【００１４】貴金属は金属上に酸素種を存在させるもの
であれば、特に限定されないが、好ましくは、銀、白
金、ルテニウム、パラジウム、ロジウム、イリジウム、
オスミウムなどが挙げられる。

【００１５】貴金属よりなる電極ａの形状は特に限定さ
れないが、貴金属板を用いる以外に、ガラスフィルター
あるいは多孔質アルミナ等の支持体上に貴金属ペースト
を塗布し、貴金属を焼成させ電極とすることも考えられ
る。また、スパッタリング法あるいは真空蒸着法により
支持体表面を被覆する方法や金属メッシュを支持体表面
に接着させる方法でもよい。

【００１６】電極の厚さは、特に限定されることなく、
被覆電極の場合は０．１〜５０μｍが好ましく、さらに
好ましくは０．５〜１０μｍになるように電極を作製す
る。本発明では、電極ａ及びその支持体を多孔構造とし
て形成し、該多孔構造を介して電極ａ上に酸素を供給す
ることが、最初から電極ａ上に存在する酸素種がすべて
消費されて負電荷酸素原子の発生が停止することがな
く、連続して発生可能な観点より好ましい。多孔性の支
持体としては、多孔質ガラス（例えばコーニングジャパ
ン（株）製のバイコールガラス）、多孔質セラミックス
等が好ましく、多孔性の電極としては、支持体上に貴金
属ペーストを塗布し、貴金属を焼成させて電極としたも
のが好ましい。

【００１７】貴金属電極ａ側空間に設けられた電極ｂ
は、電極材として十分な導電性のあるもので、例えば、
金、白金、銀、銅、鉄、アルミニウム、ニッケル、亜
鉛、鉛等の金属類、２種以上の金属からなる合金類、あ
るいは炭素等が挙げられる。また、その電極は、線状、
棒状、板状のもの、電極材をペースト状にして固体表面
に塗布する方法、あるいはスパッタリング法や真空蒸着
法により固体表面に被覆する方法、金属メッシュなどを
用いても良い。

【００１８】電圧印加手段としては、直流電圧が印加で
きるものであれば特に限定されることなく、通常公知の
装置が用いられる。具体的には、通常用いられる直流安
定化電源、あるいは市販されている乾電池などで良い。

【００１９】電極ａと、空間電極との距離は、通常０．
１〜５０ｃｍ、好ましくは０．３〜１０ｃｍである。
０．１ｃｍより小さいと負電荷酸素原子の反応等に利用
するのに不便な場合があり、５０ｃｍより大きいと、印
加電圧を高圧にしなければならないため装置が高価にな
る傾向がある。

【００２０】本発明では、電極ａの温度を上昇させて負
電荷酸素原子の生成速度を上げるため、温度制御手段を
更に設けることが好ましい。かかる温度制御手段として
は、温度制御器によって任意の温度に保持できるような
加熱器等が用いられ、貴金属よりなる電極ａを加熱でき
るように設置される。

【００２１】本発明では、大気圧下の空気中でも負電荷
酸素原子を発生させることができるが、負電荷酸素原子
の発生側の酸素濃度を小さくして負電荷酸素原子の発生
量を多くすべく、電極や支持体で仕切られた空間のうち
電極ｂ側を閉鎖系として、該閉鎖系空間を減圧する減圧
手段を更に設けることが好ましい。このとき減圧手段と
しては、通常公知のものが用いられ、例えば真空ポンプ
等が用いられる。

【００２２】貴金属電極ａ表面から電極ｂに印加するこ
とによって電極ａｂ間に移動拡散したＯ^-は、そのまま
反応基質との反応に用いられたり、あるいはまたキャリ
アガスによって目的とする反応基質の存在するところに
運ばれる。用いるキャリアガスとしては、窒素、ヘリウ
ム、アルゴン等の不活性ガス、空気あるいは反応基質以
外のガスであればキャリアガスに用いることができる。
これらのキャリアガスは、高圧ガスボンベで供給する方
法、エアーポンプ、コンプレッサー等で供給する方法が
ある。従って、本発明の負電荷酸素原子発生装置は、キ
ャリアガスの供給手段を有していてもよい。

