JP5636876B2 - プラズマ発生装置 - Google Patents

Description

本発明は、プラズマ発生装置に関するものである。

従来より、プラズマによって活性化された活性化ガスを用いて殺菌処理や、処理対象物の表面改質が行われている。
例えば、特許文献１〜３には、大気圧環境にて活性化ガスを生成するためのプラズマを発生させるための装置が開示されている。
例えば、特許文献１及び２は、いわゆるストリップライン型のプラズマ発生装置であり、対向配置された導体間に設けられた微小隙間にマイクロ波を供給し、これによって微小隙間において放電を生じさせてプラズマを発生させている。

特開２００６−１０７８２９号公報 特開２００８−２８２７８４号公報 特開２００７−２６８２５２号公報

しかしながら、ストリップライン型のプラズマ発生装置は、対向配置される導体の線幅が非常に狭く、プラズマに起因した熱的損傷を受けやすいという問題を有している。

また、ストリップライン型のプラズマ発生装置では、導体同士が対向する領域が狭く、プラズマの発生領域が小さい。このため、多くの活性化ガスを生成しようとする場合には、ストリップライン型のプラズマ発生装置を複数配置してアレイ化する必要がある。
ところが、ストリップライン型のプラズマ発生装置をアレイ化した場合には、隣り合うストリップライン型のプラズマ発生装置の筐体（導体）同士が近接することから、マイクロ波の伝播に影響が生じ、良好なプラズマが発生しない恐れもある。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、プラズマに起因した熱的損傷を受け難く、さらには多くの活性化ガスを一度に生成可能なプラズマ発生装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。

第１の発明は、対象ガスを活性化させるプラズマを発生させるプラズマ発生装置であって、内部導体及び該内部導体を囲う筒状の外部導体を有し、上記内部導体と上記外部導体との間を導波空間並びにプラズマ発生用ガス及び上記対象ガスの流路空間とする同軸導波管と、上記外部導体の開放端を閉鎖する閉鎖部材と、上記閉鎖部材を貫通して設けられると共に上記導波空間にて導波される電波が供給されることにより放電が生じる放電隙間とを備えるという構成を採用する。

第２の発明は、上記第１の発明において、上記放電隙間が、上記外部導体と同心円とされた環状形状を有するという構成を採用する。

第３の発明は、上記第１または第２の発明において、上記放電隙間に配置される誘電体を備えるという構成を採用する。

第４の発明は、上記第１〜第３いずれかの発明において、上記同軸導波管が、上記閉鎖部材に向けて拡径されているという構成を採用する。

第５の発明は、上記第１〜第４いずれかの発明において、上記同軸導波管のインピーダンスが、当該同軸導波管に上記電波を供給するケーブルのインピーダンスと同一に設定されているという構成を採用する。

第６の発明は、上記第１〜第５いずれかの発明において、上記同軸導波管と反対側から上記放電隙間と接続され、上記放電隙間に供給される電波の周波数を共鳴周波数とする共鳴器を備えるという構成を採用する。

第７の発明は、上記第６の発明において、上記共鳴器の共鳴空間の長さを調節することにより上記共鳴周波数を調節するスペーサを備えるという構成を採用する。

第８の発明は、上記第６または第７の発明において、上記共鳴器のインピーダンスが、上記同軸導波管のインピーダンスと同一に設定されているという構成を採用する。

第９の発明は、上記第１〜第８いずれかの発明において、上記対象ガスの放出端に設けられ、開口径が上記導波空間にて導波される電波を反射する大きさに設定されたノズルを備えるという構成を採用する。

本発明によれば、内部導体と当該内部導体を囲う筒状の外部導体を有する同軸導波管を用いて電波を導く。このような同軸導波管は、任意に内部導体と外部導体の厚みを設定することができ、従来のストリップライン型のプラズマ発生装置と比較して、導体の体積を容易に増加させることができる。
導体の体積増加によって導体の熱容量が増大するため、本発明によれば、放電隙間においてプラズマが発生した場合であっても、当該プラズマに起因する熱を外部に放熱しやすくなり、プラズマに起因した熱的損傷を受け難くなる。

