JPH01274396A - ガスイオン化方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は所定の領域における大気のイオン含有量の制御
に関するものである。更に詳細には、この領域内の物体
への静電荷の累積を抑制するために所定の領域において
イオン化された大気を維持する方法及び装置に関するも
のである。

（発明の背景） 電気的に絶縁性の物体や接地されていない金属性の物体
は、数千ボルトにも達することのある静電気の電荷をも
たらしがちである。電荷の蓄積は運動やそれに伴う摩擦
、誘導及び他の物体から又は荷電された面からの放電の
受領のような幾つかの原因から起こる。

静電気の蓄積の究極的な放電は望ましくない結果を生じ
得て、ある種の環境では一定の工業的生産品のような物
品に痛烈な損傷を起こし得る。小型化された半導体電子
素子の製造では顕著な例が起こる。静電放電は集積回路
ウェーハ、マイクロチップ及びその他面様のもの内の導
電路を破壊し得て、製造工程の間のそのように生産品の
高い廃棄率の重要な原因となる。静電荷はまた、製品に
不利に影響し得る塵埃粒子及びその他の汚染物の付着を
誘引し引き起こす。

そのような生産品の製造は、潜在的な汚染物を除去する
ため及びまた生産品上への静電荷の形成を抑制するため
に、クリーンルームと名付けられた範囲で実行される。

製品を取り囲む空気中の自由イ゛オンの高水準の維持は
、そのような電荷の形成を抑制するために大変有効な技
術の一つである。

空気中の成分ガスの正及び負のイオンが反対極性の電荷
累積へ静電的に誘引され、それで電荷の交換によってそ
のような累積を中和する。

そのような目的のための普通の空気電離器は、防御され
るべき物体から数フィート離れて典型的に置かれた１個
又はそれ以上の高電圧電極を含む。

この電極によって創られた強烈な電界がコロナ放電を起
こし、空気の成分ガスの分子を荷電されたイオンへ分離
するように働く。この電極の極性と同一の極性を有する
イオンはこの電極によって反撥され、保護されるべき生
産品へ向って外側へ放出される。両極性のイオンを発生
するために、両極性の電極が準備されるか、又は単一の
電極上の電圧が周期的に反転される。負のイオンに対す
る正のイオンの適当な比率が維持されることを確めるた
めに必要だから、このシステムは多かれ少なかれ連続的
に監視され調節されねばならない。不均一な電極侵食の
ような原因によって起こり得る不均衡は、生産品に分与
する電荷の反生産的な影響を持ち得る。

普通の空気電離装置及び方法は、生産品の環境のもっと
緻密な制御を含むクリーンルーム技術での従来の発達と
は充分には両立しない。生産品に隣接する大気中の微粒
子汚染の水準を下げる努力がなされている。この努力は
生産品処理の間の可能限度のために生産品を分離箱内へ
保持することを含む。この分離箱は窒素のような非常に
清浄な不活性ガスの流れによって連続的に清められる。

近代のクリーンルームは一般に毎立方フィートで１００
粒子より少ない微粒子水準で動作し、あるときには毎立
方フィート１０粒子より少ない微粒子水準で動作する。

高電圧空気電離装置は、隔離された電極でか又は交互の
期間で同じ電極で生産される正及び負のイオンの混合を
許すために、生産品から充分な距離を離てられる必要が
ある。電極が近過ぎる場合には、この装置がそれ自身で
生産品へ電荷を与えるかも知れない。従って、そのよう
な装置は分離箱が極端な寸法でない限り分離箱又はその
他同様のものの中へは置かれ得ない。

普通のシステムの有効範囲は多くの作業条件の下で望ま
しくなく制限される。反対極性のイオンは、電極から保
護されるべき生産品名漂流する間に相互に絶えず中和さ
れる。両極性のイオンは又壁やそばの物体へも静電的に
誘引され、そのとき電荷交換によって中和される。従っ
て空気中のイオン含有量は電離電極からの距離の関数と
して急速に低下する。この問題は高電圧電極を生産品へ
極めて接近して置くことによっては救済され得ない。前
述の通り、それは電荷の中和よりむしろ生産品への静電
荷の付与を起こし得る。

更に、普通の高電圧空気電離装置は、非常に静浄な生産
環境が必要な所で重要であり得る水準では、それ自身が
微粒子汚染の源泉であることが見出された。

特に、そのような装置は隣接する大気へ典型的には約３
００オングストロームの大きさを有する金属の粒子を放
出する。これは電極で起こるコロナ放電による高電圧電
極の侵食からの結果であると信じられる。放電中の熱、
スパッタリング及び遊離基の存在が影響要素であろう。

いずれにしても、粒子放出は特殊電極材料の使用によっ
て低減され得るが、完全には除去され得ない証明できる
存在である。

高電圧放電が大気中の酸素の幾らかをオゾンに変え得る
という問題が更に起こる。オゾンは前述の半導体ウェー
ハのような幾つかの生産品を非常に損傷し得る極めて活
性なガスである。

本発明の背景が物体への静電荷の累積の抑制を参照して
ここに説明された。例えば空気純化のような特定の領域
でイオン化された空気を与えることが有益であることは
勿論性の理由がある。特定領域での空気中の高いイオン
含有量は、塵、煙。

