JP4406511B2 - プラズマ発生器 - Google Patents
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Description
本発明は、特にセンサとして動作する際の微細製造チップ構造プラズマ発生器、およびそれを組み入れた測定システムに係わる。
【0002】
近年微細製造チップ構造分離システム、特にガスクロマトグラフィー、液クロマトグラフィーおよび毛細管電気分離システムが開発されてきている。
【0003】
本発明の目的は近年開発されているチップ構造分離システムと統合可能な微細製造チップ構造プラズマ発生器を提供することである。センサーとして動作するこの様なプラズマ発生器と分離システムを組み合わせると、特に小型化からの利益が得られる非常に強力な機器が実現される。これらの利益としては携帯性、低電力消費、試薬消費量の大幅な削減、特に分析時間短縮による分析性能の改善、より高い出力とピコリットル範囲での流体体積の再現性の高い処理、および並列処理と大量生産の可能性などが含まれる。
【0004】
従って、本発明は微細製造プラズマ発生器を提供し、これは:基板チップ;基板チップで定義され、そこを通して使用される分析物が供給される1つの入力ポート、1つの出力ポートおよび使用されるプラズマが発生されるプラズマ発生領域とを含むチャンバー;プラズマ発生領域内でプラズマをそれらの間に発生される際に使用される電圧が供給される第1および第2電極とを含む。
【0005】
1つの実施例においてプラズマ発生器はガス放電プラズマ発生器である。
【0006】
別の実施例においてプラズマ発生器は、火炎プラズマ発生器である。
【0007】
ガス放電によるプラズマ発生の方が火炎を使用するより優れているが、それは運転パラメータがより簡単に制御できるからである。
【0008】
好適に入力ポートは、第1および第2電極の間に配置されている。
【0009】
1つの実施例において出力ポートは、第1および第2電極の1つに配置されている。
【0010】
好適に、チャンバーは第1および第2ポートを含み、その各々は第1および第2電極のそれぞれ1つに配置されている。
【0011】
別の実施例において出力ポートは、第1および第2電極の間に配置されている。
【0012】
好適に出力ポートは、入力ポートと第1および第2電極の1つとの間に配置されている。
【0013】
更に好適に、チャンバーは第1および第2出力ポートを含み、各々は入力ポートと第1および第2電極のそれぞれ1つとの間に配置されている。
【0014】
好適に、チャンバーは更に入力ポートを含み、そこを通して使用される反応物質が供給される。
【0015】
好適に別の入力ポートが第1および第2電極との間に配置されている。
【0016】
更に好適に、1つの出力ポートが更に別の入力ポートと第1および第2電極の1つとの間に配置されている。
【0017】
好適に、チャンバーは第2の更に別の入力ポートを含み、それを通して使用される動作媒体が供給される。
【0018】
更に好適に、チャンバーは第2および第3の更に別の入力ポートを含み、それを通して使用される動作媒体が供給される。
【0019】
未だ更に好適には、第2および第3の更に別の入力ポートが第1および第2電極のそれぞれ1つに配置されている。
【0020】
好適にプラズマ発生領域は細長い領域を含む。
【0021】
更に好適に、プラズマ発生領域は細長い線形領域を含む。
【0022】
1つの実施例において第1および第2電極は、プラズマ発生領域の長軸上に配置されている。
【0023】
別の実施例において、第1および第2電極はプラズマ発生領域の長軸からずらして配列されている。
【0024】
好適に第1および第2電極は互いに対向するように配列されている。
【0025】
好適に第1および第2電極は、互いにほぼ平行になるように配列されたほぼ平板な構成要素を含む。
【0026】
1つの実施例において、第1および第2電極は固体電極を含む。
【0027】
好適に第1および第2電極の少なくとも1つは中空電極である。
【0028】
別の1つの実施例において、第1および第2電極の少なくとも1つは液体電極を含む。
【0029】
好適に第1および第2電極は液体電極を含む。
【0030】
好適にプラズマ発生器は更に、プラズマ発生領域と光学的に接続されている少なくとも1つの集光レンズを含む。
【0031】
好適に少なくとも1つのレンズが基板チップで定められている。
【0032】
好適にプラズマ発生器は更に、プラズマで使用される放射光を検出場所へ反射するためのプラズマ発生領域に接する反射面を含む。
【0033】
1つの実施例において、検出場所はプラズマ発生領域内にある。
【0034】
好適にプラズマ発生器は更に、プラズマ発生領域と光学的に接続された少なくとも1つの光検出器を含む。
【0035】
1つの実施例において少なくとも1つの光検出器は光ダイオードを含む。
【0036】
好適にプラズマ発生器はプラズマ発生領域と光学的に接続された複数の光検出器を含む。
【0037】
好適に各々の光検出器は、予め定められた波長または波長範囲の光に感度を有する。
【0038】
好適にプラズマ発生器は更に、プラズマ発生領域と光学的に接続され、光検出器と光学的結合手段を提供するための光学ガイドを含む。
【0039】
好適にプラズマ発生器は更に、第1および第2電極から距離を置いてプラズマ発生領域内の1つの場所と電気接続を行うように配置された、少なくとも1つの補助電極を含む。
【0040】
更に好適にプラズマ発生器は、プラズマ発生領域内の離れた複数の場所と電気的接続を行うように配置された複数の補助電極を含む。
【0041】
好適にプラズマ発生領域は基板チップで囲われている。
【0042】
好適にプラズマ発生領域の体積は、1ミリリットル以下である。
【0043】
更に好適にプラズマ発生領域の体積は、100マイクロリットル以下である。
【0044】
更に好適にプラズマ発生領域の体積は、10マイクロリットル以下である。
【0045】
また更に好適にプラズマ発生領域の体積は、450ナノリットル以下である。
【0046】
また更に好適にプラズマ発生領域の体積は、50ナノリットル以下である。
【0047】
1つの実施例においてチャンバーは、準大気圧(大気中より低い圧力)で動作するような形状そして/または寸法である。
【0048】
別の実施例においてチャンバーは、大気圧以上で動作するような形状そして/または寸法である。
【0049】
好適にプラズマ発生器は、複数のチャンバーと各々のチャンバー内にプラズマを発生させるための複数の第1および第2電極とを含み、各々のチャンバーの出力ポートはチャンバーが並列配列となるように互いに結合されている。
【0050】
好適に基板チップは、複数の平面基板を多重層構造として含む。
【0051】
1つの実施例において平面基板の1つは、チャンバーを定める1つの空洞を含む。
【0052】
別の実施例において複数の平面基板の各々がチャンバーを定める1つの空洞を含む。
【0053】
好適な実施例においてプラズマ発生器は、センサとして動作する。
【0054】
本発明はまた上記のプラズマ発生器を組み入れた測定システムにも拡張される。
