JPH03225727A - プラズマアークトーチ用電極 - 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】 【産業上の利用分野］ 本発明は、プラズマアークトーチに関するものであり、
特にはプラズマアークトーチにおいて使用するに適しそ
して改善された使用寿命を有する新規な電極に関する。

［発明の背景］ プラズマアークトーチは一般に、切断、溶接、表面処理
、溶解及び焼鈍を含め金属の加工のために使用されてい
る。こうしたトーチは、電極を含み、電極は電極から加
工物まで移行式アーク様式で伸びるアークを支持する。

渦巻き気体流れでアークを取り巻くこともまた従来から
行なわれておりそして幾つかのトーチ設計においては当
該気体及びアークを渦巻き水ジェツトで包被することも
慣用されている。

［従来技術］ 上述した型式の従来トーチにおいて使用される電極は代
表的に、銅或いは銅合金のような高い熱伝導率の材料か
ら構成される細長いチューブ状部材を含む。チューブ状
電極の前端即ち放電端は、そこに埋入される、アークを
支持する放射性挿入体を有する底端壁を具備する。挿入
体は比較的低い仕事関数を有する材料から構成される。

仕事関数は、斯界では成る与えられた温度において金属
の表面からの熱電子の放射を許容する、エレクトロンボ
ルト単位で測定してのポテンシャル準位として定義され
ている。挿入体は、その低い仕事関数に鑑み、そこの電
位が適用されるとき容易に電子を放射することが出来る
。一般に使用される挿入体材料としては、ハフニウム、
ジルコニウム及びタングステンが含まれる。

［発明）Ｓ解決しようとする課題］ 上述した型式のトーチと関連する顕著な問題は、特にト
ーチが酸素或いは空気のような酸化性アーク気体と共に
使用されるとき電極の使用寿命が短いことであった。即
ち、こうした気体は銅を急速に酸化する傾向があり、そ
して銅が酸化するにつれその仕事関数は低下する。その
結果、挿入体を取り巻く酸化した銅が挿入体を優先して
アークを支持し始めるようになる。これが起こると、銅
酸化物及び支持体としての銅が溶融し、電極の早期の損
傷及び破壊をもたらす。

本発明の課題は、上述した型式のプラズマアークトーチ
において使用するに適しそしてトーチが酸化性雰囲気中
で使用されたときでも著しく改善された使用寿命を提供
することの出来る電極を開発することである。

本発明は上記特性を備える電極を作製する効率的方法を
確立することも課題とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題は、前端及び後端と前端を閉成する横断端壁
な具備する金属質チューブ状ホルダを備え、以下に説明
する特徴を備えた電極を設けることにより実現される。

横断端壁は外側前面を構成し、当該前面に空洞が形成さ
れる。挿入体組立体は、空洞内に取付けられそして電圧
の適用に際して電子を容易に放出しつるように比較的低
い仕事関数を有する金属材料から構成される放射性挿入
体を含んでいる。スリーブが挿入体をホルダとの接触し
ないよう隔離するように放射性挿入体を取り巻いている
。スリーブはホルダの前端において少なくとも約０．０
１インチ（０，２５＋ｎ＋ａ）の半径方向厚さを有し、
そしてスリーブは放射性挿入体の材料よりも大きな仕事
関数を持つ金属質材料から構成される。

放射性挿入体はホルダの外側前面の平面に載る外側端面
を有し、そしてスリーブもホルダの外側前面の平面に載
りそして挿入体の該端面を取り巻く外側環状表面を有す
る。また、スリーブの外側環状表面の直径は、放射性挿
入体の外側端面の最長寸法の約２倍に少なくとも等しい
。

好ましい具体例において、スリーブは周囲表面と閉鎖奥
端壁とを含み、これらはホルダの外側前面に形成された
空洞の内壁に冶金的に接合される。斯くして、スリーブ
は挿入体をホルダの金属との接触から完全に分画する。

