JPH04230999A - プラズマ発生器 - Google Patents

プラズマ発生器

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JPH04230999A
JPH04230999A JP3097992A JP9799291A JPH04230999A JP H04230999 A JPH04230999 A JP H04230999A JP 3097992 A JP3097992 A JP 3097992A JP 9799291 A JP9799291 A JP 9799291A JP H04230999 A JPH04230999 A JP H04230999A
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JP
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plasma generator
conductor
induction coil
capacitor
plasma
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JP3097992A
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Rene C Durr
ルネ　クレ　デュレ
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Koninklijke Philips NV
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Philips Gloeilampenfabrieken NV
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    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
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    • H01J37/321—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B5/00—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
    • H03B5/18—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising distributed inductance and capacitance
    • H03B5/1817—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising distributed inductance and capacitance the frequency-determining element being a cavity resonator
    • H03B5/1835—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising distributed inductance and capacitance the frequency-determining element being a cavity resonator the active element in the amplifier being a vacuum tube
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy

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】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、誘導コイル中にプラズ
マ放電を発生させるために同調４分の１波長共振系を有
する発振回路が設けられているプラズマ発生器であって
、分光器により分析すべき物質を含有するエーロゾルを
加熱するためにこのプラズマ発生器により誘導コイルに
給電するようになっている当該プラズマ発生器に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】このようなプラズマ発生器は欧州特許第
ＥＰ２２４０４号明細書に記載されている。この欧州特
許明細書に記載された装置には、送信管と、プラズマが
形成される誘導コイルに例えば約４０〜６０ＭＨｚの高
周波共振振動信号を供給する４分の１波長共振系を有す
る発振器とが設けられている。この欧州特許明細書に開
示されたプラズマ発生器には、その大きさを減少させる
とともに特に供給する加熱用の電流を減少させる目的で
、１つのみの送信管が設けられ、この送信管の陽極が４
分の１波長共振系の第１（能動）導体に誘導的に結合さ
れ、一方共振系の第２（受動）導体が送信管の陽極に容
量的に結合されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このようなプラズマ発
生器には、特に４分の１波長導体が比較的長くなる（例
えば４０ＭＨｚの場合その長さは１．５　ｍよりも長く
なる）為にプラズマ発生器が比較的大型となるという欠
点がある。又、４分の１波長共振系の２つの導体の相対
的な平衡は特に時間に対して測定してしばしば所望値か
らずれる。
【０００４】本発明の目的は、特に上述した欠点を無く
することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、誘導コイル中
にプラズマ放電を発生させるために同調４分の１波長共
振系を有する発振回路が設けられているプラズマ発生器
であって、分光器により分析すべき物質を含有するエー
ロゾルを加熱するためにこのプラズマ発生器により誘導
コイルに給電するようになっている当該プラズマ発生器
において、４分の１波長導体を折り返すことにより複数
の区分に分割し、相互平衡をとるためにこれら区分の少
なくとも１つが、接地電位点に接続された高周波発生器
の構成素子に容量的に結合されていることを特徴とする
。
【０００６】本発明によるプラズマ発生器では、４分の
１波長導体が直線に沿って位置するものではない為、こ
のプラズマ発生器をよりコンパクトな構成にでき、異な
る導体区分に追加の機能を与えることにより平衡化を改
善しうる。
【０００７】本発明によるプラズマ発生器には１つの送
信管を設け、４分の１波長共振系の受動導体に可変キャ
パシタンスを加え、この可変キャパシタンスにより双方
の導体間の対称性を常に補正しうる。特に、固定のキャ
パシタンスと可変のキャパシタスンとを有する受動導体
を導体共振系の中心零点に結合する。
【０００８】平衡化の正確な設定を行なうために、平衡
化操作に際し最小輝度に調整しうる小型の白熱電球を設
けるのが好ましい。
【０００９】更に、誘導コイルが設けられた二次共振回
路に可変キュパシタンスを設け、誘導コイルを有しプラ
ズマ放電を行なう二次共振回路が発振周波数に最適に適
合されるようにするのが好ましい。好適例では、この可
変キャパシタンスを固定キャパシタと可変キャパシタと