【0055】
本発明はまたプラズマ発生方法も提供し、これは:プラズマ発生領域、プラズマ発生領域内でプラズマを発生させるためにその両端に電圧が掛けられる第1および第2電極を含むチャンバーを定める基板チップを含むプラズマ発生器を用意し;検体と動作媒体とをチャンバーに供給し;プラズマ発生領域内でプラズマをそれらの間に発生させるために第1および第2電極に電圧を印加する、以上のステップを含む。
【0056】
1つの実施例において第1および第2電極は、固体電極を含む。
【0057】
別の実施例において第1および第2電極の少なくとも1つは、液体電極を含む。
【0058】
好適に第1および第2電極は、液体電極を含む。
【0059】
1つの実施例において検体は、ガスまたは蒸気である。
【0060】
別の実施例において、検体は液体で供給され、チャンバーに導入されると気化する。
【0061】
1つの実施例において動作媒体は、ガスまたは蒸気である。
【0062】
別の実施例において、動作媒体は液体として供給され、これはチャンバーに導入されると気化する。
【0063】
更に別の実施例において、検体および動作媒体は共に1種類の液体として供給され、これはチャンバーに導入されると気化する。
【0064】
更に別の実施例において、動作媒体は液体として供給され、これは陰極となりプラズマ発生領域内に気化する。
【0065】
更に別の実施例において、検体および動作媒体は共に1種類の液体として供給され、これは陰極となりプラズマ発生領域内に気化する。
【0066】
好適に陽極は凝縮された液体で提供される。
【0067】
1つの実施例においてプラズマ発生器は、ガス放電プラズマ発生器である。
【0068】
別の実施例において、プラズマ発生器は火炎プラズマ発生器であり、動作媒体は燃料であってこれは第1および第2電極間に電圧が適用されると引火される。
【0069】
好適に、動作媒体は、第1および第2燃料成分を含む。
【0070】
基板チップとして使用するのに適した材料は、ダイアモンド、ガラス、水晶、サファイア、珪素、重合物およびセラミックスを含む。
【0071】
本発明の好適な実施例を以下に添付図を参照して、単なる例に基づいて説明する。
【0072】
図1は、本発明の第1の実施例に基づき基板チップ2として製造された微細製造プラズマ発生器1を図示する。
【0073】
チップ2は、プラズマ発生領域4、本実施例では細長い線形領域、を定めこの中で使用されるプラズマが発生されるチャンバー3と、プラズマ発生領域4のそれぞれの端部に第1および第2電極ハウジング領域6,8とを含む。
【0074】
チャンバー3は、プラズマ発生領域4の長さ方向に沿って中間点に配置されている第1ポート10、第1ポート10に隣接してその両側に配置されている第2および第3ポート12,14、電極ハウジング領域6,8のそれぞれの1つに配置されている第4および第5ポート16,18を含む。
【0075】
チップ2は更に、ポート21を含みチャンバー3の第1ポート10と流体接続経路を提供する第1チャンネル20と、ポート23を含みチャンバー3の第2および第3ポート12,14と流体接続通路を提供する第2チャンネル22と、ポート25を含みチャンバー3の第4および第5ポート16,18と流体接続通路を提供する第3チャンネル24とを含む。
【0076】
チップ2は更に第1および第2導電性電極部材26,28を含み、電極部材26,28の各々は電極ハウジング領域6,8のそれぞれ1つの中に配置された1つの電極30,32、外部電源への接続手段を提供するための接点パッド34,36、および電極30,32と接点パッド34,36とを接続するための導線38,40を含む。電極部材26,28にとって適当な材料は、金およびタングステンである。
【0077】
本実施例において電極30,32は、電極ハウジング領域6、8内の線形プラズマ発生領域4の対向する端部に配置されている。しかしながら理解されるように、電極30,32はそれらの間にプラズマを発生させることが可能である任意の構造が可能である。1つの実施例において、図2に示されるように電極30,32は、プラズマ発生領域4を定めるチャンバー3の一方向に沿って延びる対向する細長い構成要素とすることが可能である。
【0078】
更に、本実施例において電極30,32は、それぞれの電極ハウジング領域6,8の1つの表面を覆うように広がるほぼ平板な構成要素である。図3に示されるように別の修正変更例において、電極30,32、特に陰極として動作する電極は中空である。この修正変更されたチップ2では、電極30,32は、各々電極ハウジング領域6,8の全ての表面をほぼ覆う導電層で定められる。この点に関して、中空電極30,32は、電極材料を例えば平面電極要素からスパッタリングで再配分する結果として好適に開発することが出来る。
【0079】
この実施例においてプラズマ発生器1は、パルス型または連続の直流高電圧を電極30,32間に供給して駆動されるように構成される。好適な実施例において、誘導またはピエゾ電気電圧変換器がプラズマ発生器1を駆動するために必要な非常に小さな平均電流を比較的高い電圧で供給する電源として使用されている。理解されるように、その様な電圧変換器は、高電圧電源と高インピーダンス抵抗器で構成された従来型電源よりも非常にコンパクトである。
【0080】
更に好適な実施例において、高インピーダンス抵抗器は電極部材26,28に含まれていて、プラズマの負差分インピーダンスを相殺して安定な直流動作を提供している。特に好適な実施例において、高インピーダンス抵抗器が電極30,32に寄生キャパシタンスを最小とするように、出来るだけ近接して配置されていて、これによって直流電流の安定度を強化している。
【0081】
チップ2は2枚の平面基板、この実施例では薄板ガラスで構成されている、から製造される。第1ステップにおいて、1枚の板がHF湿式エッチングでチャンバー3および第1、第2および第3チャンネル20,22,24を定めるくぼみ(Well)を形成するようにエッチングされる。第2ステップにおいて、もう一枚の板がHF湿式エッチングで、第1および第2電極部材26,28の形状に相当する典型的に400から500ナノメートルの深さの、第1および第2の溝を定めるようにエッチングされる。第3ステップにおいて、各々の溝が約50ナノメートルのクロムの第1層と約250ナノメートルの金の第2層によって電極部材26,28を形成するように充填される。第4のステップにおいて、第1、第2および第3のチャンネルに対するポート21,23,25を形成する開口を提供するために、もう一枚の板に超音波アブレイション(磨耗)によって3つの穴が開けられる。第5ステップにおいて、2枚の板は直接溶融接続によりチップ2を形成するように互いに貼り合わされる。この実施例において1枚の板の寸法をもう一方の板より小さくして接点パッド34,36が露出されるようにしている。
【0082】
図4は、上述のプラズマ発生器1を組み入れた測定システムを図示する。
【0083】
