JP3662621B2

JP3662621B2 - 誘導プラズマの発生方法および装置

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Publication number: JP3662621B2
Application number: JP05536195A
Authority: JP
Inventors: 昌広宮本; 守山田; 忠裕作田
Original assignee: Fuji Electric Holdings Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1994-03-17
Filing date: 1995-03-15
Publication date: 2005-06-22
Anticipated expiration: 2020-06-22
Also published as: JPH07307199A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、高周波電圧の誘導によってプラズマを発生させる方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高周波電圧によって空間に電界を形成すると、その空間内で電子が往復運動を行う。この電子が中性ガスと衝突電離をくり返すことによって、イオンが増大し、プラズマが形成される。高周波電圧によって誘導されるプラズマは、空間に直接、電極を配す必要がないので、電極から発生する不純物の混入を避けることができる。そのために、プラズマ化学やプラズマＣＶＤの分野では材料の成膜やエッチング処理にこの高周波誘導プラズマがしばしば用いられている。
【０００３】
図５は従来の誘導プラズマの発生装置の構成を示す断面図である。円筒状の絶縁容器２の上下にフランジ４，９が取り付けられ、上部のフランジ４には上蓋５が被さっている。フランジ４，９の中心には絶縁管１１が固定されている。絶縁管１１と絶縁容器２との間には冷却水３とともに、図示されていない支えを介して第１コイル１が配されている。第１コイル１は絶縁被覆された導体でもって絶縁管１１の外周を軸方向にらせん状に巻回されたものであり、その両端は高周波電源１０に接続されている。
【０００４】
また、図５において、上蓋５の中心にキャリアガス８を通すための絶縁管８Ａと、シードガス７を通すための絶縁管１３とが配されている。さらに、上蓋５には絶縁管１１の内部に連通する横穴７Ａ，６Ａが設けられてあり、それぞれシードガス７，シースガス６を絶縁管１１の内部に導いている。絶縁管１１の上部内周面と絶縁管１３の外周面との間には、スペーサ６Ｂが介装されている。このスペーサ６Ｂは、らせん状に形成されてあり、これによってシースガス６をらせん状に流すように誘導している。なお、図５の装置全体は図示されていない真空容器内に収納されている。
【０００５】
図５を用いて絶縁管１１内部に誘導プラズマ１２が形成されるメカニズムを次に説明する。横穴７Ａを介してシードガス７が絶縁管１１内部の真空中に流される。シードガス７は、例えばＡｒなどの不活性気体が用いられ、誘導プラズマ１２の種（シード）になるものである。また、同時に横穴６Ａを介してＡｒなどのシースガス６も絶縁管１１内部に流される。このシースガス６はらせん状のスペーサ６Ｂの介在によって絶縁管１１の内壁面に沿ったらせん状の流れ（点線で示す）になる。この状態で高周波電源１０から第１コイル１に高周波電流を流すと、絶縁管１１の内部に軸方向の高周波磁界が発生する。さらに、この磁界を打ち消すために絶縁管１１の中心軸のまわりを環状に誘導電流が流れる。シードガス７は、初期は分子自体が中性であるが、このガス中に微小に含まれている初期電子が高周波磁界によって絶縁管１１内で周方向に振動する。この電子が中性分子と衝突電離し、イオンおよび電子の増大によってシードガス７がプラズマ状態になる。図５の誘導プラズマ１２は上述のメカニズムによって形成されたものであり、この誘導プラズマ１２内には誘導電流が流れジュール加熱によって、その領域の温度は数千から数万度にも達する。