放射性挿入体を取り巻く環状スリーブは好ましくは、酸
化物の形成に対する高い耐性を有する銀のような金属材
料から形成される。これは、銀及び生ずる僅かの酸化物
が非常に放射性に乏しいエミッタであるから、電極の使
用寿命の増大に役立つ。その結果、アークは銅ホルダあ
るいはスリーブからではなく、放射性挿入体から放射さ
れ続けることになり、その結果としてその使用寿命が増
大する。

本発明はまた、上記の電極を作製する方法をも含み、本
方法は、前面を有する金属第１ブランクを作製し、そし
てブランクの前面に空洞を形成する段階から始まる。例
えば実質上銀からなりそして前記空洞内部に密接して収
容されることを可能とするように形状及び寸法づけられ
た第２ブランクが形成される。第２ブランクはその後、
空洞内に固定取付けされそしてドリリングによる等して
前面に垂直な開口に穴が形成される。放射性挿入体が第
２ブランクの開口に固定取り付けされる。

好ましくは、金属ブランクの前面はその後、金属質第１
ブランク、放射性挿入体及び金属質ブランクから挿入体
を分離する第２ブランク製の環状リングを含む実質上平
坦な平面を形成するように仕上げられる。

〔実施例の説明〕 最初に、第１図の具体例を参照して説明する。

尚、第２図の具体例も電極構造に関しては第１図と同じ
であり、電極の下部構造については拡大された第２図を
も参照されたい。プラズマアークトーチ１０が例示され
、これはノズル組立体１２とチューブ状電極１４とを含
んでいる。電極１４は好ましくは、銅あるいは調合金製
でありそして上方チューブ状部材１５と下方カップ状部
材、即ちホルダ１６から構成される。詳しくは、上方チ
ューブ状部材１５は、細長い開口チューブ状構造であり
そしてトーチの長手方向軸線を定義する。チューブ状部
材１５はまた、内面を螺刻された下方端部分１７を含ん
でいる。ホルダ１６もまた、チューブ状構造でありそし
て下方前端及び上方後端を含んでいる。横断端壁１８（
第２図）がホルダの前端を閉鎖しそして横断端壁１８は
外側前面２０を定義する。ホルダの後端は、外面を螺刻
されそして上方チューブ状部材の下方端部分１７にネジ
接続される。

ホルダ１６は、カップ状形態をとるようその後端におい
て開口しており、そして内部空洞２２を形成する。また
、ホルダの前端壁１８は、長手方向軸線に沿って内部空
洞２２内へと後方に伸びる円筒状ボスト２３を含んでい
る。加えて、空洞２４が前端壁１８のの前面２０に形成
されそして長手方向軸線に沿って後方にそしてボスト２
３の長さの一部に突入している。空洞２４は一般に円筒
状でありそして後述する目的のために拡大即ち端ぐり環
状外端部分２５を備えている。

挿入体組立体２６が、空洞内に装着されそして長手方向
軸線に沿って同軸に配置され且つホルダの前面２０の平
面に載る円形外端面２９を有する一般に円柱状の放射性
挿入体２８を備えている。

挿入体２８はまた空洞２４内に配置されそして円形外端
面２９とは反対側にある円形内端面３０を含んでいる。

更に、放射性挿入体２８は、約２．７〜４．２ｅＶの範
囲内の比較的低い仕事関数を有しそして電位の適用に際
して電子を容易に放出するに適した金属質材料から構成
される。そうした材料の適当な例は、ハフニウム、ジル
コニウム、タングステン及びそれらの合金である。

比較的非放射性のスリーブ３２が放射性挿入体２８の周
囲に同軸に空洞２４内部に配置される。

スリーブ３２は、空洞の壁に冶金的に接合される周囲壁
及び及び閉鎖奥壁３４を有する。更に、スリーブ３２は
、空洞の端ぐり外端部分２５内部にホルダの前面２０の
平面に載るように配置される環状フランジ３５を含む。

また、スリーブは前面２０においてそしてその全長に沿
って少なくとも約０．０１インチ（０，２５ｍｍ）の半
径方向厚さを有しそして好ましくは前面２０における環
状表面の外径は放射性挿入体２８の直径の少なくとも約
２倍である。特定例として、挿入体２８は代表的に約ｏ
、　ｏ　ｓ　ｏインチ（２，０ｍｍ）の直径と約０．１
６０インチ（４，１ｍｍ）の軸線方向長さを有し、そし
てスリーブ３２の環状フランジ３５は代表的に約０、２
５４インチ（６，４５ｍｍ）の外径を有する。スリーブ
３２の残部の外径は代表的に約０．１５　ツイフチ（３
，９９＋ｎｍ）である。

