JP4317451B2 - 固体電源のためのマルチコイル型誘導プラズマトーチ - Google Patents
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Description
250-300kc/s”と題する Nature, Vol. 211, No. 5051, p. 841における文献には、二重コイルシステムの使用が開示されており、この二重コイルシステムは、
−プラズマを点火するためにあるいはプラズマ生成を開始させるためにMHz領域で動作する高周波コイルと、
−低周波数で動作する第2の『動作』コイルと、
を備えている。
I.J. Floyd 氏および J.C. Lewis 氏による"Radio-frequencyinduced gas plasma at 250-300kc/s"と題する Nature, Vol. 211, No. 5051, p. 841
−第1電源の高周波数出力に対して接続されることによって、軸方向チャンバに供給された少なくとも1つのガス状物質に対して誘導的にエネルギーを印加し得るものとされた、第1誘導コイルと、
−この第1誘導コイルとトーチボディの先端部との間に配置されるとともに、各々が端子を有しているような、複数の第2誘導コイルと、
を備えている。
−複数の第2誘導コイルの入力インピーダンスと第2電源の出力インピーダンスとを実質的に整合させることができるとともに、
−軸方向チャンバに供給された少なくとも1つのガス状物質に対して誘導的にエネルギーを印加することができる。
−aは、定数(4.0×10−6)であり、
−NCは、コイルのターン数であり、
−dCは、コイルの内径であり、
−dnは、プラズマまたは負荷の直径であり、
−eは、(dC−dn)/2であり、
−ZCは、コイル長さである。
3 基端部
4 第1誘導コイル
5 先端部
7 端子
9 端子
11 端子
12 第2誘導コイル
13 端子
14 第3誘導コイル
15 端子
16 第4誘導コイル
17 端子
19 冷却水(冷却流体)
25 端子
27 端子
30 ガス供給ヘッド
32 中間介在チューブ
36 円筒形キャビティ
37 冷却水(冷却流体)
39 プラズマ制限チューブ
40 注入プローブ
45 薄い環状チャンバ
47 冷却水(冷却流体)
48 発振電源(第1電源)
50 固体電源(第2電源)
51 第1端子
53 第2端子
62 相互接続回路
70 軸方向チャンバ
72 誘導結合プラズマ
100 マルチコイル型誘導プラズマトーチ
Claims (12)
- 誘導プラズマトーチであって、
基端部と先端部とを有しているとともに、内部に高温プラズマが形成される軸方向チャンバを包含した、チューブ状トーチボディと;
このチューブ状トーチボディの基端部に取り付けられているとともに、前記軸方向チャンバ内へと少なくとも1つのガス状物質を供給するための、ガス供給ヘッドと;
前記チューブ状トーチボディの前記基端部と前記先端部との間において前記チューブ状トーチボディに対して全体的に同軸的であるようにして前記チューブ状トーチボディに対して取り付けられた一連をなす複数の誘導コイルであるとともに、
−前記誘導プラズマトーチの動作時には、第1電源の高周波数出力に対して接続されることによって、前記軸方向チャンバに供給された前記少なくとも1つのガス状物質に対して誘導的にエネルギーを印加し得るものとされた、第1誘導コイルと、
−この第1誘導コイルと前記チューブ状トーチボディの前記先端部との間に配置されるとともに、各々が端子を有しているような、複数の第2誘導コイルと、
を備えている、一連をなす複数の誘導コイルと;
前記誘導プラズマトーチの動作時には、(a)第2電源の低周波数出力に関する第1端子および第2端子と、(b)前記複数の第2誘導コイルの前記複数の端子と、の間に介在することによって、前記第2電源の前記第1端子と前記第2端子との間において、前記複数の第2誘導コイルを直列的におよび/または並列的に接続し得るものとされた、相互接続回路であって、このような前記複数の第2誘導コイルの直列的および/または並列的な接続を行うことによって、
−前記複数の第2誘導コイルの入力インピーダンスと前記第2電源の出力インピーダンスとを実質的に整合させることができるとともに、
−前記軸方向チャンバに供給された前記少なくとも1つのガス状物質に対して誘導的にエネルギーを印加することができる、相互接続回路と;