【００２３】次に本発明の負電荷酸素原子の発生方法に
ついて説明する。本発明の方法は、前述の本発明の装置
を用いて好適に行うことができる。即ち、本発明の方法
は、貴金属を負の電極ａとし、それと間隙を隔てて設置
されている電極ｂを正極として電圧を印加する事によ
り、電極ａ上の酸素種を負電荷酸素原子として電極ａか
ら電極ｂの方向に発生させることを特徴とするものであ
る。なお、後述の機構により負電荷酸素原子以外の活性
酸素種も生成していると考えられる。

【００２４】本発明では、電極ａに酸素が供給されても
よいが、その供給方法としては、大気中に電極を露出さ
せる方法でも十分であるが、例えば、酸素あるいは空気
等の酸素混合物の高圧ガスボンベで供給する方法、エア
ーポンプ、エアーコンプレッサーで供給する方法を用い
てもよい。

【００２５】前述した装置を用いて、負電荷酸素原子を
含有する活性酸素生成温度、すなわち貴金属の温度は、
用いる貴金属によって使い分けるが、好ましくは２００
〜８００℃、より好ましくは３００〜５００℃に設定す
る。

【００２６】生成する負電荷酸素原子を含む活性酸素種
量は、電極ａｂ間に印加する電圧で調節する。つまり、
活性酸素種生成側に＋の電圧を印加するほど活性酸素種
量は多く生成させることが可能となる。印加する電圧と
しては、通常１Ｖ／ｃｍ以上、好ましくは１０Ｖ／ｃｍ
以上である。

【００２７】以上のように本発明では、従来のように特
殊ガスや放電設備、高真空設備、電子銃などを用いずに
負電荷酸素原子を気相で得ることができる。

【００２８】本発明において、負電荷酸素原子の発生場
が、大気圧下の空気中である場合が、その利用の便利
さ、設備の簡便さなどの産業上の利用性等の観点から好
ましい。

【００２９】本発明は、大気圧で安定な放電を発生させ
る大気圧放電に利用できる他、発生した負電荷酸素原子
はイチゴのカビ防止、マグロの鮮度維持など、食品の鮮
度保持等の効果があり、また人体に良好な影響を与える
ことが認められて空気洗浄器等にも用いることができ
る。本発明において発生した負電荷酸素原子を食品鮮度
保持等に用いるには、例えば発生した負電荷酸素原子を
ヘリウムガス等に同伴させ、被処理物が入った容器に導
入するなどすればよい。具体的には容器内に予め鮮度保
持のための食品を入れ、当該ガスが均一に接触するよう
にガスを供給する。このとき処理時間は、被処理物の量
に応じて適宜調製すればよい。

【００３０】本発明において、貴金属表面から生成する
負電荷酸素の生成機構は、以下のように考えられる。金
属表面の吸着酸素（本発明ではこれらを総称して「酸素
種」という）は、Ｏ₂⇔Ｏ₂ ^-⇔２Ｏ^-⇔２Ｏ^2-との平
衡関係があるとされ、ＥＳＲスペクトル解析などにより
前述の関係が説明されている（岩本正和、有機合成化
学、第４０巻８号（１９８２））。さらに、貴金属電極
を負電極とすることにより、金属表面を電子で満たすこ
とができる。すなわち、前述した吸着酸素の平衡関係が
ずれることとなる。また、空間電極に正電荷を印加する
ことによっても、貴金属表面の吸着酸素と金属間に電子
の分極がおこり、金属と吸着酸素の電子結合状態が、非
結合性軌道に移ることとなる。よって、非結合性軌道に
移った吸着酸素、すなわち負電荷酸素は、空間電極の正
電位に引かれて空間に移動拡散すると考えられる。