【０００６】
シースガス６は、誘導プラズマ１２が絶縁管１１の内壁面に直接触れないようにするためのものである。シースガス６を絶縁管１１の内壁面に沿ってらせん状に流すことによって誘導プラズマ１２の外周側を冷却し、誘導プラズマ１２を絶縁管１１の中心軸側へ定在させている。冷却水３を流すことによって、第１コイル１および絶縁管１１を冷却するとともに、シースガス６も冷やし、シースガス６自体がプラズマ化することも防いでいる。
【０００７】
図５において、誘導プラズマ１２が形成されると、絶縁管１１の上部から、キャリアガス８を流し、誘導プラズマ１２中に混入させる。誘導プラズマ１２の高温によって、キャリアガス８とシードガス７とを反応させ、その反応ガスを絶縁管１１の下部により取り出す。キャリアガス８は、ガス単独の場合もあれば、ガスと粉末との混合体である場合もある。この誘導プラズマ１２は、例えば半導体表面の成膜やエッチングなどのプラズマ処理に使われる。オゾン層の破壊原因とされているフロンをプラズマによって分解する装置などにも使用することができる。
【０００８】
しかしながら、前述した図５の装置は、直径の大きい誘導プラズマを形成すると、誘導プラズマ内の温度分布が不均一になるという問題があった。図５の装置において、第１コイル１にはＭＨｚオーダ以上、一般的には１０ＭＨｚオーダのラジオ周波数領域の高周波電流が流されていた。そのために表皮効果により誘導電流のほとんどが誘導プラズマの外周表面を流れ、高温領域が外周側に片寄り、内部の温度上昇が充分でなかった。したがって、従来は直径にして５０〜６０ｍｍの誘導プラズマが実用に供されるのが限界であった。プラズマ処理などの実用装置においては、温度分布が均一で、かつ出来るだけ直径の大きい誘導プラズマを用いた方がそのプラズマ処理能力が向上する。
【０００９】
図６は、従来の異なる誘導プラズマの発生装置の構成を示す断面図である。この装置は、直径が大きくなっても温度分布が均一な誘導プラズマを形成することができるものであり、その発生原理は発明者が文献１に公表している。
文献１・・・作田他「低周波・大容量誘導プラズマの安定発生条件」日本ＡＥＭ学会誌 Vol.1, No.1, P.25 〜P.30 June 1993
図６はプラズマ発生装置が２段に構成されたものであり、上段の装置は図５と同様な構成となっている。したがって、同じ部分は同一参照符号に用いることにより説明は省略する。下段にもう一つの絶縁容器２１が設けられ、この絶縁容器２１はフランジ４１と４２とで挟持されている。絶縁容器２１の内部には絶縁管２２，２３が設けられるとともに絶縁管２２，２３との間にらせん状のスペーサ６０Ｂが介装されている。フランジ４１にはキャリアガス８０を通すための横穴８０Ａと、シースガス６０を通すための横穴６０Ａとが設けられ、いずれも絶縁管２２の内部に連通している。一方、絶縁容器２１の内側には冷却水２０に浸された第２コイル１５が配され、交流電源１４に接続されている。第２コイル１５は絶縁被覆された導体よりなり、絶縁管２２の外周を巻回している。なお、図５ではキャリアガス８は上蓋５から送り込まれていたが、図６の装置ではフランジ４１の横穴８０Ａから送り込まれている。また、第１コイル１にはＭHzオーダないし数１０ＭHzのラジオ周波数領域の高周波電流が流され、第２コイル１５には５００ｋHz以下である非ラジオ周波数領域の交番電流が流されている。
【００１０】