また、本発明によれば、筒状の外部導体を閉鎖する閉鎖部材の面積の範囲に放電隙間を形成することができ、従来のストリップライン型のプラズマ発生装置よりもプラズマの発生領域を容易に増大させることができる。
また、本発明によれば、内部導体と外部導体との間に供給される対象ガスの全ては、放電隙間を通過することになるため、全ての対象ガスがプラズマを通過することとなる。したがって、一部の対象ガスがプラズマを通過する場合と比較して、活性種を効率的に生成することができ、活性化ガスの生成効率が向上する。

このように本発明によれば、プラズマ発生装置において、プラズマに起因した熱的損傷を受け難くし、さらには多くの活性化ガスを一度に生成することが可能となる。

本発明の第１実施形態におけるプラズマ発生装置の概略構成図である。 本発明の第２実施形態におけるプラズマ発生装置の概略構成図である。

以下、図面を参照して、本発明に係るプラズマ発生装置の一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。

（第１実施形態）
図１は、本実施形態のプラズマ発生装置の概略構成図であり、（ａ）が側断面図、（ｂ）が（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
本実施形態のプラズマ発生装置Ｓ１は、供給されるマイクロ波を用いて大気圧環境においてプラズマを発生するものである。そして、本実施形態のプラズマ発生装置Ｓ１にて発生されたプラズマによって対象ガスを活性化されて活性化ガスが生成される。

そして、本実施形態のプラズマ発生装置Ｓ１は、図１に示すように、共通軸Ｌに沿って、同軸導波管１と、中間円板２（閉鎖部材）と、同軸共鳴器３（共鳴器）と、同軸調整用ネジ４と、スペーサ５と、ノズル６とが配列されて構成されている。

同軸導波管１は、マイクロ波（電波）を導波するためのものであり、連結部１ａと、円柱状の内部導体１ｂと、当該内部導体１ｂと同心円状に配置される外部導体１ｃとを備えている。

連結部１ａは、内部に芯線を有する円柱部材であり、内部導体１ｂ及び外部導体１ｃを連結支持している。
この連結部１ａは、図１（ａ）に示すように、一端側には内部導体１ｂ及び外部導体１ｃが連結されており、他端側には同軸導波管１にマイクロ波を給電（供給）する同軸ケーブルＣが連結されている。

なお、同軸ケーブルＣは、不図示の電源装置に接続されており、電源装置から同軸導波管１にマイクロ波を給電する。そして、本実施形態のプラズマ発生装置Ｓ１においては、電源装置において２．４５ＧＨｚのマイクロ波が生成され、同軸ケーブルＣを介して２．４５ＧＨｚのマイクロ波が同軸導波管１に供給されるものとする。また、同軸ケーブルＣとしては、インピーダンスが５０Ωのものを使用している。
これによって、電源装置及び同軸ケーブルＣとして汎用品を用いることができるため、本実施形態のプラズマ発生装置Ｓ１の周辺機器のコストを低減し、本実施形態のプラズマ発生装置Ｓ１を使用しやすいものとなる。

内部導体１ｂは、電流を流すことができる金属材料（例えば銅）によって形成されており、共通軸Ｌに重ねて配設されている。なお、図１（ａ）に示すように、内部導体１ｂは、途中部位より拡径されている。

外部導体１ｃは、共通軸Ｌを軸とする円筒部材であり、内部導体１ｂと同様に、電流を流すことができる金属材料（例えばアルミニウム）によって形成されている。そして、図１（ａ）に示すように、外部導体１ｃは、共通軸Ｌ方向において、内部導体１ｂと同位置から拡径されている。

なお、同軸ケーブルＣから給電されるマイクロ波を、同軸ケーブルＣと同軸導波管１との境界において反射させることなく導波するためには、同軸ケーブルＣと同軸導波管１とが同一のインピーダンスに設定されていることが好ましい。