を具備していることを特徴とする誘導プラズマトーチ。 - 請求項1記載の誘導プラズマトーチにおいて、
前記第1誘導コイルに対して接続された前記高周波数出力を有した前記第1電源と;
前記低周波数出力を有するとともに、前記第1端子および前記第2端子を有した、前記第2電源と;
(a)前記第2電源の前記低周波数出力に関する前記第1端子および前記第2端子と、(b)前記複数の第2誘導コイルの前記複数の端子と、の間に介在することによって、前記第2電源の前記第1端子と前記第2端子との間において、前記複数の第2誘導コイルを直列的におよび/または並列的に接続し得るものとされた、前記相互接続回路と;
を具備していることを特徴とする誘導プラズマトーチ。 - 請求項1または2記載の誘導プラズマトーチにおいて、
前記チューブ状トーチボディが、第1直径とされた円筒形内表面を有し、
前記誘導プラズマトーチが、さらに、(a)熱伝導度の大きな材料から形成されており、(b)内部に高温プラズマが制限される前記軸方向チャンバを規定し、(c)前記第1直径よりもわずかに小さな第2直径を有した円筒形外表面を有した、プラズマ制限チューブを具備し、
このプラズマ制限チューブが、前記チューブ状トーチボディ内に取り付けられ、
前記チューブ状トーチボディの前記円筒形内表面と、前記プラズマ制限チューブの前記円筒形外表面とが、互いに同軸的とされていて、これら内表面と外表面との間に、一様厚さを有した薄い環状チャンバが形成され、これにより、この薄い環状チャンバ内においては、冷却流体の高速流通が可能とされ、
前記プラズマ制限チューブの構成材料の熱伝導度が大きいことと、冷却流体の流速が大きいことと、の双方によって、プラズマによる高温によって加熱された前記プラズマ制限チューブの熱を、冷却流体へと効率的に伝達することができ、これにより、前記プラズマ制限チューブの冷却を効率的に行い得るようになっていることを特徴とする誘導プラズマトーチ。 - 請求項3記載の誘導プラズマトーチにおいて、
さらに、前記薄い環状チャンバに対して接続され、この薄い環状チャンバ内における前記冷却流体の前記高速流通を確立し得る、冷却流体供給源を具備していることを特徴とする誘導プラズマトーチ。 - 請求項1,2,3,または,4記載の誘導プラズマトーチにおいて、
前記第2電源が、固体電源とされていることを特徴とする誘導プラズマトーチ。 - 請求項1,2,3,または,4記載の誘導プラズマトーチにおいて、
前記第1電源が、チューブタイプの発振電源とされ、
前記第2電源が、固体電源とされていることを特徴とする誘導プラズマトーチ。 - 請求項1,2,3,または,4記載の誘導プラズマトーチにおいて、
前記第2誘導コイルが、前記相互接続回路を介して、前記第2電源の前記低周波数出力に関する前記第1端子および前記第2端子の間において、並列的に接続されていることを特徴とする誘導プラズマトーチ。 - 請求項1,2,3,または,4記載の誘導プラズマトーチにおいて、
前記第2誘導コイルが、前記相互接続回路を介して、前記第2電源の前記低周波数出力に関する前記第1端子および前記第2端子の間において、直列的に接続されていることを特徴とする誘導プラズマトーチ。 - 請求項1,2,3,または,4記載の誘導プラズマトーチにおいて、
前記第2誘導コイルが、前記相互接続回路を介して、前記第2電源の前記低周波数出力に関する前記第1端子および前記第2端子の間において、直列接続と並列接続とを併用して接続されていることを特徴とする誘導プラズマトーチ。 - 請求項1,2,3,または,4記載の誘導プラズマトーチにおいて、
前記第1誘導コイルおよび前記第2誘導コイルが、前記チューブ状トーチボディ内に埋設されていることを特徴とする誘導プラズマトーチ。 - 請求項1,2,3,または,4記載の誘導プラズマトーチにおいて、
前記複数の第2誘導コイルが、螺旋的に連接されていることを特徴とする誘導プラズマトーチ。 - 請求項1,2,3,または,4記載の誘導プラズマトーチにおいて、
前記複数の第2誘導コイルが、前記第1誘導コイルと前記チューブ状トーチボディの前記先端部との間において、一連をなす複数の誘導コイルを形成していることを特徴とする誘導プラズマトーチ。
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