図６において、第１コイル１の内側に形成される誘導プラズマ１８は、図５における誘導プラズマ１２と同様のメカニズムにて形成される。この誘導プラズマ１８は、シードガス７の流れに従って下方に進み、内径の広い絶縁管２２の中に送り込まれ、横穴８０Ａから流し込まれるキャリアガス８０と混ざり合う。絶縁管２２の内部にプラズマ状態のものが流れ込んでくるので、絶縁管２２の外周に配された第２コイルによる磁界形成によって誘導電流が絶縁管２２内に誘起される。これによって、誘導プラズマ１９が発生する。絶縁管２２の内径は絶縁管１１のそれより大きいので、誘導プラズマ１８は半径方向に大きく広がった誘導プラズマ１９に成長する。なお、シースガス６０はらせん状のスペーサ６０Ｂを介して流れ出るので、シースガス６の流れと同様に絶縁管２２の内壁面に沿ってらせん状に流れている。このシースガス６０によって、誘導プラズマ１９が絶縁管２２に直接触れないようにしている。上述のように、誘導プラズマ１８は誘導プラズマ１９の点弧源となっている。すなわち、第２コイル１５に流される交番電流の周波数は５００ｋHz以下である非ラジオ周波数領域にあるので、誘導プラズマ１９はそれ単独では点弧しない。図６の構成にしておけば、上部の絶縁管１１の内径ｄを必ずしも５０ないし６０ｍｍ以下とする必要はない。誘導プラズマ１８は点弧するだけでよく、その内部の温度分布は均一でなくてもよい。プラズマ１８が下方に流れ誘導プラズマ１９となったときに、第２コイル１５による誘導電流によって全体が均一に加熱される。例えば、絶縁管１１の内径ｄを１００ｍｍ、絶縁管２２の内径Ｄを３００ｍｍに構成しても、直径が数１００ｍｍでかつ内部まで温度が均一な誘導プラズマを形成することができる。その理由は第１コイル１によって形成される誘導電流はＭHzオーダ以上の高周波なので、表皮効果により誘導プラズマ１８の表面側だけを主として流れる。一方、第２コイル１５によって形成される誘導電流は５００ｋHz以下と低周波になるので、その表皮効果が薄れ誘導プラズマ１９の内部まで誘導電流が流れやすくなる。そのために、誘導プラズマ１９は内部まで温度が均一になる。交流電源１４としては、数ｋHzから数百Hzという低周波数のものを用いてもよい。交流電源１４の周波数が低周波側になるに従って表皮効果が薄れ、プラズマ１９の温度がより均一になる。したがって、図５の従来の装置における絶縁管１３の内径ｄは５０〜６０ｍｍが限度であったのが、図６の装置では絶縁管２２の内径Ｄを数１００ｍｍに拡大して構成しても、均一な誘導プラズマ１９を得ることができる。図６の装置によって数１００ｍｍの直径の誘導プラズマを形成させても、全体の温度が均一なのでプラズマ処理を広い面積で実施することができ、プラズマ処理の効率が大幅に向上する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来の装置は、高周波電源が必要であるという問題があった。
高周波電源としては、その周波数が少なくとも１ＭHzオーダ以上、好ましくは数ＭHzから数１０ＭHzのラジオ周波数領域のものでないと、プラズマシードガスが点弧しない。しかも、その出力容量としても数１０ｋＷ以上のものが必要であった。周波数が高くかつ容量も大きくなると、その発生熱量も増加するので設備も大型化しかつ高価なものになってくる。
【００１２】
この発明の目的は、誘導プラズマの点弧源として高周波電源を用いなくても済むようにすることにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明によれば、絶縁管の軸方向の一方端に設けたプラズマトーチ内にシードガスを供給し、前記プラズマトーチの電極対間に直流電圧を印加することにより前記シードガスを予めプラズマ化し、前記プラズマ化したシードガスよりなるプラズマジェットを前記プラズマトーチから前記絶縁管の内部へ射出するとともにキャリアガスを前記絶縁管の内部に供給し、前記絶縁管内において前記プラズマジェットを点弧源とするとともに前記絶縁管の外周に巻回されたコイルに周波数が５００ｋHz以下の交番電流を流して形成した磁界によって前記絶縁管内に誘導電流を誘起させることにより誘導プラズマを発生させ、この誘導プラズマが発生した後に前記プラズマジェットを消弧させることとするとよい。