【００３１】なお上述の方法によって発生した負電荷酸
素原子の存在は、図１に示すような測定システムにおけ
る四重極質量分析器によって確認された。測定に用いた
四重極質量分析計は、日本真空社製、ＭＳＱ−２００を
負電荷イオン測定用に設定したものである。負電荷イオ
ン測定のため、イオン検出部（二次電子増倍管＝ＳＥ
Ｍ）を正電位（４ＫＶ）に設定し、負イオンのみを検出
できるようにした。

【００３２】貴金属電極ａと電極ｂ間に電圧を印加する
事によって発生する物質は、印加電圧によって加速され
四重極に取り込まれる。四重極に導入された負電荷物質
は、質量選択され、検出器に到達する。到達した負電荷
イオンはＳＥＭによって増幅され、高電圧直流分をカッ
トした後、パルス測定システムに電流として取り込まれ
る。パルス測定システムでは、オシロスコープ３２に
て、入力パルスに対し、トリガーをかけ、そのトリガー
を電圧として周波数測定器３１に出力する。周波数測定
器によってトリガー周波数を観測し、四重極によって選
択された質量数に応じた周波数としてパソコン３３にて
データを蓄積する。

【００３３】以上のような負電荷酸素原子の発生は、広
義には放電現象としてとらえることもできるが、狭義の
放電現象は気体等に対して高電圧を印加したときに、電
子なだれのような中性原子もしくは分子の電離現象によ
って荷電粒子及び電子を急激に増殖して大きな電流を生
じる現象であり、両者は全く同一ではない。

【００３４】しかしながら、本発明の負電荷酸素原子発
生方法において、電極ｂと電極ａの間の空間に、必要に
より希ガスを存在させつつ、両電極間に印加する電圧を
より高める（例えば直流電圧で１０００Ｖ／ｃｍ以上）
ことにより、上記のような狭義の放電現象を引き起こす
ことができる。つまり、本発明において、大気圧放電に
好適な態様とすることにより、本発明の他の目的であ
る、放電のための高価な付帯設備や、複雑な電極を作製
しないで大気圧放電が可能な、大気圧放電発生方法及び
その装置を提供することができる。以下、本発明の負電
荷酸素原子発生方法において、大気圧放電に好適な態様
について順に説明する。

【００３５】本発明では、貴金属を負の電極ａとし、そ
れと間隙を隔てて設置されている電極ｂを正極として電
圧を印加する際に、印加する電圧を１０００Ｖ／ｃｍ以
上として、発生した負電荷酸素原子により大気圧下で放
電を発生させることができる。

【００３６】加熱器と温度制御器により任意の温度に設
定する場合、その設定温度は、用いる電極ａの種類等に
合わせて設定するが、好ましくは１００〜６００℃、よ
り好ましくは２００〜４００℃に設定する。大気圧放電
では、高電圧をかける為、低温で電子が飛び出し、電子
なだれ現象が起るので電極ａの温度を低目に設定でき
る。

【００３７】ガス体流通状態、及び電極ａの温度が定常
になったところで、両電極間に任意の電圧を印加するこ
とによって放電が開始する。このとき放電開始電圧は、
電極間距離や用いるガス体の種類によって異なるが、良
好な放電状態を得るためには、好ましくは１０００Ｖ／
ｃｍ以上、より好ましくは１２００〜２０００Ｖ／ｃｍ
の直流電圧を印加すればよい。

【００３８】本発明における大気圧放電の機構は、次の
ように考えられている。本発明では電極ａ上で負電荷酸
素原子が発生し、電極間に電圧を印加する事によって加
速されたガス体中の正電荷物あるいは電子が、その負電
荷酸素原子と衝突し、その際に電子をより多く電極間
（放電発生場）に放出し、その電子が印加電圧によって
さらに加速されガス体に衝突するため、大気圧下におい
て放電が開始され、安定な放電が得られる。

【００３９】即ち、本発明における大気圧放電の機構
は、電極からの電子の放出のし易さによるものであり、
当該電子の放出のし易さと放電条件の関係を併せて、以
下にその詳細を説明する。