花粉及び他の微粒子を空気から除去するように働く。微
粒子がそのようなイオンによる電荷交換によって電荷を
得て、それで近くの壁又は他の面へ静電的に誘引される
。

本発明は前述の一つ又はそれ以上の問題を克服するため
に導かれた。

（発明の概要） 一つの局面では、本発明は所定の領域でイオン化された
ガス環境を与える方法を指導され、囲まれた流路に沿う
領域へ加圧されたガスの流れを導く工程と、前記所定の
領域から隔離された位置で前記囲まれた流路の所定の部
分へ電離放射線を導くことにより前記ガスの流れをイオ
ン化する工程とを含む。別の工程が流路の前記所定の部
分の外へ伝播する放射線の漏洩の抑制と、イオン化され
たガス環境が与えられている領域で前記囲まれた流路か
らのイオン化されたガスの流れの放出とを含む。

この方法の別の局面では、流路が拡張されたこの流れが
流路の所定の部分で減速され、流路が狭められて所定の
部分から前記イオン化されたガス環境が与えられている
領域まで延びる流路の部分で加速される。

本発明の他の好適な局面は、流路の所定の部分へＸ線を
導くことによりガスの流れにイオンを生産する工程と、
少なくとも流路の所定の部分においては酸素を事実上台
まないガスの流れを保持する工程とを含む。

別の局面では、本発明は所定の領域に置かれる工業的生
産物又はその他同様のものへの静電荷の累積を抑制する
方法を提供し、加圧されたガスの流れを囲まれた流路に
沿ってこの領域へ導く工程と、生産領域から隔離された
位置でこの囲まれた流路の所定の部分へ電離放射線を導
くことによりガスの流れをイオン化する工程とを含む。

更に、流路のこの所定の部分の外へ伝播する放射線の漏
洩を抑制し、イオン化されたガスの流れを生産領域で囲
まれた流路から放出する工程を含む。

更に別の局面では、本発明は所定の領域においてイオン
化されたガス環境を与える装置を提供し、その装置は入
口及び出口開口を持つ小室を有するハウジング、加圧さ
れたガスの流れを入口開口へ伝送する入口手段及び小室
内のガスの流れへ放射線を導くように位置決めされたガ
ス電離放射線の源泉を含む。この装置は更に小室から放
出する放射線を吸収する遮蔽手段と、イオンを含むガス
の流れを所定の領域へ伝達する流体送達配管とを含む。

この配管はハウジングの出口開口へ結合された一端を有
する。

この装置の他の局面では、流体送達配管は小室内の流路
の断面積に対して狭められた断面積の流路を与えて、そ
れにより小室内のガスの流速よりも高い流速でこの配管
を通ってガスの流れが移動するように釣り合わされる。

本発明の他の好適な局面では、放射線の源泉は小室内へ
Ｘ線を導くように位置決めされたＸ線管であり、ガスの
流れは窒素の流れである。

本発明は、ガスの中にイオンを発生し、このイオン化さ
れたガスの流れを囲まれた流路に沿って使用点へ伝達す
ることによって、前述の問題点を回避する。好適なガス
はオゾンの発生を回避するために窒素のような酸素を含
まないガスである。

金属汚染物の放出を回避するため及び正と負とのイオン
の固有に平衡した生産を可能にするために、高電圧電極
によるよりはむしろＸ線あるいは他の電離放射線によっ
てイオンが生産される。ガスは流路の拡張された領域内
で照射される。ガスの手頃な量が放射線にさらされ且つ
各ガスの原子又は分子が手頃な期間放射線にさらされる
ように拡大された領域内ではガスの流速が比較的遅いの
で、これがイオン生産を増大する。ガスの流量と所定の
領域へイオンを送達する配管又はその他同様のものの大
きさとが、配管内でのイオンの損失を最小にする方法に
相関する。本発明を実施する静電荷抑制装置は小型、単
純且つ経済的な構造を有し、従来装置よりも保守が簡単
で、１個又はそれ以上の分離箱その他同様のものへ高濃
度のイオンを送達することができる。

本発明の他の局面及び利点は添付の図面と以下の好適な
実施例の説明とから明らかになるであろう。

（好適な実施例の詳細な説明） 最初に図面のうちの第１図を参照して、本発明のこの実
施例に従った装置１１が、静電荷累積を抑制するために
適合され、集積回路又は他の電子素子の製造における特
定の段階の間ウェーハ１４の列を支持する棚１３が処理
される既知の形式である筈の分離箱１２へ結合されて示
される。装置１１は囲まれない作業場で処理されるウェ
ーハ１４上への静電荷の形成を抑制するためにも用いら
れ得ると共に、静電荷累積からの損傷に敏感な種々の他
の物体のいずれでもを保護するためにも用いられ得るこ
とは認識されるべきである。同様の装置１１は、−例と
して空気純化のような他の目的のために特定の領域へイ
オンの流れを送達するためにも用いられ得る。

ガス供給源１６からの加圧されたガスの流れは、ガス分
子のイオン化が起こるように電離放射線２１が導かれる
内部室１９を有するハウジング１８を含む流路を通って
分離箱１２へ伝達される。ハウジング１８の壁内の入口
開口２２は入口導管２３．濾過器２５゜流量計２４及び
流量制御弁２６を通ってガス供給源１６と連絡される。

ハウジング１８の壁内の出口開口２７は流体送達配管２
８を通って分離箱１２の内部領域と連絡される。入口開
口２２と出口開口２７とはなるべく、本実施例では円筒
形である内部室１９の反対側にあって、内部室の軸方向
にもなるべく隔離されている。これがすべての個別の分
子がイオン化されるであろう大きい可能性を創造する電
離放射線２１への個々のガス分子の露出時間を延長する
。濾過器２５はイオンの中和を起こさないように内部室
１９のイオン化領域より上流に置かれる。