この測定システムは直流高電圧電源70を含み、これは測定回路72を通して電極部材26,28の接点パッド34,36に接続されている。測定回路72の測定回路は図5に図示されている;電圧計を直接電極30,32間に接続することは不可能であって、それは放電の安定性が使用される直列抵抗器およびチャンバー3のプラズマ発生領域4間の寄生キャパシタンスに大きく依存するからである。測定回路72において、電圧V1,V2は放電電圧および放電電流とにそれぞれ比例する。測定回路72は、チップ2の代わりにそれぞれ開放および短絡を用いて、抵抗器R3の抵抗値を変更して校正される。好適な実施例において、金属薄膜抵抗器が抵抗器R1,R2,R3およびR4に使用されて測定回路72の温度依存性を低減している。
【0084】
測定システムは更に供給ライン74を含み、これは計量弁75を含んでいてこれは第2チャンネル22のポート23に、本実施例ではスウェジロック(Swagelok(登録商標))コネクタでチップ2に接着されている溶融シリカ毛細管チューブへ接続されており、これを通して動作媒体、この実施例ではヘリウムが使用時にチャンバー3の中に導入される。供給ライン74は更に第1および第2分岐ライン76,77を含み、その各々は計量弁79,80を含んでいて、これを通して検体および反応物質がそれぞれ供給ライン74の中に選択的に導入することが可能であり、これは以下に更に詳細に説明する。供給ライン74は更に第3分岐ライン81を含み、これは計量弁82を含んでおり、大気に接続されている。
【0085】
測定システムは更に、第3チャンネル24のポート25に接続され、この実施例ではスウェジロック(Swagelok(登録商標))コネクタでチップ2に接着された溶融シリカ毛細管チューブへ接続されている排気ライン84と、チャンバー3のプラズマ発生領域4を大気中より低い圧力、典型的に6666.1から33330.5Pa(50から250mmHg)に保つように排気ライン84に接続されている真空ポンプ86とを含む。これに代わる実施例において、ポンプ86を省いて、プラズマ発生領域4内での負圧がチャンバー3および第2および第3チャンネル22,24の形状そして/または寸法を適切に取り、供給ライン74を通して供給される動作媒体の圧力を制御することで維持されるようにすることも可能である。実際、チップ2を構築する際にはプラズマ発生領域4の体積を十分小さくして、チップ2が大気圧または大気圧以上、典型的に約1.1×10 5 Pa(1.1バール)で動作させることが可能である。
【0086】
測定システムは更に、第1チャンネル20のポート21にライン90、この実施例ではスウェジロック(Swagelok(登録商標))コネクタでチップ2に接着された溶融シリカ毛細管チューブで接続されている、プラズマ発生領域4内の圧力を監視するための圧力センサ88を含む。
【0087】
測定システムは更に、チャンバー3のプラズマ発生領域4内で生成されるプラズマからの発光を検出するための光センサユニット92を含む。光センサユニット92は、チップ2の1枚の基板にプラズマ発生領域4に近接して直接結合されている光ファイバー束93を含み、このファイバー束93は1枚の透明板、ファイバー束93に接続されたモノクロメータ94および、モノクロメータ94に接続された光電子増倍管95を通して送られた光を受光する。好適な実施例において、チップ2の1枚の板を集光レンズ、典型的には円筒レンズを形成するように成形し、プラズマで発せられた光を集めるようにすることが可能である。
【0088】
測定システムは更に、測定回路72、圧力センサ88および光センサユニット92に接続されたコンピュータ96を含み、プラズマ電圧、プラズマ電流、プラズマ発生領域4内の圧力およびプラズマの光放射を記録することが可能である。
【0089】
別の修正変更例において、プラズマ発生器1は更に、複数の光検出器97、例えば光ダイオードを含み、それらをチップ2の1枚の基板上でチャンバー3のプラズマ発生領域4の近接した場所に装着する事も可能である。好適な実施例において、各々の検出器97は光フィルター98、例えば干渉フィルターを含み、プラズマの発光スペクトルの特定波長または波長範囲を選択するように出来る。理解されるようにこの構成において検出器97はコンピュータ96に直接接続されるので、光センサユニット92は測定システムから省略される。各々が発光スペクトルの特定部分に選択的な複数の検出器97を用意することにより、測定システムの感度が改善できる。
【0090】
更に別の修正変更例において、図6に示されるように反射面99、典型的には鏡面を放射光が検出されるチャンバー3の反対側に、プラズマから放射された光をチャンバー3の検出側に反射するように配置することが可能である。
【0091】
使用時に、パルス状のまたは連続の直流電圧が電極30,32の間に供給され、ガスまたは蒸気の形式の動作媒体が供給ライン74を通してチャンバー3に供給される。典型的には、測定システムはチップ2の入力ポート23における入力圧力が1から3×10 5 Pa(1から3バール)で、チップ2の出力ポート24での圧力が1×10 5 Pa(1バール)以下となるように構成されている。大気と通じている第3分岐ライン81が好適に放出ラインとして具備されており、供給ライン74を通って流れる流体が確実に頻繁に再充填されるようにしている。供給ライン74を通って流れる流体が頻繁に再充填されることは、漏れおよび壁面からの吸着物の脱着による汚染を防ぐために理想的に必要である。第3分岐ライン81が省略されると供給ライン74内の流体は、チップ2を流れる流体が非常に少ないために淀んでしまい、大きな寸法の供給ライン74内での流速が更に遅くなってしまう。
【0092】
第1ステップにおいて、ガスまたは蒸気の形態の検体が、第1分岐ライン76を通して供給ライン74の中に、そして続いてチャンバー3の中に供給される。チャンバー3を通る流速は、チャンバー3内の検体濃度を最大として十分短い応答時間が維持されるように最適化される。典型的にチャンバー3を通る流速は、10から500ナノリットル/秒であり、プラズマ発生領域4内の線形流速では約1ミリメートル/秒である。供給ライン74が分離システムに接続されている場合、例えばガスクロマトグラフィーのように分離システムがガス状媒体を使用している場合は動作媒体がガスであり、例えば液クロマトグラフィーまたは毛細管電気分離のように分離システムが液状媒体を使用している場合は、動作媒体が液体の蒸気である。好適な実施例において、動作媒体はヘリウムの様な不活性ガスである。検体がチャンバー3に供給される間、プラズマはプラズマ発生領域4内で発生され、これは検体の特性表現を表し、これらの特性が測定される。このシステムにおいて、プラズマの電気的および光学的属性が測定され、電気的属性は測定回路72を用いて測定され、光学的属性は光センサユニット92を用いて測定される。
【0093】
更に別のステップにおいて、ガスまたは蒸気の形態の反応物質が第2分岐ライン77を通して供給ライン74の中に、そして続いてチャンバー3の中に供給される。典型的な反応物質は水素、窒素および酸素を含む。この反応物質は、検出可能な方法でプラズマを変更させるために導入され、放射スペクトルが分子分光輝線を含むように著しく変更させることにより、検体の成分決定を助ける測定を提供する。
【0094】