を以って構成し、種々の特性の物質を分析するのに必要
な平衡化の正確な設定を達成しうるようにする。
【００１０】他の好適例では、誘導コイルの高さを所望
の周波数の設定と平衡化とが妨害されることなく二次共
振回路全体と一緒に調整しうるようにする。このように
することにより、例えばプラズマ誘導コイルの位置を分
光器の所定の位置に最適に適合せしめうるようになる。 この高さの調整を４分の１波長ケーブル系の均質路に制
限することにより同調妨害を減少せしめる。この高さの
調整中は摺動接点又は可撓性接続手段により４分の１波
長ケーブル系の中央の接地部への直流接続が保持される
ようにするのが好ましい。この高さの調整は手動により
或いはモータ又は空気圧力起動により任意に行なうこと
ができる。
【００１１】プラズマ誘導コイルと二次共振回路のコイ
ルとを冷却する目的のために、これらの素子は中空パイ
プの形態にするのが好ましい。このパイプは、好ましく
は電気絶縁性の管を介して、冷却液源に結合する。これ
らの管は高さ調整中に変形するように変形可能な種類の
ものとする。この変形は管の材質又は形状のいずれかを
適切に選択することにより得られる。
【００１２】
【実施例】図１に示す本発明プラズマ発生器の発振回路
は、送信管１と、能動４分の１波長導体２と、受動４分
の１波長導体４と、格子回路６と、陰極回路８とを有す
る。送信管１は排気された容器１０と、陽極１２と、格
子１４と、陰極１６とを有する無線周波数管である。こ
の場合、陰極はその一方の側で接地され、他方の側でキ
ャパシタ１８により大地から無線周波減結合されている
。格子回路６は自己インダクタンス２２と、キャパシタ
２４と、抵抗２６と、任意ではあるが接地電位点に接続
された電流計２８とを有している。前述したように抵抗
２６は自己インダクタンス２２とキャパシタ２４との間
に配置しうるも、自己インダクタンス２２と格子１４と
の間に配置することもでき、この場合他のキャパシタを
設ける。陽極１２は４分１波長共振系の能動４分の１波
長導体２の第１端部３０に直流結合されている。受動４
分の１波長導体４の第１端部３２はキャパシ３４により
大地に結合されている。本発明によれば、能動および受
動４分の１波長導体をそれぞれ、この場合２つのほぼ等
しい部分３１，３３および３５，３７に分割する。受動
４分の１波長導体の第１端部３２の付近にはキャパシタ
３４に加えてキャパシタ３９を設ける。導体部分３３の
端部４０と中心点４２との間および導体部分３７の第１
端部４４と中心点４２との間にはそれぞれ白熱電球５０
および５１を配置する。これら白熱電球が同じ最小の輝
度に設定されると、導体は互いに平衡化されたことにな
る。この目的のために、キャパシタ３４および３９のう
ちの一方を可変キャパシタとする。導体の第１端部４０
および４４はキャパシタ５４、自己インダクタンス５６
およびキャパシタ５８を経て電源端子５９に接続する。
【００１３】図２は一方の４分の１波長導体、特に発振
回路の能動４分の１波長導体を詳細に示している。第１
端部３０は送信管１の高電圧陽極１２に接続されている
。第１導体部分３１は金属ストリップの形態で接地中央
スクリーン（遮蔽板）６０に沿って平行で上方に延在し
ている。第１導体部分３１の第２端部６２はこれに適合
した幾何学的形状の金属ストリップ６４を経て第２導体
部分３３の第２端部６６に接続され、この第２導体部分
３３は中央スクリーンと対向して下方に延在しその他の
点に関しては第１導体部分と同じである。これらの導体
部分（ストリップ）３１および３３は絶縁性のスペーサ
６８を用いて中央スクリーン６０から一定の距離、例え
ば５ｃｍに保たれている。第１導体部分の第１端部３０
の付近にはキャパシタ４６が設けられている。このキャ
パシタは第１導体部分と平行でこの第１導体部分と中央
スクリーンとの間に配置した金属プレートを以って構成
するのが好ましい。このキャパシタのキャパシタンスを
設定するために、このキャパシタの金属プレートと第１
導体部分との間の間隔を変えうるようにする。キャパシ
タ４６を可変とすることにより４分１波長導体の周波数
整合を簡単に行ないうる。
【００１４】図３は４分の１波長共振系の受動４分の１
波長導体の一例を簡単に示すものである。第１導体部分
３５は第１端部３２とは逆に向いた第２端部７０を有し
、この第２端部はストリップ７２を経て第２導体部分３
７の第２端部７４に接続されている。又、可変キャパシ
タ３９および固定キャパシタ３４が例えば第１導体部分
３５の第１端部３２の付近に設けられている。キャパシ
タ３９のキャパシタンスを変え且つ指示器である白熱電
球５０および５１を用いることにより、導体部分３５，
３７と導体部分３１，３３とが平衡化される。この場合
も、ストリップ状の導体部分３５および３７がスペーサ
６８により中央スクリーン６０から約５ｃｍの一定距離
に装着されている。
【００１５】図４は、プラズマ放電を生ぜしめうる誘導
コイル８０を有する二次発振回路７９の一例を示す線図
である。この発振回路７９は更に２本の導体８２および
８４と、第１キャパシタ８６と、この場合可変キャパシ
タとして構成した第２キャパシタ８８とを有し、この可
変キャパシタにより二次発振回路を、誘導コイルが異な
って帯電されることにより生じるインピーダンス変化に
整合せしめることができる。２本の導体８２および８４
は導電性の接続部材９０により相互接続されている。
【００１６】冷却を行なうために、誘導コイルの導体と
導体８２および８４とを連続的に中空な導電性のパイプ
の形態とし、このパイプを絶縁性の連結手段９２および
９４を介して冷却液供給源９６に連結する。本発明によ
るプラズマ発生器では、誘導コイルの高さを調整しうる
ようにするため、連結手段９２および９４は、例えば部
分的に可撓性の管を用いることにより或いは管を例えば
局部的に螺旋の形態で設計するこめとにより或いは管を
部分的にアコーディオンパイプとして設計することによ
り変形可能にしうる。摺動接点或いは他の種類の可撓性
導電接続手段を用いることにより、二次発振回路７９は
高さの再調整中に、接地された中央スクリーンに導電接
続された状態に保つことができる。従って、誘導コイル
８０も二次発振回路を介して接地接続されたままになる
。このことは、高電圧点に接続される誘導コイルが火花
放電を誘起するおそれのある状態で特に有利なことであ
る。このような状態はその構造上例えば特に質量分析に
おいて生じる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるプラズマ発生器用基本回路構成を
示す回路図である。
【図２】プラズマ発生器に用いる能動４分の１波長導体
を示す構成図である。
【図３】プラズマ発生器に用いる受動４分の１波長導体
を示す構成図である。
【図４】誘導コイルが設けられた二次発振回路の一実施
例を示す回路図である。
【符号の説明】
１　　送信管 ２　　能動４分の１波長導体 ４　　受動４分の１波長導体 ６　　格子回路 ８　　陰極回路 １０　　容器 １２　　陽極 １４　　格子 １６　　陰極 ３１，３５　　第１導体部分 ３３，３７　　第２導体部分 ５０，５１　　白熱電球 ６０　　中央スクリーン ６８　　スペーサ ７９　　二次発振回路 ８０　　誘導タイル ８２，８４　　導体 ８６　　第１キャパシタ ８８　　第２キャパシタ ９０　　接続部材 ９２，９４　　連結手段 ９６　　冷却液供給源