スリーブ３２は、ホルダの材料よりも高（そしてまた放
射性挿入体の材料よりも高い仕事関数を有する金属材料
製とされる。これに関して、スリーブを少なくとも約４
．３　ｅＶの仕事関数を有する金属材料から構成するこ
とが好ましい。本発明の非放射性スリーブとして幾つか
の金属及び合金が使用可能である。以下は、幾種かの適
当な金属の幾つかの関連性質をまとめたものである：銀
　　２４２　　高い　　　１７６１　　４．５金　　１
７２　　非常に高い１９４５　　４．９白金　　４２　
　非常に高い３２１７　　５．３２０ジウム　　　　５
０　　　　高い　　　　　　３５６０　　　　　４．８
イリジウム　　　３４　　　　　高い　　　　　　４４
２９　　　　　５．４パラジウム　　　４１　　　　良
好　　　　　　２８２６　　　　　４．９９ニツケル　
　　　５３　　　　良好　　　　　　２６４７　　　　
５．０理想的なスリーブ材料は、高い熱伝導率、高い耐
酸化性、高い融点、高い仕事関数及び低コストのものと
すべきである。これら性質のすべてを満足する材料は見
出されないが、銀の非常に高い熱伝導率が銀を好ましい
材料とする。電極が良好に冷却されるかぎり、銀はその
高い熱伝導率により他の材料よりはるかに低い温度にあ
ろう。酸化及び電子放出は温度が高くなると増大するか
ら、銀の低い融点及び低い仕事関数はその有意義さを失
わせない。

上に挙げた金属に加えて、組成の少なくとも５０％がこ
れら金属の１種以上から成る合金もまた非放射性スリー
ブを作製するのに適当である。

更に、スリーブは、銅と上に挙げた金属及びその合金か
ら選択される第２金属とを含み、第２金属がスリーブの
材料の少なくとも約１０％を構成する合金からも構成さ
れうる。

例示の具体例において、電極１４は、気体通路４０及び
液体通路４２を有するプラズマアークトーチ本体３８内
に取付けられる。プラズマアークトーチ本体３８は外側
絶縁ハウジング部材４４により取り囲まれる。

チューブ４６が電極構造体を通して水のような液体媒体
を循環させるために電極１４の中央穿孔４８内部に垂下
される。チューブ４６は、水がチューブ４６からの放出
に際して流れるスペース４９を与えるように穿孔４８の
直径よりも小さい直径を有している。水は、源（図示無
し）から、チューブ４６を通して、ボスト２３に沿って
そしてスペース４９を通して戻ってトーチ本体３８にお
ける開口５２へと、最終的にドレンホース（図示無し）
へと流れる。液体通路４２は、噴射水をノズル組立体１
２内に差し向け、ここで水流れは以下に詳しく説明する
ようにプラズマアークを取り巻くための渦巻きに変換さ
れる。気体通路４０は気体を適当な源（図示無し）から
任意の適当な耐熱セラミック材料製の従来型式の気体邪
魔板５４を通して導入口５°８を経てブレナム室５６内
へと差し向ける。導入口５８は周知のように渦巻き方式
でブレナム室５６に気体を流入せしめるよう配列される
。気体は、ブレナム室５６からノズル組立体１２のアー
ク絞り用同軸穴６０及び６２を通して流出する。電極１
４は、プラズマアークトーチ本体３８に連結されるに際
してセラミック製気体邪魔板５４及び耐熱プラスチック
絶縁部材５５を然るべく保持する。絶縁部材５５はノズ
ル組立体１２を電極１４から電気的に絶縁する。

ノズル組立体１２は、上方ノズル部材６３と下方ノズル
部材６４を装備し、これら部材は前述したアーク絞り同
軸穴である第１及び第２穴６０．６２をそれぞれ含んで
いる。上方及び下方部材両方とも金属製となしつるけれ
ども、アルミナのようなセラミック材料が下方ノズル部
材に対しては好ましい。