電気的属性に関して、特に放電電圧は検体を導入することにより生じるプラズマ内の変化に敏感である。光学的属性に関して、原子そして/または分子放射が測定可能であり、典型的に原子線または例えばCH,CN,NH,C2,OH等の分子の回転振動帯が測定できる。
【0095】
本実施例を下記の非限定的事例を参照して次に説明する。
【0096】
(事例1)
この事例において、幅450マイクロメートル、深さ200マイクロメートルそして長さ5000マイクロメートル(体積450ナノリットル)の寸法を有するプラズマ発生領域4、幅1ミリメートル、深さ200マイクロメートルそして長さ1ミリメートルの寸法を有する電極ハウジング領域6,8、深さ6マイクロメートル、幅98マイクロメートルそして長さ0.5メートルの寸法を有する第2チャンネル22、並びに深さ6マイクロメートル、幅155マイクロメートルそして長さ40ミリメートルの寸法を有する第3チャンネル24を具備した上述のプラズマ発生器1の電流/電圧グラフが動作圧力8265.964,10399.116および18131.792Pa(62,78および136mmHg)で測定された。これらの電流/電圧グラフは図7に図示されている。圧力を増加させるとプラズマ電圧が下がることは、陰極降下厚さが減ることで説明できる。より高い圧力では、陰極降下が陰極領域の高さに比較してより薄くなるので、荷電粒子および電圧の損失が削減される。電流の増加とプラズマ電圧の低下はプラズマ発生器では頻繁に観測され、これはプラズマ発生領域4内の動作媒体が熱せられる結果と考えられる。
【0097】
(事例2)
この事例において、幅250マイクロメートル、深さ100マイクロメートルそして長さ2000マイクロメートル(体積50ナノリットル)の寸法を有するプラズマ発生領域4、幅1ミリメートル、深さ100マイクロメートルそして長さ1ミリメートルの寸法を有する電極ハウジング領域6,8、深さ6マイクロメートル、幅30マイクロメートルそして長さ0.5メートルの寸法を有する第2チャンネル22、並びに深さ6マイクロメートル、幅46マイクロメートルそして長さ40ミリメートルの寸法を有する第3チャンネル24を具備した上述のプラズマ発生器1が、圧力17331.86Pa(130mmHg)そしてプラズマ電流30マイクロアンペアで動作されている。ヘリウムを動作媒体として使用し空気を検体として供給することにより、波長が420から440ナノメートルの間の放射スペクトルが測定された。この放射スペクトルは図8に図示され、全ての強度ピークはN2及びN2 +によるものである。続いて1%のメタンが別の検体として供給され、その結果波長が420から440ナノメートルの間の放射スペクトルが測定された。この修正変更されたスペクトルは図9に図示されており、このスペクトルは窒素の線に加えて帯域頂が431.3ナノメートルで関連する微細構造がより低い波長に延びているCH A→X 2原子放射帯域を示している。
【0098】
(事例3)
この事例において、幅250マイクロメートル、深さ100マイクロメートルそして長さ2000マイクロメートル(体積50ナノリットル)の寸法を有するプラズマ発生領域4、幅1ミリメートル、深さ100マイクロメートルそして長さ1ミリメートルの寸法を有する電極ハウジング領域6,8、深さ6マイクロメートル、幅30マイクロメートルそして長さ0.5メートルの寸法を有する第2チャンネル22、並びに深さ6マイクロメートル、幅46マイクロメートルそして長さ40ミリメートルの寸法を有する第3チャンネル24を具備した上述のプラズマ発生器1が、圧力17331.86Pa(130mmHg)そしてプラズマ電流30マイクロアンペアで動作されている。ヘリウムを動作媒体として使用し、3%のメタンを検体として供給することにより、波長が420から440ナノメートルの間の放射スペクトルが測定された。この放射スペクトルは図10に図示されており、帯域頂が431.3ナノメートルで関連する微細構造がより低い波長に延びているCH A→X 2原子放射帯域を示している。
【0099】
上記の例から、検出下限まで線形応答を仮定すると、これは大規模直流プラズマ発生器で観測されている上記のプラズマ発生器1の検出限界は、少なくとも3×10-12g/秒あるいは代わりに600ppmで表される。この検出限界は、大規模直流プラズマ発生器で得られるものと同程度である。
【0100】
図11は、基板チップ102として製造される本発明の第2の実施例に基づく微細製造プラズマ発生器101を図示する。
【0101】
チップ102はチャンバー103を含み、これはプラズマ発生領域104を定め、本実施例では第1の細長い線形区分104aと、第1区分104aのそれぞれの端から直角に延びる第2および第3の短い区分104b,104cを含み、この中で使用されるプラズマが発生され、また第2および第3区分104b,104cの自由端のそれぞれ1つの部分に電極ハウジング領域106,108を含む。
【0102】
チャンバー103は、プラズマ発生領域4の第1区分104aの長さ方向のほぼ中央に配置された第1ポート110、および電極ハウジング領域106,108のそれぞれ1つに配置された第2および第3ポート116,118を含む。
【0103】
チップ102は更に、ポート121を含みチャンバー103の第1ポート110と流体接続経路を提供する第1チャンネル120と、ポート125を含みチャンバー103の第2および第3ポート116,118と流体接続経路を提供する第2チャンネル124とを含む。
【0104】
チップ102は更に、第1および第2導電性電極部材126,128を含み、電極部材126,128の各々は、第1および第2電極ハウジング領域106,108のそれぞれ1つに配置された電極130,132と、外部電源との接触を提供するための接点パッド134,136、および電極130,132と接点パッド134,136とを接続するための導線138,140を含む。この実施例でプラズマ発生器101は、パルス状のまたは連続な直流高電圧を電極130,132の間に供給して駆動するように構成されている。この構成では、電極130,132がプラズマ発生領域104の線形区分104aからずれており、線形区分104aおよび電極130,132からの光放射は別々に測定できる。
【0105】
チップ102は更に光ガイド150を含み、これはプラズマ発生領域104の第1区分104aの一端に結合されており、これと軸が整列するようになされており、これにより全ての発生されたプラズマからの光放射の測定を行うための光結合が用意される。
【0106】
チップ102は先に説明した第1の実施例と同様の方法で2枚の基板から製造される。
【0107】
更にこのプラズマ発生器101の動作は、先に説明した第1の実施例と同様である。
【0108】
図12は、本発明の第3の実施例に基づく微細製造プラズマ発生器101のチップ102のチップ配列を示す。このプラズマ発生器101は複数のチャンバー103を含み、各々が上述の第2の実施例と同種のプラズマ発生領域104を定める。この実施例においてチャンバー103は並列に配置されており、各々のチャンバー103からの第2チャンネル124が、単一ポート125に多分岐チャンネル151で接続されている。各々のプラズマ発生領域104の動作は、上述の第2の実施例と同様であり、この構成で同一または異なる種類の複数の試料が同時に分析できる。