同軸導波管１のインピーダンスは、内部導体１ｂの外径と外部導体１ｃの内径との比によって決まる。
このため、本実施形態のプラズマ発生装置Ｓ１においては、同軸導波管１のインピーダンスが同軸ケーブルＣと同様に５０Ωとなるように、同軸導波管１の内部導体１ｂの外径と外部導体１ｃの内径との比が設定されている。
つまり、内部導体１ｂ及び外部導体１ｃは、拡径される際にも、同軸導波管１の内部導体１ｂの外径と外部導体１ｃの内径との比が一定となるように（すなわちインピーダンス５０Ωを保つように）拡径角度が設定されている。

また、図１（ａ）に示すように、同軸導波管１には、同軸導波管１の内部に活性化の対象となる対象ガスＧを供給するためのガス導入管Ｋが複数接続されている。ガス導入管Ｋは、不図示のガス供給装置と接続されており、ガス供給装置から供給された対象ガスＧを同軸導波管１の内部に導入する。
なお、対象ガスＧは、プラズマ生成用ガスとしても用いられる。このような対象ガスＧとしては、例えば、アルゴン（Ａｒ）ガスあるいは酸素（Ｏ_２）ガスが用いられる。

このような同軸導波管１では、内部導体１ｂと外部導体１ｃとの間の空間にて、マイクロ波が伝播され、また対象ガスＧが流れる。
つまり、本実施形態のプラズマ発生装置Ｓ１では、内部導体１ｂと外部導体１ｃとに挟まれた空間が、本発明における導波空間、並びに、プラズマ発生用ガス及び対象ガスの流路空間とされている。

中間円板２は、同軸導波管１と同軸共鳴器３との間に配置されており、共通軸Ｌを中心とする円形状の板材である。
この中間円板２は、電流が流れる金属材料（例えばアルミニウム）によって形成されており、外部導体１ｃの開放端を閉鎖するように、外部導体１ｃ及び内部導体１ｂに接続されて固定されている。

また、図１（ｂ）の断面図に示すように、中間円板２には、共通軸Ｌを中心とする環状に形状設定された放電隙間１０が備えられている。
なお、この放電隙間１０によって中間円板２は、中央部２ａと外周部２ｂとに二分されている。そして、中央部２ａが内部導体１ｂに接続され、外周部２ｂが外部導体１ｃに接続されている。

放電隙間１０は、中間円板２を貫通して設けられており、同軸導波管１にて導波されたマイクロ波が供給されることによって放電を生じる微小な隙間である。
より詳細に説明すると、マイクロ波が放電隙間１０に到達すると、中間円板２の中央部２ａと外周部２ｂとの間に電位差が生じ、中間円板２と外周部２ｂとが近接していることから放電隙間１０における電界強度が局所的に増大して放電に至る。

また、図１（ｂ）に示すように、本実施形態のプラズマ発生装置Ｓ１は、中間円板２の中央部２ａと外周部２ｂとに狭持されて放電隙間１０に配置される複数の誘電体２０を備えている。
これらの誘電体２０は、中間円板２の中央部２ａと外周部２ｂとの間の電位差によって沿面放電を引き起こし、これによって放電隙間１０において放電される電界強度の低下を図るためのものである。
この誘電体２０は、例えば、フェノール樹脂から形成することができる。

同軸共鳴器３は、中間円板２に固定されることによって同軸導波管１と反対側から放電隙間１０と接続されており、放電隙間１０に供給されるマイクロ波の周波数を共鳴周波数とするものである。
この同軸共鳴器３は、円柱状の内部導体３ａと、当該内部導体３ａと同心円状に配置される外部導体３ｂとを備えている。

内部導体３ａは、電流を流すことができる金属材料（例えば銅）によって形成されており、共通軸Ｌに重ねて配設されている。なお、図１（ａ）に示すように、内部導体３ａは、同軸導波管１の内部導体１ｂと一体的に固定されている。