【００４０】本発明では、前述のような機構で負電荷酸
素原子が電極表面上に生成し、電圧が印加される事によ
りガス体中のイオン（例えばＨｅ⁺) が加速され、負電
極である電極ａ表面に衝突する。その際に、電極表面に
吸着している負電荷酸素原子が衝突によって電子を放出
し、次いで電子が印加電圧によってさらに加速されガス
体に衝突することによって、ガス体が安定な放電状態に
移行する。

【００４１】一般に、放電が生じる条件として、全電流
密度をＪとしたとき、Ｊが無限大（Ｊ→∞）となること
をもって火花放電の条件としたタウンゼントの火花条件
が知られている。これを数式で表すと、

【００４２】

【数１】

【００４３】となる。即ち、ｅｑ−１の分母がゼロにな
ることが、Ｊが無限大になる条件であり、即ち、

【００４４】

【数２】

【００４５】の条件を満たすことがＪが無限大になるた
めに必要となる。ここでαは、衝突電離係数、即ち電子
が電界方向に移動する間に電子１個が衝突により気体分
子を電離する平均回数を表し、γは二次電子放出係数、
即ち１個のイオンあるいは電子が陰極にあたって出す二
次電子の数を表し、Ｌは放電空間の距離を表している。

【００４６】電極間で加速されたガス体中に存在するイ
オンあるいは電子が、電極上に吸着している負電荷酸素
原子に衝突することによって、多量の電子を放出するた
め、上述式のγが大きくなる。従って、通常αがほとん
ど０に近いので上記の条件を満たしやすくなるため、大
気圧下において放電が開始され、定常状態では安定な放
電が得られる。

【００４７】即ち、以上のような放電現象は、上記の条
件を満たすことにより電流量が不連続的に増加する現象
であり、本発明の負電荷酸素原子発生方法において、空
間電極に印加する電圧をより高めることにより引き起こ
すことができる。従って、本発明における負電荷酸素原
子の発生と大気圧放電の発生の相違は、上記の条件を満
たすか否かで決まるものであり、電流量を測定すること
により容易に確認することができる。

【００４８】

【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳しく説
明するが、本発明はこれらの実施例等によりなんら限定
されるものではない。

【００４９】実施例１図２は、図１の装置の負電荷酸素発生場の周辺の部分縦
断面図を示すものである。１は、外径１８ｍｍ、内径１
４ｍｍの石英管である。２はペースト状の白金（田中貴
金属（株）製）を筆塗りして作製された白金電極（厚さ
約５μｍ）である。３は負電荷酸素原子の発生場で、４
は電極ａ側空間に、電極表面から１ｃｍのところに設置
されたステンレス製の電極ｂである。電極ｂの中央に
は、負電荷イオンを通過させるための５ｍｍの穴が設け
られている。５は電極ａｂ間に電位を印加するための直
流電源である。なお図１における６は、負電荷イオンを
測定できるように改造された四重極質量分析器であり、
７の真空ポンプにつながれており、系内を１０^-5Torrま
での減圧に設定できる。系内の真空度は８の電離真空計
にて測定できる。９は白金表面を加熱するために設けら
れたヒーター及び温度制御器である。

【００５０】この装置で、実際に生成する負電荷酸素原
子を測定するため、次のような操作を行った。あらかじ
めヒーターを５００℃に設定し、真空ポンプにて系内を
真空引きし、真空計にて１０^-5Torrを確認した。次に、
白金電極を負電位とし、質量分析器をグランドとした空
間電極間に直流電源５によって１００Ｖを印加した。

【００５１】質量分析器のイオン検出器に正電位４ＫＶ
を加え、さらに質量制御器にて質量数（Ｍ．Ｎ．）を１
〜４０までを変化させ、パルス測定系にて検出器から出
力されるパルス数を計測した。計測結果を図３に示し
た。質量数１６のところにシグナルが観測され、白金金
属表面から負電荷酸素原子（Ｏ^-）が生成していること
が確認された。