下方ノズル部材６４は、上方ノズル部材６３からプラス
チックスペーサ要素６５及び水渦巻きリング６６により
隔離される。上方ノズル部材６３と下方ノズル部材６４
との間に設けられたスペースが水室６７を形成する。上
方ノズル部材６３の穴６０は、トーチ電極１４の長手方
向軸線と整列状態にある。また、穴６０は円筒状であり
、ブレナム室に隣り合って面取りされた上端部を有し、
その面取り角度は約４５度である。

下方ノズル部材６４は、前（即ち下方）端部と後（即ち
上方）端部を構成する円筒状の本体部分７０を有する。

六６２がこの本体部分を同軸的に伸延している。環状取
付はフランジ７１が後端部に位置付けられそして切頭円
錐表面７２が前端部の外面に第２穴と同軸となるよう形
成される。環状フランジ７１は、キャップ７４の下端で
内方に突出するフランジ７３により下側から支持され、
そしてキャップ７４は外側ハウジング部材４４のネジと
螺合することにより取外し自在に取付けられる。

下方ノズル部材６４におけるアーク絞り穴６２は、円筒
状であり、任意の適当なプラスチック材料製の心合用ス
リーブ７８により上方部材６３におけるアーク絞り六６
０゛と軸線方向に整列して維持される。心合用スリーブ
７８は、その上端において上方ノズル部材６３における
環状ノツチ内に取り外し自在に係止される唇を有する。

心合用スリーブ７８は下方ノズル部材６４と偏倚しての
係合状態で上方ノズル部材から伸延する。渦巻きリング
６６とスペーサ要素６５が下方部材のスリーブ７８への
挿入前に組み付けられる。水は、通路４２からスリーブ
７８における穴８５を通して渦巻きリング６６の噴射口
８７に流れ、そこから水室６７へと噴射される。噴射口
８７は渦巻きリング６６に沿って接線方向に配置され、
水室６７内で水に渦巻き模様を形成せしめる。水は、水
室６７から下方ノズル部材６４のアーク絞り穴６２を通
して流出する。

電源（図示無し）は、トーチ電極１４と金属加工物と直
列回路関係で接続される。加工物は代表的に接地される
。操作において、プラズマアークはアークに対して陰極
端子として働くトーチ１０の放射性挿入体と電源の陽極
に接続されそして下方ノズル部材６４の下側に配置され
る加工物との間に確立される。プラズマアークは電極１
４とノズル組立体１２との間にパイロットアークを瞬間
的に確立し、そして後アーク絞り穴６０及び６２をそれ
ぞれ通して移行することにより従来態様で点弧される。

各アーク絞り穴６０及び６２は、アークの強化と照準化
に寄与する。水の渦巻きがプラズマが下方ノズル部材の
穴６２を出るに際してプラズマを包囲する。

第２図は、本発明に従うトーチの第２具体例の一部を示
す。この具体例では、異なった設計のノズル組立体が設
けられているが、トーチはその他の点では第１図に示し
たトーチと同様である。詳しくは、ノズル組立体は、実
質上切頭円錐状の穴９１を有する上方ノズル部材９０と
同筒状穴９３を有する比較的平坦な下方ノズル部材９２
とを含んでいる。

第３〜７図は、本発明の電極ホルダを作製する好ましい
方法を例示する。第３図に例示されるように、銅或いは
銅合金の円柱状ブランク（素材）９４が用意される。こ
れは前面９５と反対側の後面９６とを存する。その後、
端ぐり穴がドリル加、工によるなどして前面に形成され
、これは上述した空洞２４と環状の端ぐり外端部分２５
を形成する。

第２ブランク（素材）９８が用意される。これは例えば
実質上銀から構成されそして空洞２４内にぴったりと装
入するように形状及び寸法付けられている。銀ブランク
９８は機械加工により成形され得るが、しかし釘を作製
するのに一般に使用されるプロセスと同様の冷間ヘッデ
ィングプロセスにより成形することが好ましい。