【0109】
図13は、本発明の第4の実施例に基づく微細製造プラズマ発生器101のチップ102のチップ配列を示す。このチップ102は上述の第2の実施例のそれと非常に良く似ており、不必要な説明の重複を避けるために違いのみを詳細に説明し、同様の部品は同一記号で示す。このチップ102が上記の第2の実施例と異なる点は、このチップ102が更に複数の補助電極152,154,156,158を含み、その各々がプラズマ発生領域104の長さ方向に間隔を置いて配置されている測定電極160,162,164,166と、外部回路と接触するための手段を提供する接点パッド168,170,172,174、および測定電極160,162,164,166と接点パッド168,170,172,174とを接続するための導線176,178,180,182を含むことだけである。このプラズマ発生器101は上記の第2の実施例と同様の方法で動作するが、更に細長いプラズマ発生領域104内で発生されたプラズマ内の複数の位置の間の電圧差が測定できる。プラズマの中には陽極と陰極間以外の電圧差を測定することにより信号対雑音比、したがって感度が改善される場合がある。
【0110】
図14は、本発明の第5の実施例に基づく微細製造プラズマ発生器101のチップ102のチップ配列を示す。このチップ102は上述の第2の実施例のそれと非常に良く似ており、不必要な説明の重複を避けるために違いのみを詳細に説明し、同様の部品は同一記号で示す。このチップ102が上記の第2の実施例のそれと異なる点は、チャンバー103が第4および第5ポート184,186を含み、本実施例では第1ポート110に隣接してその両側に配置されており、更に第3チャンネル188を含みこれはポート189を含んでチャンバー103の第2ポート184と流体接続経路を提供し、また第4チャンネル190を含みこれはポート191を含んでチャンバー103の第5ポート186と流体接続経路を提供している点である。
【0111】
1つの使用モードにおいて、動作媒体が第3および第4チャンネル188,190を通して供給され、検体は別に第1チャンネル120を通して直接プラズマ発生領域104の中に供給される。反応物質は、動作媒体または検体と一緒に供給できる。それ以外はこのプラズマ発生器101の動作は上述の第2の実施例と同一である。この構成において、プラズマ発生器101は液体試料で使用することが可能であり、この試料はチャンバー103に入ると同時に気化される。
【0112】
別の使用モードにおいて、動作媒体、検体および反応物質はチャンバー103の中に別々に、第1、第3および第4チャンネル120,188,190のそれぞれ1つを通して供給される。それ以外はこのプラズマ発生器101の動作は上述の第2の実施例と同一である。先に第1使用モードで説明したのと同様に、プラズマ発生器101は液体試料で使用できる。
【0113】
更に別の使用モードにおいて、このプラズマ発生器101は火炎で駆動することができる。この使用モードでは、ガスまたは蒸気の形態の第1燃料成分、例えば水素が第1チャンネル120を通して供給され、ガスまたは蒸気の形態の第2燃料成分、例えば酸素が検体と一緒に第3および第4チャンネル188,190を通して供給される。反応物質は動作媒体または検体と一緒に供給できる。それ以外はこのプラズマ発生器101の動作は上述の第2の実施例と同一であり、燃料成分は電圧を電極130,132間に供給すると点火されて火炎プラズマを発生する。
【0114】
図15は、本発明の第5の実施例に基づく微細製造プラズマ発生器101のチップ102のチップ配列を示す。このチップ102は上述の第2の実施例のそれと非常に良く似ており、不必要な説明の重複を避けるために違いのみを詳細に説明し、同様の部品は同一記号で示す。このチップ102が上述の第2の実施例と異なる点は、第1に第2チャンネル124がチャンバー103の第2および第3ポート116,118に接続されておらず、代わってチャンバー103が第5および第6ポート193,194を含み、これらは第1ポート110から離れてその両側に配置されておりそれらに第2チャンネル124が接続されていることである。チップ102が更に上述の第2の実施例と異なる点は、更に第3チャンネル195を含み、これはポート196を含んでチャンバー103の第2ポート116と流体接続経路を提供し、また第4チャンネル197を含み、これはポート198を含んでチャンバー103の第3ポート118と流体接続経路を提供し、それらのチャンネル195,197を通して動作媒体がチャンバー103に供給されることである。
【0115】
使用時に検体および反応物質の1つまたは両方が第1チャンネル120を通して供給され、動作媒体およびその他の検体および反応物質が第1チャンネル120を通して供給されない場合、第4および第5チャンネル195,197を通して供給される。それ以外、プラズマ発生器101の動作は上述の第2の実施例と同様である。この構成では、電極130,132の材料と不適合の検体および/または反応物質が使用可能であり、それは検体および/または反応物質の流路第1ポート110を通ってチャンバー103に入り、第4および第5ポート193,194を通ってチャンバー103から排出されるので、検体および/または反応物質が決して電極130,132と接触しないからである。
【0116】
図16は、基板チップ202として製造される本発明の第7の実施例に基づく微細製造プラズマ発生器201を示す。
【0117】
チップ202はチャンバー203を含み、これはプラズマ発生領域204を定め、本実施例では細長い線形であってその中で使用されるプラズマが発生され、またプラズマ発生領域204の一端に電極ハウジング領域206を含む。
【0118】
チャンバー203は、プラズマ発生領域204の他方の端に配置された第1ポート210と、電極ハウジング領域206、この実施例では陽極領域、に配置された第2ポート216とを含む。
【0119】
チップ202は更に第1チャンネル220を含み、これはポート221を含んでチャンバー203の第1ポート210と流体接続経路を提供し、また第2チャンネル224を含み、これはポート225を含んでチャンバー203の第2ポート216と流体接続経路を提供する。
【0120】
チップ202は更に、第1および第2導電性電極部材226,228を含む。第1電極部材226は、この実施例では陽極であり、電極ハウジング領域206内に配置されている電極230と、外部電源との接触手段を提供する接点パッド234と、陽極230と接点パッド234とを接続するための導線238とを含む。第2電極部材228は、外部電源との接触手段を提供する接点パッド239と、プラズマ発生領域204の一方の端の中に延びる導線240とを含む。この実施例でプラズマ発生器201は、パルス状のまたは連続な直流高電圧を接点パッド234,239に供給して駆動されるように構成されている。
【0121】
チップ202は上述の第1の実施例と同様の方法により、2枚の平板基板から製造される。
【0122】