イオン化処理で用いられるガスは酸素を含まないことを
必要とし、一般に比較的不活性なガス又はガスの混合物
でなげればならない。このガスは放射線にさらされた場
合にイオン化に対して高い感心度を表すガスであること
も好ましい。例えばヘリウムのような非常に軽いガスは
放射線によって強くはイオン化されない。窒素はこの目
的に対して望ましい特性を表し、経済的な意味でも多く
実際に選択される。殆どのクリーンルームは既に分離箱
１２の清掃用及び他の目的での使用のために窒素供給源
への配管が設けられている。例えばキセノンのような多
くの他のガスもこの処理での使用に適するが、もっと高
価になる傾向がある。

特定の例では酸素を含まない不活性のガスを使用する必
要はなく、その場合に装置１１は前述の目的とは異なる
目的用に用いられる。例えば特定の領域で空気から微粒
子の物質を除去するのが目的の場合には、内部室１９を
通る空気が用いられ得る。

放射線の源泉は好適に、内部室の一端で薄い窓３１を通
して内部室１９内へＸ線２１を導くように位置決めされ
たＸ線管２９である。紫外線が幾つかのガスを効果的に
イオン化できるけれども、窒素はそれらのガスの中には
含まれない。多量の放射性物質のような他の放射線の源
泉も使用され得るが、そのような潜在的に危険な材料の
使用は装置の製作、取り扱い、動作及び処分に複雑化を
加える。

本発明の好適な形では、遮蔽する必要を最小化するため
に比較的低エネルギーのＸ線を与えるように選択され調
節される。１５ｋｅＶのエネルギーを有すＸ線は、例え
ば、プラスチック、アルミニニーム又はベリリウム製の
薄い窓３１を貫通することが可能であり、従って内部室
１９内で窒素を能率的にイオン化する。

Ｘ線管２９を付勢するための電気的な要素は、管のフィ
ラメント３３及び制御グリッド３４用の低電圧電力源３
２と管の陽極３７用の高電圧発生器３６とを含み、これ
らの要素は普通の設計のものでよい。低電圧電力源３２
と高電圧発生器３６との両者は、システムをオンしたり
オフしたりするための制御スイッチ３９を通って商用電
源端子３８から入力電力を受け入れる。商用電源端子３
８と制御スイッチ３９との間に接続されたフユーズ４１
は、過負荷電流が起こった場合に回路を開く。制御スイ
ッチ３９が閉じられ、回路が付勢された場合に可視信号
を与えるために、低電圧電源３２と高電圧発生器３６と
へ動作電流を供給する導体４３の対を横切って表示ラン
プ４２が接続される。

Ｘ線２１の発生はガスの流量制御弁２６が閉じられた時
はいっでも停止されることが好ましい。この目的のため
に、流量制御弁２６の出口側でのガス圧力に応答して閉
じる圧力動作スイッチ４７の常開接点４６を通って、高
電圧発生器３６が入力電力導体４３へ接続される。この
圧力動作スイッチ４７は、例えば、流量制御弁２６の出
口と連絡されたケーシング４９と摺動可能なばね偏倚ピ
ストン４８を有する形式のものであり、それが所定のガ
ス圧力に応答して常開接点４６を閉じるように変化させ
る。従って、回路の他の部分は制御スイッチ３９が閉じ
られている限り付勢状態に留まるにもかかわらず、ガス
の流れが起こった場合にのみ高電圧がＸ線管の陽極３７
へ印加される。

電離室ハウジング１８及びＸ線管２９は、装置からの放
射線の漏洩を防止するために、少なくとも一部がＸ線吸
収材で形成された遮蔽覆い５１内に配列される。例えば
、１ミリメートル厚さの鉛が１５ｋｅＶのエネルギーの
Ｘ線の放出を防止する。遮蔽材料製の套管５２が遮蔽覆
い５１からハウジング１８に向って延び、入口導管２３
の末端部分とハウジングに隣接する流体送達配管２８と
を囲む。套管５２は、さもなければガスの流れを受領し
転送する開口を通って遮蔽覆い５１からＸ線が漏洩し得
るので、Ｘ線に対する吸収面が存在するほぼＳ字状の弯
曲又は他の回旋を有する。

第２図はより詳細に本発明の一特別例の電離室ハウジン
グ１８及び遮蔽覆い５１の構造を表示する。

これらの要素は他の形態及び寸法でもよく、以下に述べ
る一定の思想に合致する他の材料で形成されてもよい。

この特別例の電離室ハウジング１８は、３インチの直径
と４６５インチの高さである内部室１９を有する直立し
たプレキシグラスの円筒である。ハウジング１８の上端
部被覆は、内部室１９へ近付くことができるために螺旋
ねじ５６によってハウジングの本体５４へ噛み合わされ
たプレキシグラスの蓋５３である。

Ｘ線管２９の突出した、丸いＸ線出力窓５８は、蓋５３
の外側面の中心で丸い竪穴５９内に置かれる。本発明の
この例では、竪穴５９のすぐ下の蓋の材料の薄い部分が
、内部室１９へＸ線が通って入る薄い窓３１を定義する
。