次いで、銀ブランク９８は空洞２４内に冶金的に結合さ
れる。このプロセスは好ましくは空洞内部に銀ろう接用
材料ディスクを９９を最初に挿入することにより行なわ
れる。−例において、ろう接用材料は７１％娘、ｌ／２
％ニッケル及び残部嗣から成る。また、銅の表面から酸
化物を除去するよう少量のフラックスが含められ得る。

ディスク９９を空洞内部に挿入した後、銀ブランク９８
が第４図に例示されるように導入され、その後組立体は
他の部品に比べて比較的低い融点を有するろう接用材料
を溶融するに充分なだけの温度に加熱される。加熱プロ
セス中、銀ブランク９８は空洞２２内に下方に押し込ま
れる。これは溶融したろう接用材料を上方に流動せしめ
そして銀ブランクと空洞との界面全体を覆わしめる。冷
却に際して、ろうは、空洞内にブランク９８を結合する
作用を成す比較的薄いコーティングを提供し、このコー
ティングの厚さは約０００１〜０．００５インチ（０，
０２５〜０．１２５ｍｍ）のオーダにある。

ホルダ１６の作製を完成する為に、第６図に例示される
ように銀ブランク９８は１００において軸線方向に穿孔
されそして円柱状放射性挿入体２８が形成された穿孔に
押し込まれる。その後好ましくは、組立体の前面が第７
図に点線において示すように機械加工により仕上げられ
て挿入体の円形外端面２９、それを取り巻く銀スリーブ
３２の環状リング及びホルダの外側リングを含む平滑な
表面を与える。第８図は第７図の電極の端面を表わす。

最終段階として、ブランク９４の後面９６はドリル加工
されて第６図に例示されるような開口カップ状形態に成
形される。このドリル加工は、ブランクの一部を取り巻
き、以って前述したボスト２３を形成する内部開口環状
リングを形成することを含む。この内部開口環状リング
はまた放射性挿入体２８及び銀ブランク９８の軸長の一
部を同軸的に取り巻く。この構造は、前述したように循
環水による熱奪取を促進する。ブランク９４の外面もま
た後端における外部ネジ１０４の形成を含めて所望に応
じて成形される。

第９〜１２図は、本発明を具体化した電極の他の具体例
を例示する。

詳しくは、第９図は、挿入体２８ａを取り巻く空洞２４
ａ及び非放射性スリーブ３２ａが切頭円錐外形を有する
電極ホルダ１６ａを例示する。

第１０図においては、ホルダ１６ａは、下方壁における
貫通穴を有しそして非放射性挿入体３２ｂがこの貫通穴
を突入しそしてホルダの内部で冷却水に直接接触するよ
うに露呈される。

第１１図は、全長を通して伸延する長手方向穿孔を有す
る細長い中実電極を例示し、細長い挿入体２８ｃ及びそ
れを取り巻く非放射性スリーブ３２ｃが電極の全長を伸
延している。