【００１４】
また、上記の方法を実施する誘導プラズマの発生装置として、絶縁管と、この絶縁管の軸方向の一方端に設けられたプラズマトーチと、このプラズマトーチ内にシードガスを供給するシードガス供給手段と、前記絶縁管の内部にキャリアガスを供給するキャリアガス供給手段と、前記絶縁管の外周に巻回されたコイルと、このコイルに接続され周波数が５００ｋHz以下の交番電流を出力する交流電源とにより構成され、前記プラズマトーチが、その間隙にシードガスが吹き込まれる電極対と、この電極対に並列接続された直流電源と、直流電圧の印加によってプラズマ化した電極間のシードガスよりなるプラズマジェットを前記絶縁管の内部に向けて射出するノズルと、前記電極対と前記直流電源との間に介装されるとともに前記誘導プラズマが発生した後に遮断されてなるスイッチとを備えたものとするとよい。
【００１５】
かかる構成において、プラズマトーチが複数配されてなるものとしてもよい。
【００１６】
【作用】
この発明の構成によれば、絶縁管の軸方向の一方端にプラズマトーチを設け、このプラズマトーチのノズルから直流電圧の印加によってプラズマ化したプラズマシードガスを絶縁管の内部に向けて射出する。このプラズマ化したシードガスが誘導プラズマの点弧源となり、周波数がＭHzオーダ以上の高周波電源は必要なくなり、かつ直流電源の出力容量も１ｋＷ程度のものでよい。したがって、設備も小型かつ安価なものになる。
【００１７】
かかる構成において、プラズマトーチが複数配される。プラズマトーチのノズルを絶縁管の端面に満遍なく一様に配しておけば、絶縁管の内径を大きくしても誘導プラズマが点弧しやすくなり、直径がどんなに大きい誘導プラズマでも形成することができる。
【００１８】
【実施例】
以下、この発明を実施例に基づいて説明する。図１は、この発明の実施例にかかるプラズマ発生装置の構成を示す断面図である。プラズマトーチ１００が陰電極１０１（例えば、タングステンや銅一コンスタンタン）および陽電極１０２（例えば、銅や黄銅）よりなる電極対１０３と、この電極対１０３にスイッチ１１１を介して並列接続された直流電源１０４と高電圧パルス電源１０５とにより構成されている。陽電極１０２は容器を形成し、絶縁体１０６を介して陰電極１０１を支持している。また、陽電極１０２の絶縁管２２側は横穴８０Ａ，６０Ａを形成するとともにプラズマジェット１０７を射出するノズル１０８を形成する穴を備えている。さらに、陽電極１０２には、シードガス７が吹き込まれる吹き込み穴１１０が設けられている。その他の構成は、図６に説明された従来の構成と同じである。同じ部分には、同一参照符号を付けることにより詳細な説明を繰り返すことは省略する。
【００１９】
図１において、シードガス７を吹き込み穴１１０から陽電極１０２の内部へ吹き込み、ノズル１０８から絶縁管２２の内部へシードガス７を吹き出させる。シードガス７の流量としては、毎分１０〜３０リットル程度でよい。その状態でスイッチ１１１を投入し電極対１０３に電圧を印加する。高電圧パルス電源１０５からの高電圧パルスによって陰電極１０１の先端部と陽電極１０２のノズル１０８付近との間にあるシードガス７を絶縁破壊させ、シードガス７をプラズマ状態にする。ここで電極対１０３の電極間隔を例えば１ｍｍとした場合、前記高電圧パルスの波周値は最低１０００Ｖ程度であればよい。また、シードガス７の圧力は、プラズマ発生の最初の段階では、印加電圧が直流でも放電しやすい圧力、すなわち１００〜２００Ｐａの圧力まで減圧している。高電圧パルスが消えた後でも、直流電源１０４による直流電圧が電極対１０３に印加されているので、シードガス７のプラズマ状態は維持される。ここで、高電圧パルス印加により一旦プラズマが発生した後シードガス７のプラズマ状態を維持するために必要な直流印加電圧は、電極対１０３の電極間隔を例えば１ｍｍとした場合、最低２０Ｖ程度であればよい。吹き込み穴１１０からは、シードガス７が継続して吹き込まれるのでノズル１０８からプラズマ化したシードガス７の射出体であるプラズマジェット１０７が絶縁管２２の軸中心付近を下に伸びてくる。