この例では可撓性のプラスチック管である入口導管２３
の端部は、ハウジング１８の頭部の近くの入口開口２２
で入口取付部品６１へ固定される。内部室１９の反対側
であって、内部室の底部に近い位置で、本実施例ではこ
れも可撓プラスチック管である流体送達配管２８の端部
へ出口開口２７での出口取付部品６２が延びる。留め金
６３が入口導管２３と流体送達配管２８とをそれぞれ入
口取付部品６１と出口取付部品６２とへ固定する。

配管中の湾曲が可能な量に回避された場合及び出口取付
部品６２を含む配管を通る流路の直径の変化も可能な限
り回避された場合に、反対極性のイオンの電荷交換によ
る、又流体送達配管２８の内壁との接触によるイオンの
中和は低減される。これが流路中の騒乱を最小化するこ
とにより前述の原因によるイオン損失を減少させる。こ
の目的のために、出口取付部品６２はなるべく流体送達
配管２Ｂの内径と同じ内径を有する。出口取付部品６２
がその中へ延びる流体送達配管２８の端の部分は従って
配管の他の部分よりも大きい直径である。この実施例に
おけるごとく流体送達配管２８が伸張可能なプラスチッ
ク配管である場合には、出口取付部品６２を単純に配管
の端部の中へ押し込むことによって配管の端部が拡がり
、留め金６３によって留められ得る。これはこの取付部
品の端部に斜めにされた面６４を準備することによって
促進される。この取付部品の端部がこのとき配管がこの
取付部品上へ押し込まれるように形成された流体送達配
管の先細にされた転移部分６６のすぐ内側の領域を満た
すから、斜めにされた面６４はまた出口取付部品６２の
内側面と流体送達配管２８とが２つの面が接触する範囲
の回りで連続であることを保証する。騒乱の誘発によっ
てイオン損失を悪化させる転移部分６６のすぐ内側の流
路の拡大の創出をこれが回避する。

ハウジング１８とＸ線管２９とが収容されている遮蔽覆
い５１はこの例では四角く、外面上に約１ミリメートル
厚さの鉛製の被覆６７を有するプラスチックによって形
成される。入口導管２３と流体送達配管２８とを通るＸ
線の漏洩を抑制する前述の湾曲した鉛の套管５２は、遮
蔽覆い５１のＸ線吸収被覆６７へ延びて結合する。

再び第１図を参照すると、イオン化されたガスが流体送
達配管のような導管内の封入された流れとして使用され
る点へ配送されることにおいて、この装置１１は電荷抑
制用の従来のイオン化システムとは異なる。使用される
点に近い位置で周囲の空気を単純にイオン化する従来の
方法に対抗するから、自由イオンのこのような配管は、
最初に考えると不適当な手段であるように見える。外見
上は、隣接する壁面との及び相互間での電荷交換からイ
オン損失の問題が非常に悪化させられる。我我は、この
システムの一定のキー助変数が適当に相互に関係付けら
れた場合には、イオンの充分高い濃度が数フィート以上
の距離に対して制限されたガスの流れの中に維持され得
ることを見出した。

特に、前述の動作に本質的に似た電荷抑制装置１１の動
作は、その装置が１０インチ角の平板（６７ｐｆのキャ
パシタンス）を１０００ボルトから１００　ボルト迄放
電するのに必要な時間を秒で測定する充電平板モニター
から１８インチ離れて流体送達配管２８の出口を置くこ
とによって評価された。この測定された放電時間は流体
送達配管２８からのイオン出力に反比例する。イオン出
力の増加はより低い放電時間に帰着する。

イオン出力に最も明確な影響を伴う変数はガスの流量、
流体送達配管２８の直径及び流体送達配管の長さである
ことを試験が示した。内部室の大きさ及びＸ線管２９の
フィラメント電流と陽極電圧とを含むその他の試験され
た変数は、非常に少ししか動作に影響しなかった。他の
変数を一定に保持した流体送達配管材料及び内部室１９
の材料の異なる形式を用いた試験は、同様の結果を生じ
た。

３つの非常に重要な変数、即ちガスの流量、管の直径及
びガス圧力（内部室１９内の）をも考慮した管の長さか
ら装置１１の異なった個別の放電時間の予言を可能にす
るために、回帰技術を用いて、多変数曲線当てはめモデ
ルがこの試験データから開発された。ガス圧力それ自身
は３つの重要な変数に依存し、それで第２の曲線当ては
めモデルがこれらの３つの変数から圧力を予言するため
に開発され、この予言された圧力が放電時間モデルへ代
入される。

放電時間モデルは装置１１の試験から得られたデータへ
当てはめた最小自乗法によって決定された幾つかの助変
数をそれぞれ有する２つの式に変えられる。放電時間に
対する式は： Ｔ　＝　　６　（ａ＋ｂ傘ＤＥＣ申Ｌ４−ｄ＊Ｐ＊Ｊ◆
Ｐ）ここに： Ｔ＝放電時間（秒） Ｄ＝流体送達配管の内径（インチ） Ｌ−流体送達配管の長さ（インチ） Ｆ＝流量（毎分立方フィート） Ｐ＝ガス圧力（毎平方インチのポンド）ｅ＝２．７１８ 圧力に対する式は： ｐ　＝：　　ｅ（ｒ　＋　ｂ　＊　Ｅｌ◆ｈｌＬ＋Ｉ◆
Ｆ）上記の式に対する曲線当てはめ助変数は：ａ＝３．
２５５　　　　　ｂ＝１．１０８　　　　　ｃ＝０．０
２７ｄ＝−０，３１５ｊ＝０．０２８　　　　　ｆ・１
．１０７ｇニー６、１７７　　　　ｈ＝０．０１０　　
　　　ｉ＝０．３９８この曲線当てはめモデルの主な利
点は、他の変数を一定に維持している間に３つの変数の
中の１つの影響の検定を可能にすることである。変数間
の相互関係があるので実験的にこの情報を得ることは非
常に困難である。