第１２図においては、電極１６ｄは、同様の構造である
が、各端において切頭円錐状の空洞、挿入体２８ｄ及び
切頭円錐状スリーブ３２ｄを含んでいる。

［発明の効果］ 簡単な構成の追加で、プラズマアークトーチが酸化性雰
囲気中で使用されたときでも著しく改善された使用寿命
を提供することの出来る電極を提供する。

以上、好ましい具体例を説明したが、本発明の範囲内で
多（の改変をなしうることを銘記されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の特徴を具体化したプラズマアークト
ーチの主要部の垂直断面図である。 第２図は、第１図と同様であるが、トーチのノズル組立
体の第２具体例を例示する、プラズマアークトーチの下
方部分の幾分拡大した断面図である。 第３〜７図は、本発明に従い電極を作製する方法段階を
順次例示する説明図である。 第８図は、第７図に示した電極の端面図である。 第９〜１２図は、本発明の電極の他の具体例の垂直断面
図である。 １０：プラズマアークトーチ １２：ノズル組立体 　４ １５ ６ ７ ８ ０ ２ ３ ６ ９ ８ ５ ５ ０ ２ ８ ４ ６ ８ ９ ：チューブ状電極 二上方チューブ状部材 ：下方カップ状部材（ホルダ） ：下方端部分 ：横断端壁 ：外側前面 ：内部空洞 ：ボスト２３ ：挿入体組立体 二円形外端面２９ ：放射性挿入体 ：端ぐり外端部分 ：環状フランジ ：気体通路 ：液体通路 ：プラズマアークトーチ本体 ：外側絶縁ハウジング部材 チューブ ：中央穿孔 スペース ５４：気体邪魔板 ５６：ブレナム室 ５８：導入口 ６０．６２：アーク絞り用穴 ６３：上方ノズル部材 ６４：下方ノズル部材 ６５ニスペーサ要素 ６６：水渦巻きリング ６７：氷室 ７０：円筒状本体部分 ７１：環状取付はフランジ ７２：切頭円錐表面 ７４：キャップ ７８：心合用スリーブ ９０：上方ノズル部材 ９１：切頭円錐状の穴 ９３：円筒状穴 ９２：平坦な下方ノズル部材 ９４：円柱状ブランク（素材） ９５゜９６：前面、後面 ９８：第２ブランク （素材） ９９：ろう接用材料ディスク Ｆｌに。 ｊＺグ　ｌ ノｙｑ ／／ ｊｙ夕 ２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）プラズマアークトーチにおいてアークを支持するた
   めの電極にして、前端面を有する金属ホルダと、該前端
   面に形成される空洞と、該空洞内に取付けられそして比
   較的低い仕事関数を有する金属材料製の放射性挿入体及
   び該放射性挿入体を前記ホルダとの接触から隔離するよ
   う該放射性挿入体を取り巻くスリーブを備える挿入体組
   立体とを包含し、前記スリーブが前記前端面において少
   なくとも約０．０１インチ（０．２５ｍｍ）の半径方向
   厚さを有し且つ前記放射性挿入体の材料より大きな仕事
   関数を有する金属材料から構成されることを特徴とする
   プラズマアークトーチ電極。 ２）スリーブが少なくとも約４．３ｅＶの仕事関数を有
   する材料から構成される特許請求の範囲第１項記載の電
   極。 ３）スリーブが、銀、金、白金、ロジウム、イリジウム
   、パラジウム、ニッケル、並びに組成の少なくとも５０
   ％がこれら金属の１種以上から成る合金から成る群から
   選択される金属から成る特許請求の範囲第２項記載の電
   極。 ４）スリーブが銅と、娘、金、白金、ロジウム、イリジ
   ウム、パラジウム、ニッケル及びその合金成る合金から
   成る群から選択される第２金属とを含む合金からなり、
   該第２金属が銅及び該第２金属の合金の少なくとも約１
   ０％を占める特許請求の範囲第２項記載の電極。 ５）ホルダが銅及び銅合金から成る群から選択される金
   属から成る特許請求の範囲第１項記載の電極。 ６）放射性挿入体がハフニウム、ジルコニウム、タング
   ステン及びその合金から成る群から選択される特許請求
   の範囲第１項記載の電極。 ７）ホルダがほぼチューブ状でありそして前端を閉成す
   る横断端壁を有しそして該横断端壁が外側前面を構成し
   、その場合放射性挿入体がホルダの前記前面の平面に載
   る外側端面を有し、そしてスリーブがホルダの前記前面
   の平面に載りそして前記挿入体の端面を取り囲む外側環
   状表面を有する特許請求の範囲第１項記載の電極。 ８）スリーブの外側環状表面の直径が放射性挿入体の外
   側端面の最長寸法の少なくともほぼ２倍に等しい特許請