【００２０】
図２は、図１のプラズマジェット１０７が点弧源となって誘導プラズマ１１２が形成された状態を示す断面図である。絶縁管２２の内部にプラズマ状態のプラズマジェットが流れ込んでくるので、絶縁管２２の外周に配されるとともに交流電源１４（例えば、４０ないし５０ｋＷ以上）が接続された第２コイル１５による磁界形成によって誘導電流が絶縁管２２内に誘起される。これによって、誘導プラズマ１１２が発生する。絶縁管２２の内径（例えば、１００ｍｍ以上）は絶縁管１１のそれより大きいので、プラズマジェットはキャリアガス８０とともに半径方向に大きく広がった誘導プラズマ１１２に成長する。
【００２１】
なお、図１の装置による誘導プラズマ発生の実験では、直径が１００ｍｍでかつ内部まで温度が均一な誘導プラズマを形成することができた。実験条件は次の通りである。
絶縁管の内径ａ＝１００ｍｍ
誘導電流源の周波数ｆ＝４２ｋHz
また、上記実験での誘導プラズマの半径方向の温度分布は、１０、０００Ｋ±５００Ｋとほぼ一定であった。
【００２２】
以上のように本発明による誘導プラズマ発生装置において、プラズマの加熱・維持のための誘導電流源として、従来のラジオ周波数領域の高周波電源の代わりに５００ｋHz以下の低周波電源を用いることにより、高周波電源を使用した場合に実用可能な誘導プラズマの直径の限界５０〜６０ｍｍをはるかに越える直径の誘導プラズマが実用可能となることが実験で確認された。
【００２３】
上述のように、図１のプラズマジェット１０７は誘導プラズマ１１２の点弧源となっている。すなわち、第２コイル１５に流される交番電流の周波数は５００ｋHz以下である非ラジオ周波数領域にあるので、誘導プラズマ１１２はそれ単独では点弧しない。図１の構成にすることによって、ＭHzオーダ以上の高周波電源が必要なくなった。また、プラズマ発生の最初の段階で陰電極１０１の先端部と陽電極１０２のノズル１０８付近との間にあるシードガス７を絶縁破壊させ、シードガス７をプラズマ状態にするための高電圧は、高電圧パルス電源１０５の方から印加するようにしているので、高電圧の直流電源は不要であり、直流電源１０４は３０ないし５０Ｖ，３０Ａ、すなわち、１ｋＷ程度の小容量のものでよい。しかも、誘導プラズマ１１２の点弧後は、スイッチ１１１を遮断しても誘導プラズマ１１２は継続する。そのため、直流電源１０４および高圧パルス電源１０５は誘導プラズマ１１２の点弧時だけに必要なものである。さらに、プラズマトーチ１００は、従来の装置のように第１コイルやその冷却水も不要であり、非常に簡素な装置であるために安価である。
【００２４】
高周波電源を用いないで誘導プラズマを点弧させる他の方法として、実開平１−１６８９４６号公報に絶縁管２２の軸方向の両端に高電圧を印加し、絶縁管２２の内部で発生する火花放電を点弧源とする方法が記載されている。図１のプラズマトーチ１００による方法も高電圧パルス電源１０５が用いられているが、高電圧を絶縁管２２の軸方向の両端に印加するのではなく、プラズマトーチ１００内の電極対１０３に印加する点が全く異なっている。そのために、プラズマトーチ１００内の電極対１０３のギャップ長を予め小さく設定しておけば、それ程高い高電圧は必要ない。すなわち、高電圧パルス電源１０５の発生電圧は絶縁管２２の大きさに関係せず、プラズマジェット１０７を点弧させるための最低限の大きさでよい。絶縁管２２内のプラズマジェット１０７は絶縁管２２の軸方向に長い方が誘導プラズマ１１２（図２）が点弧しやすい。このプラズマジェット１０７の長さは吹き込み穴１１０からのシードガス７の吹き込み圧力を変えることによって簡単に調整することができる。なお、図１において、高電圧パルス電源１０５は必ずしもなくてもよい。直流電源１０４の出力電圧を一時的に昇圧させ、電極対１０３を絶縁破壊させた後に直流電圧を下げ、プラズマジェット１０７が安定する電圧に直流電源１０４を設定してもよい。