元の実験データについてのこのモデル予言の合い具合は
、予言された値と観測された値との間に約９５％の相関
を与える。管の長さ及び直径の試験されていない値に対
して放電時間を予言し、それからそれらの実験的な値に
照合することにこのモデルを使用することによって、こ
のモデルの正確度が更に確証された。このモデルを作る
のに用いられた最大の試験値の約２倍の管の長さ及び直
径に対して予言された放電時間を含んで、放電時間は実
験的な結果の２秒以内であった。従ってこのモデルは元
の試験領域の外側の値に精密に外挿する。

第３Ａ〜３０図は放電時間への流体送達配管２８の直径
、長さ及び流量の変化の影響のモデル予言を表示する。

第３Ａ図は特にガスの流量が毎分１０立方フィートで一
定の条件の下で、長さが４フィートの管、６フィートの
管及び８フィートの管における変化する管の直径の影響
を図解する。第３Ａ図から明らかなように、管の長さの
関数として放電時間は長（なり従ってイオン出力は低下
する。約２０秒以下の放電時間がクリーンルームにおけ
る電荷抑制に対して最も望ましく、又第３Ａ図から明ら
かなように、約６フィートを超える長さを有する管は直
径にかかわらずこれらの低い放電時間を実現しない。実
際的な考慮がそれを必要とする場合には６フィートより
長い管が用いられ得ることは認識されるべきである。管
の長さが増加するに従って使用点へのイオン送達の量は
低下するが、減少したイオンの流れがなお静電荷の形成
の抑制の有意味な水準を与える。

第３Ａ図に表示された各場合に重複する領域ではあるが
、管の長さに幾らか依存する個別の領域内に管の直径が
ある場合にのみ、最低の放電時間が実現されることも第
３Ａ図が図解する。長さが６フィートを超えない管の場
合には、約０．６インチの内径が最低放電時を与える。

この特定の直径がそのような管に最良の特性を与えるの
に対して、ある種の目的に対して充分なイオンの流れも
特定の用法に対して許容し得る最大放電時間に依存する
管の直径の領域で得られる。

所定の長さの管の直径がその最良の範囲以下に減少した
ときの性能の低下は、中和に帰着する管壁と接触するイ
オンの増加による結果と信じられる。管の直径がこの最
良の範囲以上に増加したときの性能の少し子つの低下は
、管内の個別のイオンが存在している時間の増加により
それ自身が起こされる正と負のイオンの間の電荷の交換
による中和の増大からの結果と信じられる。

第３Ｂ図は毎分８．１０及び１２立方フィートの流量を
用いる６フィート長さの管に対して管の直径の関数とし
て放電時間を図解する。流量のこの一般的な範囲内では
、より高い流量が比較的大きい管の直径ではより長い性
能を与えるが、より小さい管の直径では反転された結果
が起こることがわかるだろう。流量が増加するに従った
より小さい管の直径における性能のこの低下は、小さい
管を通る大きい流れの強制に伴う大きい騒乱ときびしい
圧迫による壁損失からの結果と信じられる。

１／２インチ、５７８インチ及び３７４インチの内径を
有する６フィート長さの管における流量の関数として放
電時間を示す第３Ｃ図かられかるように、所定の長さの
管に対して直径に依存する一定点を超えて流量が増大す
ると大きい管の直径でも非生産的である。高い流量にお
いて突然に増大する放電時間は、壁損失の増大から起こ
ると信じられる。

流量が第３Ｃ図で明らかな一定の点以下に減少したとき
にも放電時間は上昇し、この点は管の直径に依存する。

従って第３Ｂ図及び第３Ｃ図のデータは、管の直径と長
さとに依存する最良の流量が存在することを示す。

管の長さは装置の配置と作業位置での作業空間とによっ
て一般的に指令されるが、可能な限り短くなければなら
なず、前述のように約６フィートをなるべく超えてはな
らない。作業位置に適用できる流体送達配管の最低の長
さが与えられると、望ましく低い放電時間が実現される
ためには管の直径と流量とが特定の範囲内の値でなけれ
ばならぬことが第３Ａ図〜第３Ｃ図かられかる。例えば
２０秒が作業位置で許容できる最大の放電時間である場
合には、そのとき流量と管の長さとに依存して管の直径
は約０．５インチから約０．８インチ迄の範囲内でなけ
ればならない。流量は毎分約１０立方フィートから毎分
約１３立方フィート迄の中でなくてはならない。前に説
明したように、最良に低い放電時間が実現されるべき場
合には、管の長さは約６フィートを超えてはならない。

多くの場合には、流量の低下の結果がガスの消費におけ
る経済性を実現するので、第３Ａ図〜第３８図のデータ
と一致する範囲に、流量よりもむしろ管の直径を増加さ
せることによって性能を最良化することが望ましい。

静電荷抑制に対する又は他の理由に対する緩和された要
求のせいで、補助変数の上述の所定の範囲のいくらか外
側での動作が適切であり得る場合が存在することは認識
されねばならぬ。