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　誘導コイル中にプラズマ放電を発生さ
    せるために同調４分の１波長共振系を有する発振回路が
    設けられているプラズマ発生器であって、分光器により
    分析すべき物質を含有するエーロゾルを加熱するために
    このプラズマ発生器により誘導コイルに給電するように
    なっている当該プラズマ発生器において、４分の１波長
    導体を折り返すことにより複数の区分に分割し、相互平
    衡をとるためにこれら区分の少なくとも１つが、接地電
    位点に接続された高周波発生器の構成素子に容量的に結
    合されていることを特徴とするプラズマ発生器。
  2. 【請求項２】　　請求項１に記載のプラズマ発生器にお
    いて、このプラズマ発生器に１つの送信管が設けられ、
    導体を平衡化するために前記の送信管側とは反対側の発
    振回路の受動導体の端部に追加の接地キャパシタンスを
    設けたことを特徴とするプラズマ発生器。
  3. 【請求項３】　　請求項２に記載のプラズマ発生器にお
    いて、受動導体に可変キャパシタンスと固定キャパシタ
    ンスとの双方が設けられていることを特徴とするプラズ
    マ発生器。
  4. 【請求項４】　　請求項１〜３のいずれか一項に記載の
    プラズマ発生器において、発振回路の双方の導体に、こ
    れらを平衡化させる目的で、対称的に配置した白熱電球
    が設けられていることを特徴とするプラズマ発生器。
  5. 【請求項５】　　請求項１〜４のいずれか一項に記載の
    プラズマ発生器において、プラズマ誘導コイルを有する
    二次共振回路に、帯電した誘導コイルのインピーダンス
    変化に周波数整合させるための可変キャパシタンスが設
    けられていることを特徴とするプラズマ発生器。
  6. 【請求項６】　　請求項５に記載のプラズマ発生器にお
    いて、キャパシタスンが固定キャパシタと可変キャパシ
    タとを以って構成されていることを特徴とするプラズマ
    発生器。
  7. 【請求項７】　　請求項１〜６のいずれか一項に記載の
    プラズマ発生器において、誘導コイルを有する二次共振
    回路を４分の１波長共振系の均質部分を通って移動させ
    ることにより、この二次共振回路の高さを導体の平衡化
    に妨害を及ぼすことなく調整しうるようにこの二次共振
    回路がプラズマ発生器に装着されていることを特徴とす
    るプラズマ発生器。
  8. 【請求項８】　　請求項１〜７のいずれか一項に記載の
    プラズマ発生器において、誘導コイルを有する二次共振
    回路が可撓性の電気接続手段により接地点に接続されて
    いることを特徴とするプラズマ発生器。
  9. 【請求項９】　　請求項１〜８のいずれか一項に記載の
    プラズマ発生器において、誘導コイルを有する二次共振
    回路の一部分が、冷却液供給源に連結しうる中空の導電
    性のパイプの形態となっていることを特徴とするプラズ
    マ発生器。
  10. 【請求項１０】　　請求項９に記載のプラズマ発生器に
    おいて、冷却液供給源への連結部が変形可能な電気絶縁
    性の管を有していることを特徴とするプラズマ発生器。
JP3097992A 1990-04-06 1991-04-04 プラズマ発生器 Pending JPH04230999A (ja)

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