外部導体３ｂは、共通軸Ｌを軸とする円筒部材であり、内部導体３ａと同様に、電流を流すことができる金属材料（例えばアルミニウム）によって形成されている。そして、図１（ａ）に示すように、外部導体３ｂは、同軸導波管１の外部導体１ｃと一体的に固定されている。

そして、同軸共鳴器３は、放電隙間１０に供給されるマイクロ波の周波数が共鳴周波数となるように共通軸Ｌ方向の長さが設定されている。

この同軸共鳴器３の内部、すなわち内部導体３ａと外部導体３ｂとの間の空間は、放電隙間１０を介して活性化した対象ガス（活性化ガス）の流路空間であり、かつ、マイクロ波の導波空間として機能する。

同軸調整用ネジ４は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン等によって形成されており、同軸共鳴器３の内部導体３ａと外部導体３ｂとの相対位置関係、さらには、同軸導波管１の内部導体１ｂと外部導体１ｃとの相対位置関係を調節するものである。
この同軸調整用ネジ４は、同軸共鳴器３の外部導体３ｂに螺合されると共に、その先端が外部導体３ｂを貫通して内部導体３ａに当接している。

そして、同軸調節用ネジ４を回転させて径方向における外部導体３ｂに対する位置を調節することによって、同軸共鳴器３の内部導体３ａと外部導体３ｂとの相対位置関係が調節される。
また、同軸共鳴器３の内部導体３ａと同軸導波管１の内部導体１ｂとが一体的に接続され、同軸共鳴器３の外部導体３ｂと同軸導波管１の外部導体１ｃとが一体的に接続されているため、上述のように同軸共鳴器３の内部導体３ａと外部導体３ｂとの相対位置関係が調節されることによって、同軸導波管１の内部導体１ｂと外部導体１ｃとの相対位置関係が調節される。

なお、本実施形態のプラズマ発生装置Ｓ１においては、同軸調整用ネジ４は、外部導体１ｃの周方向に４つ設けられている。

スペーサ５は、必要に応じて、同軸共鳴器３の内部導体３ａと外部導体３ｂとの間の空間（すなわち共鳴空間）の長さを調節するものであり、真鍮によって形成され、共通軸Ｌ方向から見た外部導体３ｂの形状に合わせたリング状に形状設定されている。
なお、当該スペーサ５は、共鳴空間の長さがマイクロ波を共鳴させる条件に合うように用いられるものであり、同軸共鳴器３そのものがマイクロ波を共鳴可能な場合には使用しない。
そして、共鳴空間の長さを微調整可能なように様々な厚みのスペーサ５が容易されており、当該スペーサ５は、不図示の締結具によって同軸共鳴器３の外部導体３ｂに固定される。

本来であれば、同軸共鳴器３の長さを共鳴条件に合わせて設計することによって、マイクロ波が同軸共鳴器３にて共鳴するはずである。
しかしながら、本実施形態のプラズマ発生装置Ｓ１においては、加工誤差や共鳴空間に同軸調節用ネジ４が配置されていることに起因して、マイクロ波が共鳴しない場合がある。
このような場合に、スペーサ５を用いることによって、共鳴空間の長さを調節することで、同軸共鳴器３において確実にマイクロ波を共鳴させることができる。

なお、スペーサ５の厚さ（すなわち共鳴空間の長さの調節量）は、理論的に求めることは難しいため、例えば、ＭＷ−ＳＴＵＤＩＯ等を用いた高周波電磁界解析により求めることが好ましい。

そして、同軸共鳴器３においてマイクロ波が共鳴する場合には、同軸共鳴器３のインピーダンスが、同軸導波管１のインピーダンスと一致して５０Ωとなる。
この結果、同軸導波管１から同軸共鳴器３にマイクロ波が抜けやすくなり、放電隙間１０においてマイクロ波を通過させやすくすることができる。

ノズル６は、同軸共鳴器３の内部を通過した活性化ガスを外部に放出する放出端に設けられており、中間円板２と反対側から同軸共鳴器３に接続されている。
このノズル６は、開口径が同軸導波管１の導波空間及び同軸共鳴器３の導波空間を導波されるマイクロ波を反射する大きさに設定されている。