再び第１図を参照して、イオン化する内部室１９は実際
には流速が減速されるガスの流路２７中の拡大である。

各ガス分子が長期間Ｘ線にさらされ、大量のガスがすべ
ての所定の時間照射されているから、これが出力の流れ
におけるイオンの望ましい濃度を与える。

幾つかの装置では、窒素又はその地回様のものの配管に
よる低価格の源泉を得ることができず、高価な瓶詰めの
ガスに頼ることが必要になり得る。

次に第４図を参照して、ポンプ６８及び蓄圧槽６９ある
いはその他の源泉からの圧縮空気の流れを、イオン化が
起こる領域から下流で流体送達配管２８ａへ加えること
によって経済性が実現され得る。流体送達配管２８ａと
連絡する蓄圧槽６９からの空気導管７１は、ガスの流れ
の総括的な方向において空気のこの運搬流を注入するた
めに、管に対してなるべく角度が付けられ、微粒子の物
質によりイオンの流れの汚染を防止するために濾過器７
０も含む。

混合された流れでは空気がイオン濃度を低下させるが、
ガス消費の節約の意味では幾つかの条件の下でこれが許
容され得る。イオン発生領域から下流での空気の注入は
、空気中の酸素がＸ線に暴露されないのでオゾンの生産
には帰着しない。

次に第５図を参照して、装置１１ｂの単一のユニットは
静電荷を抑制するために、分離箱１２ｂ及び／又はウェ
ーハ又はその他の作業片が覆いの中に局限されるよりも
むしろ開放されている検査範囲机７４のような作業場所
７２において配設され得る。

流体送達配管２８の長さが増大するのでイオン出力が前
述の減少をするのであれば、ガス電離室ハウジング１８
ｂと遮蔽覆い５１アが円の中央にある円形のパターンで
分離箱１２ｂと他の作業場所７２とを配設することが有
利であり得る。過度の長さの流体送達配管２８ｂを必要
とせずに、多くのそのような分離箱１２１３及び／又は
作業場所７２の働（ことを可能にする。

複数の流体送達配管２８ｂが電離室ハウジング１８ｂと
遮蔽覆い５１とから分離箱１２ｂ又は作業場所７２の分
離された１個とそれぞれ接続するために放射状に延びる
ことを除いて、装置１１ｂは前述の実施例と本質的に類
似し得る。遮蔽覆い５１ｂはこの実施例ではこの配置に
適応するために円筒状の外形を有する。

流体送達配管２８ｂは前述の方法で分離箱１２ｂと連絡
され得る。検査範囲のような開放された作業場所７２の
場合には、第５図と第６図とを結合して参照することに
より、流体送達配管２８ｂの出ロア３は生産品が机表面
のすぐ上の領域へイオン化されたガスの流れ７６を放出
する位置で検査される検査範囲机７４の上方へ離され得
る。

再び特に第５図を参照して、流量制御弁２６ｂ、流量計
２４ｂ及び電源３２ｂ、高電圧発生器３６ｂ、制御スイ
ッチ３９及び表示ランプ４２のような電気的要素は、若
し望むならば、ガス入口導管２３ｂを通り電離室ハウジ
ング１８ｂへ結合され且つ多導体電線７８を通ってＸ線
管２９ｂへ結合されるコンソール７７に収容され得る。

このコンソール７７は遮蔽覆い５１ｂのすぐそばにある
必要はない。

本発明は例示の目的である特定の実施例に関して説明し
たが、多くの修正や変形が可能であり、特許請求の範囲
に定義されたものを除いて本発明を限定するものではな
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従った工業的生産品又はその地間様の
ものへの静電形成を抑制する装置の図式的概念図である
。 第２図は第１図の装置の特定の要素について適する詳細
な構造の一つを図解する破断側面図である。 第３Ａ、　３Ｂ及び３０図は第１図及び第２図に示した
形式の装置のイオン出力に対する一定のキー助変数の変
動の影響を描写するグラフである。 第４図は操業上の経済性を実現し得る構造の一部の修正
を図解する図式的概念図である。 第５図は複数の隔離された処理場所で物体上の静電荷の
形成を抑制するための本発明の他の実施例の透視図であ
り、それはこの例では分離箱と生産品が囲まれない作業
範囲との両者を含む。 第６図は第５図の■〜■線に沿った第５図の装置の立面
図である。 １１、　ｌｌｂ・・・装置　　　　　１２．１２ｂ・・
・分離箱■３・・・棚　　　　　　　　１４・・・ウェ
ーハ１６・・・ガス供給源　　　　１７・・・流路１８
・・・電離室ハウジング　１９・・・内部室２１・・・
電離放射線又はＸ線 ２２・・・入口開口　　　　　２３．２３ｂ・・・入口
導管２４、２４ｂ・・・流量計　　　　２５・・・濾過
器２６、２６ｂ・・・ガス流量制御弁 ２７・・・出口開口 ２８、２８ａ、　２８ｂ−・・流体送達配管２９、２９
ｂ・・・Ｘ線管　　　　３１・・・薄い窓３２、３２ｂ
・・・低電圧電源　　３３・・・フィラメント３４・・
・制御グリッド　　　３６．３６ｂ・・・高電圧発生器
３７・・・陽極　　　　　　　３８・・・商用電源端子
３９・・・制御スイッチ　　　４１・・・フユーズ４２
・・・表示ランプ　　　　４３・・・導体４６・・・常
開接点　　　　　４７・・・圧力動作スイッチ４８・・
・ばね偏倚ピストン　４９・・・ケーシング５１．５１
ｂ・・・遮蔽覆い　　　５２・・・套管５３・・・蓋　
　　　　　　　５４・・・本体５６・・・螺旋ねじ　　
　　　５７・・・０リングシール５８・・・Ｘ線出力窓
　　　　５９・・・竪穴６１・・・入口取付部品　　　
６２・・・出口取付部品６３・・・留め金　　　　　　
６４・・・斜めにされた面６６・・・先細にされた移行
部分 ６７・・・被覆　　　　　　　６８・・・ポンプ６９・
・・蓄圧槽　　　　　　７０・・・濾過器７１・・・空
気導管　　　　　７２・・・作業場所７３・・・出口　
　　　　　　７４・・・検査範囲机７６・・・流れ　　
　　　　　７７・・・コンソール７８・・・多導体電線