【００２５】
なお、シードガス７，シースガス６０およびキャリアガス８０は、いずれもＡｒが一般的であるが、その他に、ＨｅやＮｅなどの希ガスでもよい。シースガス６０は、シードガス７と混ざるので同じ種類のガスが良い。また、キャリアガス８０もシースガス６０やシードガス７と混ざるので同じ種類のガスが良い。
図３は、この発明の異なる実施例にかかる誘導プラズマ発生装置の構成を示す断面図である。プラズマトーチ１００Ａが陽電極１０２Ａの内部に絶縁体１０６Ａを介して配された複数の陰電極１０１Ａを備え、各陰電極１０１Ａと陽電極１０２Ａとがそれぞれ電極対１０３Ａを形成している。各電極対１０３Ａにはスイッチ１１１Ａを介してそれぞれ直流電源１０４Ａと高電圧パルス電源１０５Ａが並列接続されている。陽電極１０２Ａには各陰電極１０１Ａの下部先端部との対向部にノズル１０８Ａが形成されている。プラズマトーチ１００Ａの各ノズル１０８Ａからは、それぞれプラズマジェット１０７Ａが同一の絶縁管２２内部に射出されている。その他は図１の構成と同じである。
【００２６】
図４は、図３のプラズマジェット１０７Ａが点弧源となって誘導プラズマ１１２Ａが形成された状態を示す断面図である。プラズマジェット１０７Ａが誘導プラズマ１１２Ａに成長するメカニズムは、図２において１本のプラズマジェット１０７について説明されたことと全く同様である。
図３において、同一の絶縁管２２内に複数のプラズマジェット１０７Ａを射出させるようにしたので、絶縁管２２の直径を極端に大きくして、大きい直径の誘導プラズマ１１２Ａを形成したい場合には非常に有効である。絶縁管２２の内径が広い場合に、１本のプラズマジェット１０７Ａでも点弧は可能であるが、複数のプラズマジェット１０７Ａを絶縁管２２の端面に満遍なく配した方が点弧しやすくなる。この構成により絶縁管２２の内径が大きくても確実に誘導プラズマ１１２Ａが点弧されるようになる。さらに、プラズマジェット１０７Ａの射出後、誘導プラズマ１１２Ａが形成されるまでの時間も短かくなる。例えば、我々は、プラズマジェットを２本とすると、プラズマジェットが１本のときよりも、プラズマジェットの射出後、誘導プラズマが形成されるまでの時間を半減できることを実験で確認した。誘導プラズマ１１２Ａが点弧するまでは流したシードガス７やシースガス６０やキャリアガス８０が無駄になるが、この装置によって、それらのガス量も節約できる。なお、図３のプラズマトーチ１００Ａは、陽電極１０２Ａを共通にして２個のプラズマトーチとして構成されたものである。プラズマトーチの数は、その絶縁管の内径に応じて一般に複数設置するとよい。この構成によって、直径がどんな大きさの誘導プラズマでも形成することができ、材料の広い範囲の成膜やエッチング処理を一度に行うことができる。
【００２７】
なお、本装置のプラズマジェットには、電極対から発生する不純物が多少含まれるが、直流電流の必要容量が小さいのでその発生不純物は非常に少ない。また、誘導プラズマ形成後、材料処理の間はプラズマジェットを消弧させておくので、誘導プラズマ中には電極対からの不純物は全くなくなる。そのために、本装置は実用上不純物発生による支障は全く生じない。
【００２８】
また、図３、図４の装置では、高圧パルス電源１０５Ａ、直流電源１０４Ａ、スイッチ１１１Ａは、各陰電極１０１Ａに対して別々になっているが、共通に一つの高圧パルス電源１０５Ａ、直流電源１０４Ａ、スイッチ１１１Ａで構成してもよい。