このような構成を有する本実施形態のプラズマ発生装置Ｓ１において、同軸ケーブルＣから同軸導波管１にマイクロ波が給電されると、マイクロ波が同軸導波管１に導かれて放電隙間１０に到達して当該放電隙間１０を通過する。この結果、放電隙間１０における電界強度が局所的に増大し、放電に至る。

一方、ガス導入管Ｋからは同軸導波管１の内部に対象ガスＧが供給される。そして、同軸導波管１の内部に供給された対象ガスＧが充満する放電隙間１０では、上記放電によってプラズマが発生する。
そして、プラズマが発生した状態で対象ガスＧが放電隙間１０を通過することによって、放電隙間１０を通過する対象ガスＧが活性化されて活性化ガスとなる。
この活性化ガスは、同軸共鳴器３の内部を抜けてノズル６を介して本実施形態のプラズマ発生装置Ｓ１の外部に放出される。

ここで、本実施形態のプラズマ発生装置Ｓ１においては、内部導体１ｂ及び当該内部導体１ｂを囲う筒状の外部導体１ｃを有し、内部導体１ｂと外部導体１ｃとの間を導波空間並びにプラズマ発生用ガス及び対象ガスの流路空間とする同軸導波管１と、外部導体１ｃの開放端を閉鎖する中間円板２と、中間円板２を貫通して設けられると共に導波空間にて導波されるマイクロ波が供給されることにより放電が生じる放電隙間１０とを備えている。

このような本実施形態のプラズマ発生装置Ｓ１によれば、内部導体１ｂと当該内部導体１ｂを囲う筒状の外部導体を有する同軸導波管１を用いてマイクロ波を導く。このような同軸導波管１は、任意に内部導体１ｂと外部導体１ｃの厚みを設定することができ、従来のストリップライン型のプラズマ発生装置と比較して、導体の体積を容易に増加させることができる。
導体の体積増加によって導体の熱容量が増大するため、本実施形態のプラズマ発生装置Ｓ１によれば、放電隙間１０においてプラズマが発生した場合であっても、当該プラズマに起因する熱を外部に放熱しやすくなり、プラズマに起因した熱的損傷を受け難くなる。

また、本発明によれば、筒状の外部導体１ｃを閉鎖する中間円板２の面積の範囲に放電隙間１０を形成することができ、従来のストリップライン型のプラズマ発生装置よりもプラズマの発生領域を容易に増大させることができる。
また、本実施形態のプラズマ発生装置Ｓ１によれば、同軸導波管１の内部導体１ｂと外部導体１ｃとの間に供給される対象ガスＧの全ては、放電隙間１０を通過することになるため、全ての対象ガスＧがプラズマを通過することとなる。したがって、一部の対象ガスがプラズマを通過する場合と比較して、活性種を効率的に生成することができ、活性化ガスの生成効率が向上する。

このように本実施形態のプラズマ発生装置Ｓ１によれば、プラズマに起因した熱的損傷を受け難くし、さらには多くの活性化ガスを一度に生成することが可能となる。

また、本実施形態のプラズマ発生装置Ｓ１においては、放電隙間１０が、同軸導波管１と同心円とされた環状形状を有している。
このため、共通軸Ｌを中心として、その周方向に均等に活性化ガスを生成することができる。ノズル６の開口から放出される活性化ガスの流量分布を均一化することが可能となる。

また、本実施形態のプラズマ発生装置Ｓ１においては、放電隙間１０に配置される誘電体２０を備えている。
このため、誘電体２０による沿面放電によって、放電隙間１０にて放電が生じる電界強度を低下させることができる。よって、本実施形態のプラズマ発生装置Ｓ１の省電力化を図ることができる。

また、本実施形態のプラズマ発生装置Ｓ１においては、同軸導波管１が、中間円板２に向けて拡径されている。
このため、プラズマが発生する領域の導体の体積をより増やすことができ、プラズマに起因した熱的損傷をより受け難くなる。