【００５２】実施例２実施例１において、白金電極をペースト状の銀（日本エ
ンゲルハルト（株）製）を筆塗りして作製された銀電極
（厚さ約５μｍ）に代え、かつヒーター温度を５００℃
から４７０℃に変えること以外は実施例１と同様にして
負電荷酸素原子（Ｏ^-）を生成させ、同様にパルス数を
計測した。その結果を図４に示すが、質量数１６のとこ
ろにシグナルが観測され、白金金属表面から負電荷酸素
原子（Ｏ^-）が生成していることが確認された。

【００５３】実施例３実施例１において、石英管上に設けた白金電極を、円筒
型多孔質ガラス（平均孔径２ｎｍ、バイコールガラス、
コーニングジャパン（株）製、長さ３００ｍｍ，外径１
７ｍｍ，内径１４ｍｍ）の外側表面に銀ペースト（日本
エンゲルハルト社製）を塗布し、６５０℃で１時間焼成
処理を行ったものに代え、ヒーター温度を５００℃から
４７０℃に変え、操作圧力を１０^-5Torrから５×１０^-5
Torrに変えること以外は実施例１と同様にして負電荷酸
素原子（Ｏ^-）を生成させ、同様にパルス数を計測し
た。その結果、質量数１６のところにシグナルが観測さ
れ、白金金属表面から負電荷酸素原子（Ｏ^-）が生成し
ていることが確認された。

【００５４】実施例４図５は、本実施例において用いられた大気圧放電のため
の負電荷酸素原子発生装置の縦断面図を示すものであ
る。円筒型の多孔質ガラス管１１（平均孔径２ｎｍ、バ
イコールガラス、コーニングジャパン（株）製、長さ３
００ｍｍ，外径１７ｍｍ，内径１４ｍｍ）の外側表面に
銀ペースト（日本エンゲルハルト社製）を塗布し、６５
０℃で１時間焼成処理を行い、作成した電極ａ１２を負
電極とした。さらに、石英管１９（長さ１５０ｍｍ，外
径２５ｍｍ，内径２２ｍｍ）内側に銀ペーストを塗布
し、６５０℃で１時間焼成処理を行い、作成した電極ｂ
１８を正電極とした。こうして出来た電極を、一定間隙
を保つよう設置し、両極間に電位差をかけられるよう設
定した。

【００５５】得られた両電極間に、流量調節されたヘリ
ウムガス８００ｃｃ／ｍｉｎを流しつつ、石英管１９の
外側を、温度調節器と一体型になった伝熱炉で覆い、温
度を４００℃に設定した。また、温度が設定温度になっ
たところで、両電極間に８００Ｖを印加した。あらかじ
め両電極間に生じる電流を測定するため設置された電流
計２０によって、印加時に生じる電流を観測したが、電
流計は、５ｍＡを示した。このとき放電観察窓２２を通
して５ｍＡの電流が観測されている際の発光を、分光計
２３にて観測を行った。結果を表１に示す。

【００５６】

【表１】

【００５７】実施例５実施例４において、ヘリウムガス８００ｃｃ／ｍｉｎを
流す代わりに、空気８００ｃｃ／ｍｉｎを流し、印加電
圧を１２００Ｖに変える以外は実施例４と同様にして放
電を行い、その時の電流測定を行った。その結果、電流
計は、１ｍＡを示した。また、放電窓を通して１ｍＡの
電流が観測されている際の発光を、分光計にて観測を行
った。結果を表２に示す。