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、所定の領域でイオン化されたガス環境を与える方法
   において、 囲まれた流路に沿って前記領域へ加圧されたガスの流れ
   を導くこと、 前記所定の領域から隔離された位置で前記囲まれた流路
   の所定の部分へ電離放射線を導くことにより前記ガスの
   流れをイオン化すること、 前記流路の前記所定の部分の外へ伝播する放射線の漏洩
   を抑制すること、及び 前記所定の領域で前記囲まれた流路から前記イオン化さ
   れたガスの流れを放出することの工程を含むことを特徴
   とするガスイオン化方法。 ２、前記囲まれた流路を拡張し、前記流路の前記所定の
   部分で前記ガスの流れを減速すること、及び 前記流路を収縮し、前記所定の部分から前記所定の領域
   へ延びる前記流路の部分で前記ガスの流れを加速するこ
   と、 の工程を更に含むことを特徴とする請求項１記載のガス
   イオン化方法。 ３、前記流路の前記所定の部分へＸ線を導くことにより
   、前記ガスの流れ内にイオンを生産する工程を更に含む
   ことを特徴とする請求項１記載のガスイオン化方法。 ４、少なくとも前記所定の部分ではそこに実質的に酸素
   を含まない前記ガスの流れを維持する工程を更に含むこ
   とを特徴とする請求項１記載のガスイオン化方法。 ５、前記所定の部分の下流端部で前記ガスの流れを分割
   すること、及び 前記分割されたガスの流れを複数の囲まれた流路内で複
   数の所定の領域へ導くこと、 の工程を更に含むことを特徴とする請求項１記載のガス
   イオン化方法。 ６、前記流路の前記所定の部分を少なくとも部分的に取
   り囲む曲がった範囲に沿った隔離された位置の列へ前記
   複数の所定の領域を置く工程を更に含むことを特徴とす
   る請求項５記載のガスイオン化方法。 ７、前記流路の前記所定の部分からほぼ等距離に前記複
   数の所定の領域のそれぞれを位置決めする工程を更に含
   むことを特徴とする請求項５記載のガスイオン化方法。 ８、流路の前記所定の部分と前記所定の領域との間の位
   置で、前記囲まれた流路へ異なるガスの第２のガス流を
   注入する工程を更に含むことを特徴とする請求項１記載
   のガスイオン化方法。 ９、前記流路の前記所定の部分と前記所定の領域との間
   では、前記ガスの流れの速度をほぼ一定に維持する工程
   を更に含むことを特徴とする請求項１記載のガスイオン
   化方法。 １０、前記所定の部分から前記所定の領域へ延びる前記
   流路の部分の長さを約６フィートに制限すること、 前記ガスの流れの流量を毎分約１０から約１３立方フィ
   ート迄の範囲に維持すること、及び前記流路の前記所定
   の部分から前記所定の領域へ延びる前記流路の前記部分
   では、前記ガスの流れの直径を約０．５インチから約０
   ．８インチ迄の範囲に維持すること、 の工程を更に含むことを特徴とする請求項１記載のガス
   イオン化方法。 １１、所定の領域へ置かれる工業的生産物その他への静
   電荷の累積を抑制する方法において、囲まれた流路に沿
   って前記生産領域へ加圧されたガスの流れを導くこと、 前記生産領域から隔離された位置で前記囲まれた流路の
   所定の部分へ電離放射線を導くことにより前記ガスの流
   れをイオン化すること、 前記流路の前記所定の部分の外へ伝播する放射線の漏洩
   を抑制すること、及び 前記生産領域で前記囲まれた流路から前記イオン化され
   たガスの流れを放出すること、の工程を含むことを特徴
   とする静電荷の累積抑制方法。 １２、所定の領域でイオン化されたガス環境を与える装
   置において、 内部に内部室を有し、入口開口と出口開口とを有するハ
   ウジングと、 加圧されたガスの流れを前記ハウジングの前記入口開口
   へ配送する入口手段と、 前記内部室内のガスの流れへ電離放射線を導くように位
   置決めされたガス電離放射線の源泉と、 前記内部室を退去する放射線を吸収するための遮蔽手段
   と、及び 中にイオンを含む前記ガスの流れを前記所定の領域へ転
   送するための流体送達配管であって、前記ハウジングの
   前記出口開口へ結合された一端を有する前記配管と、 を具えたことを特徴とするイオン化ガス供給装置。 １３、前記流体送達配管は、前記ガスの流れが前記内部
   室内のガスの流速よりも高い速度で前記配管内を通り移
   動するように、前記内部室内の流路の断面積よりも減少
   した断面積を与えるように釣り合わされたことを特徴と
   する請求項１２記載のイオン化ガス供給装置。 １４、前記電離放射線の源泉は、前記内部室内のガスの
   流れへＸ線を導くように位置決めされたＸ線管であるこ