   求の範囲第７項記載の電極。 ９）プラズマアークトーチにおいてアークを支持するた
   めの電極にして、長手方向軸線を定義しそして前端及び
   後端と該前端を閉成し且つ該長手方向軸線に垂直である
   実質上平面状の外側前面を有する金属チューブ状ホルダ
   と、該前面に形成されそして長手方向軸線に沿って後方
   に伸延する空洞と、該空洞内に取付けられそして（ａ）
   前記長手方向軸線に沿って同軸的に配置されそして前記
   ホルダの前面の表面に載る外側端面を有しそして電位適
   用に際して容易に電子を放出するように比較的低い仕事
   関数を有する金属材料から構成される一般に円柱状の放
   射性挿入体及び（ｂ）前記空洞内に前記放射性挿入体の
   周囲に同軸に位置付けられそして前記前端において少な
   くとも約０．０１インチ（０．２５ｍｍ）の半径方向厚
   さを有し且つ前記ホルダの材料より大きな仕事関数を有
   ししかも前記放射性挿入体の材料より大きな仕事関数を
   有する金属材料から構成されるスリーブを備える挿入体
   組立体を包含することを特徴とするプラズマアークトー
   チ電極。 １０）スリーブが空洞の壁に結合される外周面とホルダ
   の前面の平面に載り且つ挿入体の端面を取り巻きそして
   挿入体の直径の少なくとも約２倍の外径を有する外側環
   状表面を有する特許請求の範囲第９項記載の電極。 １１）放射性挿入体が空洞内に外側端面と反対側の内側
   端面を有し、スリーブが空洞の隣接壁に結合されそして
   挿入体の内端面と空洞の隣接壁から隔離するよう重なる
   閉成奥壁を有する特許請求の範囲第１０項記載の電極。 １２）スリーブが外側環状表面を構成するよう位置付け
   られる環状フランジを有しそして該環状フランジがスリ
   ーブの残部の外径より実質上大きな外径を有する特許請
   求の範囲第１１項記載の電極。 １３）チューブ状ホルダが後端において開口し、以って
   ホルダがカップ状形態を有しそして内部空洞を構成する
   特許請求の範囲第１２項記載の電極。 １４）ホルダの横断端壁が長手方向軸線に沿って内部空
   洞内へと後方に伸延する円筒状ポストを含み、放射性挿
   入体及びスリーブが該ポストに突入する特許請求の範囲
   第１３項記載の電極。 １５）ホルダが実質上銅から構成される特許請求の範囲
   第９項記載の電極。 １６）長手方向軸線を定義しそして該長手方向軸線に垂
   直である実質上平面状の外側前面を有する横断前端壁を
   有する金属製の細長いチューブ状ホルダと、該長手方向
   軸線に沿って前記前面に形成される空洞と、該空洞内に
   取付けられそして（ａ）前記長手方向軸線に沿って同軸
   的に配置されそして前記ホルダの前面の表面に載る外側
   端面を有しそして電位適用に際して容易に電子を放出す
   るように比較的低い仕事関数を有する金属材料から構成
   される一般に円柱状の放射性挿入体及び（ｂ）前記空洞
   内に前記放射性挿入体を取巻いて同軸に位置付けられそ
   して前記前端において少なくとも約０．０１インチ（０
   ．２５ｍｍ）の半径方向厚さを有し且つ前記ホルダの材
   料より大きな仕事関数を有ししかも前記放射性挿入体の
   材料より大きな仕事関数を有する金属材料から構成され
   、更にホルダの前端面の平面に載り且つ前記挿入体の端
   面を取り巻く外側環状表面を更に具備するスリーブを備
   える挿入体組立体と、前記電極の横断前端壁に隣合い前
   記長手軸線と整列する貫通穴を有するノズル手段と、前
   記電極の放射性挿入体から該貫通孔を通して前記ノズル
   手段に隣合って配置される加工物まで伸びる電気アーク
   を創出する手段と、電極とノズル手段との間で該貫通孔
   を通して加工物まで外方にプラズマ流れを創出するよう
   気体の渦巻き流れを創出するための手段とを包含するプ
   ラズトーチ。 １７）ノズル手段が電極の横断端壁に隣合って取付けら
   れ且つ長手方向軸線と整列する第１貫通穴を有する上方
   ノズル部材と、該上方ノズル部材に電極とは反対側に隣
   合って取付けられそして長手軸線と整列する第２貫通穴
   を有する下方ノズル部材とを備え、トーチが更に前記上
   方及び下方ノズル部材間にプラズマが前記第２貫通穴を
   通過する際プラズマを包囲するように液体ジェットを導
   入する手段を含む特許請求の範囲第１６項記載の方法。