【００５８】

【表２】

【００５９】実施例６石英管（長さ２５０ｍｍ，外径２５ｍｍ，内径２３ｍ
ｍ）の中央部に０．０３ｍｍの穴を開け、石英管の内側
に金ペースト（日本金液社製）を用い金電極を作製し
た。石英管の外側は、シース付きヒーターを巻き付け、
石英管の加熱器とした。バイコールガラス（長さ４００
ｍｍ，外径１７ｍｍ，内径１３ｍｍ）の外側に銀ペース
ト（日本エンゲルハルト社製）を用い銀電極を作製し
た。これらの円管を図１と同様なＱ−ＭＡＳＳ装置に設
置した。石英管とバイコールガラス管内に空気供給装置
により１００ｃｃ／ｍｉｎの空気を流しながら、Ｑ−Ｍ
ＡＳＳ装置の真空度を５×１０^-5ｔｏｒｒを保った。石
英管及びバイコールガラスをヒーターによって設定温度
４００℃とした。負電荷酸素原子の発生を開始させるた
め、石英管内側の電極ｂとバイコールガラスの電極ａ間
にＤＣ２５０Ｖを印加し、電流計によって両電極間に生
じた電流１００ｎＡを確認した。電流が確認された後、
Ｑ−ＭＡＳＳ内に移動拡散した負電荷物質の質量計測を
始める（操作法は実施例１と同様）。計測によって得ら
れたＭＡＳＳスペクトルを図６に示した。図６から、負
電荷を持つ質量数１６の物質が確認できた。

【００６０】

【発明の効果】本発明によれば、貴金属電極と、電極ａ
側空間に設けられた電極ｂに正電荷を印加することによ
って、負電荷酸素原子を簡単に発生させることができ
る。また、本発明ではかかる負電荷酸素原子発生方法を
利用し、大気圧で安定な放電を発生させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の負電荷酸素原子の発生を確認
する測定システムである。

【図２】図２は、図１の装置の負電荷酸素発生場の周辺
の部分縦断面図を示すものである。

【図３】図３は、実施例１（電極ａとして白金を使用）
において測定された質量数と負電荷イオンパルス数の関
係を示す図である。

【図４】図４は、実施例２（電極ａとして銀を使用）に
おいて測定された質量数と負電荷イオンパルス数の関係
を示す図である。

【図５】図５は、実施例４において用いられた大気圧放
電のための負電荷酸素原子発生装置の縦断面図を示すも
のである。

【図６】図６は、実施例６（電極ａとして銀を使用し、
大気圧下の空気中で行う）において測定された質量数と
負電荷イオンパルス数の関係を示す図である。

【符号の説明】

１石英管２電極ａ３負電荷酸素原子発生場４空間電極ｂ５直流電源６四重極質量分析器７真空ポンプ８電離真空計９ヒーター及び温度制御器１１多孔質ガラス管１２電極ａ１３酸素供給側１４放電発生場１５ガス入口１５’ガス出口１６流量計１７希ガス源ボンベ１８電極ｂ１９石英管２０電流計２１直流電源２２放電場観察窓２３分光計２４伝熱炉２５温度調節器３１周波数測定器３２オシロスコープ３３パソコン３４高圧電源３５アイソレーター

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平２−248301（ＪＰ，Ａ) 特開平６−248481（ＪＰ，Ａ) 特開平５−238702（ＪＰ，Ａ) 特開平５−82238（ＪＰ，Ａ) 特開平９−110599（ＪＰ，Ａ) 特開平９−87880（ＪＰ，Ａ) 特開平９−99213（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C01B 13/02 C01B 13/11 H01T 23/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】負の電極ａとして、その金属表面に吸着
酸素を有する貴金属からなる電極を用い、該電極ａと間
隙を隔てて設置されている電極ｂを正極とし、前記貴金
属の温度を２００〜８００℃に調節しながら、両電極間
に電圧を印加し、両電極間の空間で負電荷酸素原子（Ｏ
^- ）を発生させることを特徴とする負電荷酸素原子発生
方法。
【請求項２】電極ａとして、銀、白金、ルテニウム、
パラジウム、ロジウム、イリジウム、及びオスミウムよ
りなる群から選ばれる１種以上の貴金属を用いる請求項
１記載の負電荷酸素原子発生方法。
【請求項３】電極ａ及びその支持体を多孔構造として
形成し、該多孔構造を介して電極ａ上に酸素を供給しつ
つ負電荷酸素原子を発生させる請求項１又は２記載の負
電荷酸素原子発生方法。