【００２９】
【発明の効果】
この発明は前述のように、誘導プラズマの点弧源としてプラズマジェットを射出するプラズマトーチを絶縁管の一方端に配した。これにより、ラジオ周波数領域の高周波電源が不用になり、設備が小型化するとともに安価なものになった。また、プラズマの加熱・維持のための誘導電流源として、ラジオ周波数領域の高周波電源の代りに、５００ｋHz以下の電源を用いるようにした。これにより、高周波電源を使用した場合における、周囲の金属が誘導加熱されることによる温度上昇が生じ、かつ外部機器へのノイズ誘導により電源制御や、電流・電圧、プラズマ温度計測がしにくいという、電源周波数が高周波領域であることによる障害を軽減することができる。
【００３０】
かかる構成において、プラズマトーチを複数配する。これにより、誘導プラズマが点弧しやすくなり、直径がどんなに大きい誘導プラズマでも形成することができる。そのために、材料の広い範囲の表面処理が一度に出来、処理工程の能率を高めることができる。また、誘導プラズマの点弧時間が短いので、シースガスやシードガスやキャリアガスなどの無駄も省くことができるという経済的効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例にかかる誘導プラズマ発生装置の構成を示す断面図
【図２】図１のプラズマジェットが点弧源となって誘導プラズマが形成された状態を示す断面図
【図３】この発明の異なる実施例にかかる誘導プラズマ発生装置の構成を示す断面図
【図４】図３のプラズマジェットが点弧源となって誘導プラズマが形成された状態を示す断面図
【図５】従来の誘導プラズマ発生装置の構成を示す断面図
【図６】従来の異なる誘導プラズマ発生装置の構成を示す断面図
【符号の説明】
２２：絶縁管、１００，１００Ａ：プラズマトーチ、１５：第２コイル、１４：交流電源、７：シードガス、１０３，１０３Ａ：電極対、１０４：直流電源、１０７，１０７Ａ：プラズマジェット、１０１，１０１Ａ：陰電極、１０２，１０２Ａ：陽電極、１０５，１０５Ａ：高電圧パルス電源、１１１，１１１Ａ：スイッチ

Claims

絶縁管の軸方向の一方端に設けたプラズマトーチ内にシードガスを供給し、前記プラズマトーチの電極対間に直流電圧を印加することにより前記シードガスを予めプラズマ化し、前記プラズマ化したシードガスよりなるプラズマジェットを前記プラズマトーチから前記絶縁管の内部へ射出するとともにキャリアガスを前記絶縁管の内部に供給し、前記絶縁管内において前記プラズマジェットを点弧源とするとともに前記絶縁管の外周に巻回されたコイルに周波数が５００ｋHz以下の交番電流を流して形成した磁界によって前記絶縁管内に誘導電流を誘起させることにより誘導プラズマを発生させ、この誘導プラズマが発生した後に前記プラズマジェットを消弧させることを特徴とする誘導プラズマの発生方法。
請求項１に記載の誘導プラズマの発生方法を実施するものであって、絶縁管と、この絶縁管の軸方向の一方端に設けられたプラズマトーチと、このプラズマトーチ内にシードガスを供給するシードガス供給手段と、前記絶縁管の内部にキャリアガスを供給するキャリアガス供給手段と、前記絶縁管の外周に巻回されたコイルと、このコイルに接続され周波数が５００ｋHz以下の交番電流を出力する交流電源とにより構成され、前記プラズマトーチが、その間隙にシードガスが吹き込まれる電極対と、この電極対に並列接続された直流電源と、直流電圧の印加によってプラズマ化した電極間のシードガスよりなるプラズマジェットを前記絶縁管の内部に向けて射出するノズルと、前記電極対と前記直流電源との間に介装されるとともに前記誘導プラズマが発生した後に遮断されてなるスイッチとを備えたことを特徴とする誘導プラズマの発生装置。
請求項２に記載の誘導プラズマの発生装置において、プラズマトーチが複数配されてなることを特徴とする誘導プラズマの発生装置。