   とを特徴とする請求項１２記載のイオン化ガス供給装置
   。 １５、前記入口手段へ結合された前記加圧されたガスの
   源泉を更に含み、該源泉は実質的に酸素を含まないガス
   を収容することを特徴とする請求項１２記載のイオン化
   ガス供給装置。 １６、前記流体送達配管は約６フィートより短い長さを
   有し且つ約０．５インチから０．８インチ迄の範囲の内
   径を有し、更に前記流体送達配管を通るガスの流量を毎
   分約１０立方フィートから約１３立方フィート迄の範囲
   に維持する手段を含むことを特徴とする請求項１２記載
   のイオン化ガス供給装置。 １７、前記ガス電離放射線の源泉は前記内部室内の前記
   ガスの流れへＸ線を導くように位置決めされたＸ線管で
   あり、前記遮蔽手段は前記内部室と前記Ｘ線管とを取り
   囲むＸ線吸収材料製の本体を含み且つ前記入力手段が通
   って延びる第１の開口と前記流体送達配管が通って延び
   る第２の開口とを有し、前記遮蔽手段は更に前記ガスの
   流れが前記内部室の前記入口開口へ中を移動する放射線
   吸収材料で形成された第１の曲った套管と前記ガスの流
   れが前記内部室の前記出口開口から中を通って流れ出る
   放射線吸収材料で形成された第２の曲った套管とを含み
   、前記第１及び第２の套管はそれぞれ前記放射線吸収材
   料製の本体へ結合する一端を有し、前記套管は前記入口
   及び出口開口を通って移動するＸ線を妨害するのに充分
   な曲率を有することを特徴とする請求項１２記載のイオ
   ン化ガス供給装置。 １８、前記流体送達配管がそれの前記一端を除いて前記
   配管の全長を通して均一な内径を有し、前記流体送達配
   管の前記端は同じ内径を有する流通路を持つ取付部品を
   通って前記内部室へ供給されることを特徴とする請求項
   １２記載のイオン化ガス供給装置。 １９、前記入口手段を通る選択されたガスの流量を維持
   する手段を含むことを特徴とする請求項１２記載のイオ
   ン化ガス供給装置。 ２０、前記ガス電離放射線の源泉がＸ線管であり、更に
   前記装置内に前記ガスの流れが存在しない間は前記Ｘ線
   管によるＸ線発生を抑制する手段を含むことを特徴とす
   る請求項１２記載のイオン化ガス供給装置。 ２１、そこでＸ線発生ができるように前記Ｘ線管へ結合
   された高電圧発生器と該高電圧発生器用動作電流の源泉
   とを更に含み、前記ガスの流れの不存在を検出する手段
   は前記装置のガスの流路と連絡された圧力動作電気スイ
   ッチであり、それを通って前記動作電流の源泉が前記高
   電圧発生器へ接続されることを特徴とする請求項２０記
   載のイオン化ガス供給装置。 ２２、前記ハウジングの前記出口開口より下流の位置で
   前記流体送達配管内へ加圧されたガスの付加的な流れを
   注入する手段を更に含むことを特徴とする請求項１２記
   載のイオン化ガス供給装置。 ２３、前記入口及び出口開口が、前記出口開口より前記
   内部室の一端に接近している前記入口開口と、前記入口
   開口より前記内部室の反対端に接近している前記出力開
   口とによって、前記内部室の反対の側に存在し、前記ガ
   ス電離放射線の源泉が内部室の前記端の一方を通り前記
   内部室へ放射線を導くように位置決めされることを特徴
   とする請求項１２記載のイオン化ガス供給装置。 ２４、前記ガスの流れの分離部分を分離した位置へ送達
   するために複数の前記流体送達配管を更に含み、各前記
   流体送達配管は前記内部室と連絡する一端を有すること
   を特徴とする請求１２記載のイオン化ガス供給装置。 ２５、各前記複数の流体送達配管は、前記内部室の領域
   を少なくとも部分的に取り巻く曲った範囲に沿って隔離
   された複数の位置の一つへ延びることを特徴とする請求
   項２４記載のイオン化ガス供給装置。 ２６、前記位置は前記内部室からほぼ等距離であること
   を特徴とする請求項２４記載のイオン化ガス供給装置。 ２７、前記ガスの流れから微粒子の物質を除去する濾過
   器を更に含み、該濾過器はガスの流れにイオンが作られ
   る領域より上流の前記ガスの流れ内の点に置かれること
   を特徴とする請求項１２記載のイオン化ガス供給装置。 ２８、前記イオン化されたガスにより静電荷累積から守
   られるべき工業的生産物を受け入れる穴を明けられた箱
   を更に含み、前記流体送達配管の他端が前記箱の内部と
   連絡されることを特徴とする請求項１２記載のイオン化
   ガス供給装置。 ２９、前記入口手段へ結合された前記加圧されたガスの
   源泉を更に含み、該ガスの源泉は実質的に酸素を含まな
   い窒素を収容することを特徴とする請求項１２記載のイ
   オン化ガス供給装置。