また、本実施形態のプラズマ発生装置Ｓ１においては、同軸導波管１のインピーダンスが、当該同軸導波管１にマイクロ波を供給する同軸ケーブルＣのインピーダンスと同一に設定されている。
このため、マイクロ波が同軸導波管１と同軸ケーブルＣとの境界で反射することを抑止し、電力損失を低減することが可能となる。

また、本実施形態のプラズマ発生装置Ｓ１においては、同軸導波管１と反対側から放電隙間１０と接続され、放電隙間１０に供給されるマイクロ波の周波数を共鳴周波数とする同軸共鳴器３を備えている。
中間円板２においては、放電隙間１０が狭く、インピーダンスが同軸導波管１よりも高くなり、これによってマイクロ波が反射しやすくなる。これに対して、同軸共鳴器３を設置することによって中間円板２と同軸共鳴器３を含む合成インピーダンスが低下し、マイクロ波が中間円板２に形成された放電隙間１０を通過しやすくなる。このため、放電隙間１０における電界強度を確実に増大させ、安定してプラズマを発生させることが可能となる。

また、本実施形態のプラズマ発生装置Ｓ１においては、同軸共鳴器３の共鳴空間の長さを調節することにより共鳴周波数を調節するスペーサ５を備えている。
このため、確実に同軸共鳴器３においてマイクロ波を共鳴させることが可能となり、確実にマイクロ波が中間円板２の放電隙間１０を通過することとなる。

また、本実施形態のプラズマ発生装置Ｓ１においては、同軸共鳴器３のインピーダンスが同軸導波管１のインピーダンスと同一に設定される。
このため、よりマイクロ波が中間円板２の放電隙間１０を通過しやすくなる。

また、本実施形態のプラズマ発生装置Ｓ１においては、活性化された対象ガスの放出端に設けられ、開口径がマイクロ波を反射する大きさに設定されたノズル６を備えている。
このため、活性化された対象ガスを放出しつつ、マイクロ波がプラズマ発生装置Ｓ１の外部に漏出することを防止することができる。
なお、本実施形態のプラズマ発生装置Ｓ１では、ノズル６をマイクロ波が通過できない円形導波管から構成することで、マイクロ波を同軸共鳴器３に戻し、これによってマイクロ波を共鳴させている。つまり、ノズル６は、マイクロ波に対する同軸共鳴器３の閉鎖端として機能している。
このように、本実施形態のプラズマ発生装置Ｓ１においては、ノズル６がマイクロ波に対する同軸共鳴器３の閉鎖端として機能しているため、別途同軸共鳴器３の閉鎖端を設けていない。
すなわち、本実施形態のプラズマ発生装置Ｓ１によれば、ノズル６を設置することによって、同軸共鳴器３のマイクロ波に対する閉鎖端を省略することが可能となっている。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、本実施形態の説明において、上記第１実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。

図２は、本実施形態のプラズマ発生装置Ｓ２の側断面図である。この図に示すように、本実施形態のプラズマ発生装置Ｓ２においては、上記実施形態の同軸導波管１に換えて、同軸ケーブルＣ側の一部が共通軸Ｌに対して直交するように屈曲した形状の同軸導波管１Ａを有している。

なお、図２に示すように、本実施形態のプラズマ発生装置Ｓ２が備える同軸導波管１Ａは、円柱状の内部導体１Ａａと当該内部導体１Ａａを囲う外部導体１Ａｂとを備えている。
また、同軸導波管１Ａの共通軸Ｌに対して屈曲した部位の管径は、共通軸Ｌに沿う部位の管径よりも小さく設定されており、本実施形態のプラズマ発生装置Ｓ２においても、同軸導波管１Ａは、インピーダンスを保って中間円板２に向けて拡径されている。