使用時に、パルス状のまたは連続な直流高電圧が接点パッド234,239に供給され、検体を含む液体242が動作媒体として予め定められた流速で第1チャンネル220を通してチャンバー203の中に供給される。好適な実施例において第1チャンネル220は、液体を使用する分離システム、例えば液クロマトグラフィーまたは毛細管電気分離、に接続されている。この構成により、液体242は陰極を定める第2電極部材228の導線240と接触し、プラズマは液体陰極242と陽極230との間に生成される。連続動作ではプラズマに露出されている液体242の表面243が、プラズマで発生された熱の結果、連続して気化する。第2電極部材228の導線240のヒートシンク効果により安定な液体表面243が得られ、液体表面243の位置は、チャンバー203への液体242の流速を液体242の気化速度と一致させることにより維持される。気化された液体は、第2チャンネル224を通して排出される。検体を含む液体242がチャンバー203に供給される間、プラズマはチャンバー203のプラズマ発生領域204内で発生され、これは検体の特性を表現し、これらの特性は電気的および光学的に測定される。
【0123】
図17は、基板チップ302として製造される本発明の第8の実施例に基づく微細製造プラズマ発生器301を示す。
【0124】
チップ302はチャンバー303を含み、これはプラズマ発生領域304を定め、本実施例では細長い線形であってその中で使用されるプラズマが発生される。チャンバー303は、くびれ305をプラズマ発生領域304のほぼ中央に、またプラズマ発生領域304のそれぞれの端部に配置された第1および第2ポート310,316を含む。
【0125】
チップ302は更に第1チャンネル320を含み、これはポート321を含んでチャンバー303の第1ポート310と流体接続経路を提供し、また第2チャンネル324を含み、これはポート325を含んでチャンバー303の第2ポート316と流体接続経路を提供する。
【0126】
チップ302は更に、第1および第2導電性電極部材326,328を含む。第1電極部材326は、外部電源との接触手段を提供する接点パッド334と、第2ポート316に近いプラズマ発生領域304の一方の端の中に延びる導線338を含む。第2電極部材328は、外部電源との接触手段を提供する接点パッド339と、プラズマ発生領域304のもう一方の端の中に延びる導線340とを含む。この実施例でプラズマ発生器301は、パルス状のまたは連続な直流高電圧を接点パッド334,339に供給して駆動されるように構成されている。
【0127】
チップ302は上述の第1の実施例と同様の方法により、2枚の平板基板から製造される。
【0128】
使用時に、パルス状のまたは連続な直流高電圧が接点パッド334,339に供給され、検体を含む液体342が動作媒体として予め定められた流速で第1チャンネル320を通してチャンバー303の中に供給される。好適な実施例において第1チャンネル320は、液体を使用する分離システム、例えば液クロマトグラフィーまたは毛細管電気分離、に接続されている。この構成により、液体342は、陰極を定める第2電極部材328の導線340と接触し、蒸気は液体342’として陽極を定める第1電極部材326の導線338上で凝縮し、プラズマは液体陰極342と液体陽極342’との間に生成される:プラズマの位置はプラズマ発生領域304のくびれ305をほぼ中心としている。連続動作ではプラズマに露出されている導入された液体342の表面343が、プラズマで発生された熱の結果、連続して気化し液体342’として凝縮して陽極を形成する。第2電極部材328の導線340のヒートシンク効果により安定な液体表面343が得られ、液体表面343の位置は、チャンバー303への液体342の流速を液体342の気化速度と一致させることにより維持される。気化された液体342’は、第2チャンネル324を通して排出される。検体を含む液体342がチャンバー303に供給される間、プラズマはプラズマ発生領域304内で発生され、これは検体の特性を表現し、これらの特性は電気的および光学的に測定される。
【0129】
図18は、基板チップ402として製造される本発明の第9の実施例に基づく微細製造プラズマ発生器401を示す。
【0130】
チップ402はチャンバー403を含み、これはプラズマ発生領域404を定め、本実施例では平面図として正方形であってその中で使用されるプラズマが発生される。チャンバー403は、プラズマ発生領域404の両側に配置された第1、第2、第3および第4ポート410,412,414,416を含む。
【0131】
チップ402は更に第1チャンネル420を含み、これはポート421を含んでチャンバー403の第1ポート410と流体接続経路を提供し、また第2チャンネル424を含み、これはポート425を含んでチャンバー403の第2ポート412と流体接続経路を提供する。
【0132】
チップ402は更に第3チャンネル427、この実施例ではT型チャンネルを含み、これは入力および出力ポート429,431をそれぞれの端部に含む第1の細長い区分428と、第1区分428の中点からほぼ直角に延び、チャンバー403の第3ポート414と流体接続している第2の接合区分432とを含む。
【0133】
チップ402は更に第4チャンネル437、この実施例ではT型チャンネルを含み、これは入力および出力ポート439,441をそれぞれの端部に含む第1の細長い区分438と、第1区分438の中点からほぼ直角に延び、チャンバー403の第4ポート416と流体接続している第2の接合区分442とを含む。
【0134】
チップ402は更に、第1および第2導電性電極部材450,452を含み、これらは第3および第4チャンネル427,437のそれぞれ1つの中に、第1および第2チャンネル区分428,432,438,442と間の交差部で延びている。この実施例でプラズマ発生器401は、パルス状のまたは連続な直流高電圧を接点構成要素450,452に供給して駆動されるように構成されている。
【0135】
チップ402は上述の第1の実施例と同様の方法により、2枚の平板基板から製造される。
【0136】
使用時に、第1および第2液体454,456は第3および第4チャンネル427,437の中に保持され、これらの液体は毛細管現象でチャンバー403の第3および第4ポート414,416に延びて電極として動作し、パルス状のまたは連続な直流高電圧が接点構成要素450,452に供給されてプラズマ発生領域404内にプラズマが発生される。好適な実施例において、液体454,456は水で構成され、導電度そして/またはプラズマとの相対的反応度を制御するためにイオンを溶解させることができる。ガスまたは蒸気の形態の検体を含む動作媒体は、第1チャンネル420を通してチャンバー403に供給され、第2チャンネル424を通して排出される。好適な実施例において、第1チャンネル420はガス状媒体を用いる分離システム、例えばガスクロマトグラフィーに接続されている。
検体を含む動作媒体がチャンバー403に供給される間、プラズマはプラズマ発生領域404内で発生され、これは検体の特性を表現し、これらの特性は電気的および光学的に測定される。
【0137】
