JP6061240B2 - オゾンビーム発生装置 - Google Patents
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Description
本発明のオゾンビーム生成装置において、オゾン含有ガスが、オゾン濃度が5%から15%であり、残部が酸素ガス並びに不可避的不純物からなる。オゾン濃度が5%以下だと、酸化処理プロセスや表面処理プロセスにおいて、試料に対して所望の効果が得られない。オゾン濃度が15%以上だと、通常用いられるオゾン発生器単体で生成できるオゾン濃度を超えるため、オゾン濃縮器を設ける必要がある。さらに、オゾン濃度が80%以上だと、純粋オゾンに準じた爆発を防ぐ安全対策が必要となり、設備の簡素化が実現できない。
本発明のオゾンビーム生成装置において、好ましくは、前記オゾン保全流状態は、クヌーセン数が0.01以下の粘性流状態に代えて、クヌーセン数が0.01以上1以下の中間流であって、前記オゾン供給管の管径や管長がオゾン成分を維持したまま真空槽に噴出するものであるとよい。
本発明によるオゾンビーム発生装置は、オゾンガス中のオゾンを失うことなく、高真空もしくは超高真空中に導入できる優れた性能を有しており、15%以下の安全な低濃度オゾンガスを使い、オゾンビームを高真空もしくは超高真空中で使う安全な環境を提供できる。
以下、図面を用いて本発明を説明する。
図1は、本発明のオゾンビーム発生装置の一実施形態を示す構成図である。酸素源1は、酸素ボンベあるいは酸素発生器などの純度が100%に近い酸素ガスの供給源である。圧力調整弁2は、酸素源1と放電式オゾン発生器3の間に設けられるもので、酸素源1から放電式オゾン発生器3に送られる酸素ガスの供給圧力を、例えば絶対3気圧以下とする。放電式オゾン発生器3は、典型的には、放電量に応じたオゾンガスを生成するもので、例えば5%以上、15%以下の低濃度オゾンを生成する。この放電式オゾン発生器3のオゾン濃度は、試料に対する所望の処理に必要な値に定める。
酸素源1から供給される酸素ガスは、圧力調整弁2で絶対3気圧以下に調整されて、放電式オゾン発生器3に送られる。酸素ガスは、放電式オゾン発生器3で放電量に応じた低濃度のオゾンガスとなる。低濃度オゾンは、流量調節弁4を介して、粘性流内管5に送られる。低濃度オゾンは、粘性流内管5の先端部(図中、粘性流内管5の左側面に示す先端部)から、粘性流外管6との接合部近傍に粘性流のまま流入する。低濃度オゾンは、その一部が噴射口7から分子流領域の真空槽8の内部へ噴出し、オゾンビームとなって、試料9に当たる。
図3は比較例のオゾンビーム発生装置の一例を示す構成図で、特許文献1〜4に基づくオゾンビーム発生装置を示してある。図1の装置と比較すると、図3の装置はオゾン濃縮器18を有すると共に、粘性流内管5と粘性流外管6に代えて分子流配管20が設けられている点で相違する。
<実施例2>
2 圧力調整弁
3 オゾン発生器
4 流量調整弁
5 オゾン供給管、粘性流内管
6 オゾン排出管、粘性流外管
7 噴射口
8 真空槽
9 試料
10 圧力計
11 真空弁
12 オゾン分解槽
13 真空ポンプ
14 上下送り機構
15 オゾン噴出弁、噴射口シール
16 オージェ電子スペクトル(純酸素ビームを照射)
17 オージェ電子スペクトル(オゾンビームを照射)
18 オゾン濃縮器
19 微量流量調整弁
20 分子流配管
Claims (5)
- 酸素ガスからオゾン含有ガスを生成するオゾン発生器と、
真空槽内に設けられた試料の設置位置の近傍まで、前記オゾン含有ガスを導くオゾン供給管と、
前記オゾン供給管内に導かれた前記オゾン含有ガスを前記試料に向かって噴出するオゾン噴出口と、
前記オゾン供給管内に導かれた前記オゾン含有ガスのうち、前記オゾン噴出口から噴出しない前記オゾン含有ガスを前記真空槽の外部に排出するオゾン排出管と、
を備えるオゾンビーム生成装置であって、
前記オゾン供給管内のオゾン含有ガスはオゾン保全流状態であると共に、オゾン濃度が5%から15%であって、残部が酸素ガス並びに不可避的不純物からなり、
前記オゾン保全流状態はクヌーセン数が0.01以下の粘性流状態であり、
前記オゾン噴出口から噴出するオゾン含有ガスは分子流状態であることを特徴とするオゾンビーム生成装置。 - 前記オゾン供給管と前記オゾン排出管は、直径の異なる入れ子状の配管で構成され、又は並列に設けられた複数の配管で構成してあると共に、
前記オゾン供給管と前記オゾン排出管の接合部に前記オゾン噴出口を設けることを特徴とする請求項1に記載のオゾンビーム生成装置。 - さらに、前記オゾン噴出口を開閉するオゾン噴出弁を設けることを特徴とする請求項1又は2に記載のオゾンビーム生成装置。
- 前記オゾン噴出口の開口面積が、円に換算して、直径1μmから100μmの範囲であることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載のオゾンビーム生成装置。
- 前記オゾン保全流状態は、クヌーセン数が0.01以下の粘性流状態に代えて、クヌーセン数が0.01以上1以下の中間流であって、前記オゾン供給管の管径や管長がオゾン成分を維持したまま真空槽に噴出するものであることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載のオゾンビーム生成装置。
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