そして、本実施形態のプラズマ発生装置Ｓ２共通軸Ｌに沿う内部導体１Ａａの部位には、冷却水を中間円板２に到達させるための冷却液流路３０が形成されている。

このような構成を有する本実施形態のプラズマ発生装置Ｓ２によれば、冷却液流路３０に冷却液を流すことによって最も温度が高くなる中間円板２を冷却することができるため、プラズマに起因する熱損傷をより受け難くなる。

また、本実施形態のプラズマ発生装置Ｓ２においては、同軸導波管１にて管径が小さな部位が屈曲している。
このため、図２に示すように、管径の大きな部位に共通軸Ｌ方向から直接冷却液を供給することができ、冷却液流路３０の確保が容易となる。

以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記実施形態においては、プラズマを発生させるためにマイクロ波を用いる構成について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、マイクロ波以外の電波を用いてプラズマを発生させても良い。これに伴い、例えば、プラズマ発生装置の内部を負圧環境としても良い。

また、上記実施形態においては、ガス導入管Ｋから、プラズマ発生用ガスとしても機能する対象ガスのみを供給する構成について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、ガス導入管Ｋから冷却ガス等の対象ガスとは異なるガスを、対象ガスと一緒に供給するようにしても良い。

また、上記実施形態においては、同軸導波管１，１Ａ、中間円板２、同軸共鳴器３、ノズル６の断面形状が円形である構成について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、同軸導波管１，１Ａ、中間円板２、同軸共鳴器３、ノズル６の断面形状が他の形状であっても良い。

また、上記実施形態においては、同軸共鳴器３を備える構成について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、同軸共鳴器３を省略する構成を採用することもできる。

また、上記実施形態においては、誘電体２０を備える構成について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、マイクロ波の電圧を増大させることにより、誘電体２０を設けることなくプラズマを発生させることも可能である。

Ｓ１，Ｓ２……プラズマ発生装置、１，１Ａ……同軸導波管、１ｂ，１Ａｂ……内部導体、１ｃ，１Ａｃ……外部導体、２……中間円板（閉鎖部材）、３……同軸共鳴器（共鳴器）、４……同軸調整用ネジ、５……スペーサ、６……ノズル、１０……放電隙間、２０……誘電体、３０……冷却液流路、Ｃ……同軸ケーブル（ケーブル）

Claims (7)

1. 対象ガスを活性化させるプラズマを発生させるプラズマ発生装置であって、
   内部導体及び当該内部導体を囲う筒状の外部導体を有し、前記内部導体と前記外部導体との間を導波空間並びにプラズマ発生用ガス及び前記対象ガスの流路空間とする同軸導波管と、
   前記外部導体の開放端を閉鎖する閉鎖部材と、
   前記閉鎖部材を貫通して設けられると共に前記導波空間にて導波される電波が供給されることにより放電が生じる放電隙間と、
   前記同軸導波管と反対側から前記放電隙間と接続され、前記放電隙間に供給される電波の周波数を共鳴周波数とする共鳴器と、
   前記共鳴器の共鳴空間の長さを調節することにより前記共鳴周波数を調節するスペーサと
   を備える
   ことを特徴とするプラズマ発生装置。
2. 前記放電隙間は、前記外部導体と同心円とされた環状形状を有することを特徴とする請求項１記載のプラズマ発生装置。
3. 前記放電隙間に配置される誘電体を備えることを特徴とする請求項１または２記載のプラズマ発生装置。
4. 前記同軸導波管は、前記閉鎖部材に向けて拡径されていることを特徴とする請求項１〜
   ３いずれかに記載のプラズマ発生装置。
5. 前記同軸導波管のインピーダンスは、当該同軸導波管に前記電波を供給するケーブルのインピーダンスと同一に設定されていることを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載のプラズマ発生装置。
6. 前記共鳴器のインピーダンスは、前記同軸導波管のインピーダンスと同一に設定されていることを特徴とする請求項１〜５いずれかに記載のプラズマ発生装置。
7. 前記対象ガスの放出端に設けられ、開口径が前記導波空間にて導波される電波を反射する大きさに設定されたノズルを備えることを特徴とする請求項１〜６いずれかに記載のプラズマ発生装置。

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