最後に、本発明を好適な実施例で説明してきたが添付の特許請求の範囲で定義される本発明の範囲内で多くの異なる方法で修正変更出来ることは理解されよう。
【0138】
例えば、プラズマ発生器を電極間に交流電圧を供給して駆動するように構成することも出来る。しかしながら理解されるように、交流電圧を用いてプラズマ発生器を駆動するためには、例えば電極を誘電体または絶縁層で覆ったり、またはこれに代わってチップが絶縁体で形成されている場合にはチャンバーの外側に配置して放電が誘電バリア放電または高周波放電となるようにチップの修正変更が必要となるであろう。
【0139】
更に、パルス状直流放電または交流放電の場合、測定システムは光放射を駆動電圧に相対的な特定周期の間に検出するように構成される。プラズマによっては光放射を選択的に検出することにより、感度を増したりおよび/または雑音信号が低減される。
【0140】
更に、測定システムを放射スペクトルの吸収または蛍光属性を測定するように構成することが可能である。1つの実施例において、例えばダイオードレーザで供給される単色光の吸収を測定することにより光ガルバニック効果を使用することが可能であり、これは検体をプラズマ中に入れてエネルギーバランス従って放電電圧を変化させて吸収される光を測定して行う。光が変調される場合は、放電電圧の変調が非常に小さくても検出できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は、本発明の第1の実施例に基づく微細製造チップ構造プラズマ発生器のチップ配置の平面図を図式的に示す。
【図2】 図2は、図1のプラズマ発生器の第1の修正変更を加えられたチップ配置の立面図を図式的に示す。
【図3】 図3は、図1のプラズマ発生器の第2の修正変更を加えられたチップ配置の立面図を図式的に示す。
【図4】 図4は、図1のプラズマ発生器を組み入れた測定システムを図式的に示す。
【図5】 図5は、図4の測定システムの測定回路を図示する。
【図6】 図6は、図1のプラズマ発生器の第3の修正変更を加えられたチップ配置の立面図を図式的に示す。
【図7】 図7は、図1のプラズマ発生器の種々の動作圧力での電圧/電流グラフを図示する。
【図8】 図8は、図4の測定システムを使用して得られた第1放射スペクトルを図示する。
【図9】 図9は、図4の測定システムを使用して得られた第2放射スペクトルを図示する。
【図10】 図10は、図4の測定システムを使用して得られた第3放射スペクトルを図示する。
【図11】 図11は、本発明の第2の実施例に基づく微細製造チップ構造プラズマ発生器のチップ配置の平面図を図式的に示す。
【図12】 図12は、本発明の第3の実施例に基づく微細製造チップ構造プラズマ発生器のチップ配置の平面図を図式的に示す。
【図13】 図13は、本発明の第4の実施例に基づく微細製造チップ構造プラズマ発生器のチップ配置の平面図を図式的に示す。
【図14】 図14は、本発明の第5の実施例に基づく微細製造チップ構造プラズマ発生器のチップ配置の平面図を図式的に示す。
【図15】 図15は、本発明の第6の実施例に基づく微細製造チップ構造プラズマ発生器のチップ配置の平面図を図式的に示す。
【図16】 図16は、本発明の第7の実施例に基づく微細製造チップ構造プラズマ発生器のチップ配置の平面図を図式的に示す。
【図17】 図17は、本発明の第8の実施例に基づく微細製造チップ構造プラズマ発生器のチップ配置の平面図を図式的に示す。
【図18】 図18は、本発明の第9の実施例に基づく微細製造チップ構造プラズマ発生器のチップ配置の平面図を図式的に示す。
Claims (64)
- 微細製造プラズマ発生器であって、
基板チップと、
基板チップで定められ、そこを通して使用される検体が供給される1つの入力ポートと、1つの出力ポートと、その中で使用されるプラズマが発生されるプラズマ発生領域とを含むチャンバーと、
プラズマ発生領域内でプラズマをそれらの間に発生させるために、使用時に電圧がその間に供給される第1および第2電極と、を含むプラズマ発生器。 - 請求項1記載のプラズマ発生器において、プラズマ発生器がガス放電プラズマ発生器である、プラズマ発生器。
- 請求項1記載のプラズマ発生器において、プラズマ発生器が火炎プラズマ発生器である、プラズマ発生器。
- 請求項1から3のいずれかに記載のプラズマ発生器において、入力ポートが第1および第2電極の間に配置されている、プラズマ発生器。
- 請求項1から4のいずれかに記載のプラズマ発生器において、出力ポートが第1および第2電極の1つに配置されている、プラズマ発生器。
- 請求項5記載のプラズマ発生器において、チャンバーが第1および第2出力ポートを含み、各々が第1および第2電極のそれぞれ1つに配置されている、プラズマ発生器。
- 請求項1から4のいずれかに記載のプラズマ発生器において、出力ポートが第1および第2電極の間に配置されている、プラズマ発生器。
- 請求項7記載のプラズマ発生器において、請求項4に付属される場合、出力ポートが入力ポートと第1および第2電極の1つとの間に配置される、プラズマ発生器。
- 請求項8記載のプラズマ発生器において、チャンバーが第1および第2出力ポートを含み、各々が入力ポートと第1および第2電極のそれぞれ1つとの間に配置されている、プラズマ発生器。
- 請求項1から9のいずれかに記載のプラズマ発生器において、チャンバーがそこを通して使用される反応物質が供給される更に別の入力ポートを含む、プラズマ発生器。
- 請求項10記載のプラズマ発生器において、更に別の入力ポートが第1および第2電極の間に配置されている、プラズマ発生器。
- 請求項10または11記載のプラズマ発生器において、出力ポートが更に別の入力ポートと第1および第2電極の1つとの間に配置されている、プラズマ発生器。
- 請求項1から12のいずれかに記載のプラズマ発生器において、チャンバーが、そこを通して使用される動作媒体が供給される第2の更に別の入力ポートを含む、プラズマ発生器。
- 請求項13記載のプラズマ発生器において、チャンバーが、そこを通して使用される動作媒体が供給される第2および第3の更に別の入力ポートを含む、プラズマ発生器。
- 請求項14記載のプラズマ発生器において、第2および第3の更に別の入力ポートが、第1および第2電極のそれぞれ1つに配置されている、プラズマ発生器。
- 請求項1から15のいずれかに記載のプラズマ発生器において、プラズマ発生領域が細長い領域を含む、プラズマ発生器。
- 請求項16記載のプラズマ発生器において、プラズマ発生領域が細長い線形領域を含む、プラズマ発生器。
- 請求項17記載のプラズマ発生器において、第1および第2電極が、プラズマ発生領域の長軸上に配置されている、プラズマ発生器。
- 請求項17記載のプラズマ発生器において、第1および第2電極が、プラズマ発生領域の長軸からずらして配置されている、プラズマ発生器。
- 請求項1から19のいずれかに記載のプラズマ発生器において、第1および第2電極が互いに向き合うように配置されている、プラズマ発生器。
- 請求項20記載のプラズマ発生器において、第1および第2電極が互いにほぼ平行に配置されているほぼ平板な構成要素を含む、プラズマ発生器。
- 請求項1から21のいずれかに記載のプラズマ発生器において、第1および第2電極が固体電極を含む、プラズマ発生器。
- 請求項22記載のプラズマ発生器において、第1および第2電極の少なくとも1つが中空電極である、プラズマ発生器。
- 請求項1から21のいずれかに記載のプラズマ発生器において、第1および第2電極の少なくとも1つが液体電極を含む、プラズマ発生器。
- 請求項24記載のプラズマ発生器において、第1および第2電極が液体電極を含む、プラズマ発生器。
- 請求項1から25のいずれかに記載のプラズマ発生器であって更に、プラズマ発生領域と光学的に接続されている少なくとも1枚の集光レンズを含む、プラズマ発生器。
- 請求項26記載のプラズマ発生器において、少なくとも1枚のレンズが基板チップで定められている、プラズマ発生器。
- 請求項1から27のいずれかに記載のプラズマ発生器であって更に、プラズマ発生領域に隣接し、使用時にプラズマより放射された光を検出領域に向けて反射するための反射面を含む、プラズマ発生器。
- 請求項28記載のプラズマ発生器において、検出領域がプラズマ発生領域内にある、プラズマ発生器。
- 請求項1から29のいずれかに記載のプラズマ発生器であって更に、プラズマ発生領域と光学的に接続されている少なくとも1つの光検出器を含む、プラズマ発生器。
- 請求項30記載のプラズマ発生器において、少なくとも1つの光検出器が光ダイオードを含む、プラズマ発生器。
- 請求項30または31記載のプラズマ発生器において、プラズマ発生領域と光学的に接続されている複数の光検出器を含む、プラズマ発生器。
- 請求項32記載のプラズマ発生器において、各々の光検出器が予め定められた波長または波長範囲の光に感度を有する、プラズマ発生器。
- 請求項1から33のいずれかに記載のプラズマ発生器であって更に、プラズマ発生領域と光学的に接続され、光検出器への光学的結合手段を提供するための光ガイドを含む、プラズマ発生器。
- 請求項1から34のいずれかに記載のプラズマ発生器であって更に、第1および第2電極から離されたプラズマ発生領域内の1つの場所と電気的に接続されるように配置された少なくとも1つの補助電極を含む、プラズマ発生器。
- 請求項35記載のプラズマ発生器であって、プラズマ発生領域内の間を於いた複数の場所と電気的に接続されるように配置された複数の補助電極を含む、プラズマ発生器。
- 請求項1から36のいずれかに記載のプラズマ発生器において、プラズマ発生領域が基板チップで囲われている、プラズマ発生器。
- 請求項1から37のいずれかに記載のプラズマ発生器において、プラズマ発生領域の体積が1ミリリットル以下である、プラズマ発生器。
- 請求項38記載のプラズマ発生器において、プラズマ発生領域の体積が100マイクロリットル以下である、プラズマ発生器。
- 請求項39記載のプラズマ発生器において、プラズマ発生領域の体積が10マイクロリットル以下である、プラズマ発生器。
- 請求項40記載のプラズマ発生器において、プラズマ発生領域の体積が450ナノリットル以下である、プラズマ発生器。
- 請求項41記載のプラズマ発生器において、プラズマ発生領域の体積が50ナノリットル以下である、プラズマ発生器。
- 請求項1から42のいずれかに記載のプラズマ発生器において、チャンバーが大気中より低い圧力で動作するように形成されおよび/または寸法取られている、プラズマ発生器。
- 請求項1から42のいずれかに記載のプラズマ発生器において、チャンバーが大気圧以上で動作するように形成されおよび/または寸法取られている、プラズマ発生器。
- 請求項1から44のいずれかに記載のプラズマ発生器において、複数のチャンバーと各々のチャンバー内でプラズマを発生させるための複数の第1および第2電極とを含み、チャンバーが互いに並列に配置されるように各々のチャンバーの出力ポートが結合されている、プラズマ発生器。
- 請求項1から45のいずれかに記載のプラズマ発生器において、基板チップが多重層構造として複数の平板基板を含む、プラズマ発生器。
- 請求項46記載のプラズマ発生器において、平板基板の1つがチャンバーを定める空洞を含む、プラズマ発生器。
- 請求項47記載のプラズマ発生器において、複数の平板基板の各々がチャンバーを定める空洞を含む、プラズマ発生器。
- 請求項1から48のいずれかに記載のプラズマ発生器を組み入れた測定システム。
- プラズマ発生方法であって、
プラズマ発生領域と、該プラズマ発生領域内でプラズマを発生させるためにその間に電圧が供給される第1および第2電極とを含むチャンバーを定める基板チップを含むプラズマ発生器を用意するステップと、
検体および動作媒体をチャンバーに供給するステップと、
プラズマ発生領域内でプラズマをそれらの間に発生させるために第1および第2電極の間に電圧を供給するステップと、を含むプラズマ発生方法。 - 請求項50記載のプラズマ発生方法において、第1および第2電極が固体電極を含む、プラズマ発生方法。
- 請求項50記載のプラズマ発生方法において、第1および第2電極の少なくとも1つが液体電極を含む、プラズマ発生方法。
- 請求項52記載のプラズマ発生方法において、第1および第2電極が液体電極を含む、プラズマ発生方法。
- 請求項50から53のいずれかに記載のプラズマ発生方法において、検体がガスまたは蒸気である、プラズマ発生方法。
- 請求項50から53のいずれかに記載のプラズマ発生方法において、検体が液体で供給されそれがチャンバーの中に導入されると気化する、プラズマ発生方法。
- 請求項50から55のいずれかに記載のプラズマ発生方法において、動作媒体がガスまたは蒸気である、プラズマ発生方法。
- 請求項50から55のいずれかに記載のプラズマ発生方法において、動作媒体が液体で供給されそれがチャンバーの中に導入されると気化する、プラズマ発生方法。
- 請求項50から53のいずれかに記載のプラズマ発生方法において、検体および動作媒体が互いに液体で供給されそれがチャンバーの中に導入されると気化する、プラズマ発生方法。
- 請求項52から55のいずれかに記載のプラズマ発生方法において、動作媒体が陰極を提供する液体で供給され、プラズマ発生領域の中に気化する、プラズマ発生方法。
- 請求項52または53記載のプラズマ発生方法において、検体および動作媒体が共に陰極を提供する液体で供給され、プラズマ発生領域の中に気化する、プラズマ発生方法。
- 請求項59または60記載のプラズマ発生方法において、陰極が凝縮された液体で提供される、プラズマ発生方法。
- 請求項50から61のいずれかに記載のプラズマ発生方法において、プラズマ発生器がガス放電プラズマ発生器である、プラズマ発生方法。
- 請求項50から61のいずれかに記載のプラズマ発生方法において、プラズマ発生器が火炎プラズマ発生器であり、動作媒体が第1および第2電極間に電圧が供給されると点火される燃料である、プラズマ発生方法。
- 請求項63記載のプラズマ発生方法において、動作媒体が第1および第2燃料成分を含む、プラズマ発生方法。
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