JPH06188094A - 同軸形のマイクロ波プラズマ発生器 - Google Patents
同軸形のマイクロ波プラズマ発生器Info
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Abstract
成し、マイクロ波プラズマ発生器の小形化を図ることを
目的とする。 【構成】 外体51内に内部導体57を備えた同軸形共
振器50を設けると共に、内部導体57の長さを(λ/
2).n+(λ/4)に設定する。この同軸形共振器5
0に同軸モ−ドに変換したマイクロ波を伝送して内部導
体57の先端よりプラズマを発生させる構成としてあ
る。
Description
生器に関し、特に、同軸形共振器を使用したマイクロ波
プラズマ発生器に関する。
波管形のマイクロ波プラズマ発生器を示し、このマイク
ロ波プラズマ発生器は、A寸法が109.22mm、B
寸法が54.61mmの矩形導波管1を用い、また、導
波管形インピ−ダンス整合器としてスリ−スタブ整合器
2を使用している。3は導波管1内に垂直に挿入したプ
ラズマ発生部で、石英管4の内壁に支持体5を取付け、
この支持体5に電気伝導性を持つ細い棒状の電極6が取
付けられている。このプラズマ発生部3は、図示する如
くスリ−スタブ整合器2の中心位置からプラズマ発生部
3の中心位置までの距離が(5/4)・λgとなるよう
に導波管1内を貫通している。7は導波管1内に備えた
反射板で、この反射板7はスリ−スタブ整合器2の中心
から反射板7の反射面までの距離が(7/4)・λgと
なるように備えられている。ここで、マイクロ波が導波
管1内を伝送する管内波長λgは、導波管1の開口寸法
がA=109.22mm、B=54.61mmのとき1
47.7mm(周波数が2.45GHzのマイクロ波の
とき)となる。
イクロ波を導波管1内に伝送するとマイクロ波の電界が
電極6の先端部分に集中して先端部分が高電界となり、
これによって電極6の先端からプラズマが発生する。
イクロ波プラズマ発生器は、装置の小形化を図ることが
難かしく、また、装置の大きさに対し得られるプラズマ
の断面積が小さいと言う欠点を有している。
ピ−ダンス整合器にスリ−スタブ整合器2を使用した従
来例の場合、スリ−スタブ整合器2の中心位置から反射
板7の反射面までの距離が最小寸法で(7/4)・λg
必要となることから、図8に示す如く、マイクロ波プラ
ズマ発生器の長さは最小で約554mm必要となり、ま
た、高さはスリ−スタブ整合器2の最大寸法である約1
98mm、横幅はネジ止め部の高さを含めて約161m
mとなる。
した場合は、スリ−スタブ整合器2を使用した場合より
大形となってしまい、また、プラズマ発生部3でマイク
ロ波の電界強度を最大とするために導波管を用いた場合
は、スリ−スタブ整合器2の中心位置から反射板7の反
射面までの距離を上記した(7/4)・λgより小さく
することは難かしい。
ブ整合器2やEH整合器等を使用したとしてもプラズマ
発生部3から発生するプラズマはその断面積が石英管4
の内径以下となる。
プラズマ発生器は、小形化するには限界があるうえ、装
置の大きさに対して得られるプラズマの断面積が小さ
い。
クロ波プラズマ発生器を同軸形で構成し、装置の小形化
を図ることを目的とする。
ため、本発明では、外体内に内部導体を備えた同軸形共
振器を設けると共に、内部導体の長さを(λ/2).n
+(λ/4)に設定し、上記同軸形共振器に同軸モ−ド
に変換したマイクロ波を伝送して上記内部導体の先端部
分に高電界を生じさせプラズマを発生させる構成とした
同軸形のマイクロ波プラズマ発生器を提案する。
る長さが可変となるように構成することもできる。
備えた同軸形共振器に同軸モ−ドに変換したマイクロ波
を伝送し、上記内部導体の先端からプラズマを発生させ
るもので、上記した内部導体はマイクロ波の電界が先端
部分から集中するようにその長さが(λ/2)・n+
(λ/4)となっている。このように構成した同軸形の
マイクロ波プラズマ発生器は、従来のようなインピ−ダ
ンス整合器の必要がなくなると共に、反射板等も不必要
となるので装置全体を小形化することができる。
は、内部導体の長さを可変に構成することもできる。こ
の場合は、同軸形共振器内における内部導体の長さを調
整すれば、共振周波数をマイクロ波の周波数と簡単に同
調させることができる。
説明する。図1は本発明の第1実施例を示す同軸形のマ
イクロ波プラズマ発生器の拡大底面図であり、図2はこ
のマイクロ波プラズマ発生器の縦断側面図である。
この共振器50は円筒状の外管51の上端に蓋体52を
ボルト53で固定し、下端は開口してある。
イクロ波発振器に連結した同軸線路54を互いの内部を
連通するようにして接続してある。
55が通り、この導体55は外管51内で蓋体52方向
に屈折し、蓋体52の内端面52aに小形のボルト56
で固定してある。なお、蓋体52は外管51を通じ同軸
線路54の外部導体に接続される。
が固着してある。内部導体57は、棒状部57aとこの
棒状部57aの先端に固着した電気伝導性を持つ細長い
電極57bからなり、同軸形共振器50内のこれらの長
さが(λ/2)・n+(λ/4)(n=1、2、3・・
・・・・・)となっている。λは周波数2.45GHz
のマイクロ波のとき122.4mmとなる。
57bの周囲面に溝を形成し、この溝に石英管58が取
付けてある。石英管58はプラズマの発生により外管5
1の内面が変質するのを防止する。
で、このガス導入口59から導入するガスの種類によっ
て様々なプラズマを発生させることができる。ガス導入
口59の位置は、同軸形共振器50の共振状態を悪くさ
せない位置であれば任意の位置に設けることができる。
続した図示しないマイクロ波発振器によってマイクロ波
が出力されると、マイクロ波は同軸線路54を通ること
によって同軸モ−ド(TEMモ−ド)に変換され同軸形
共振器50内に伝送される。同軸形共振器50内におい
てはマイクロ波が内部導体57によってその先端部分、
すなわち、電極57bに導かれ、電極57bの先端には
マイクロ波の電界が集中し、電界強度が最大となり、そ
して、電極57bの先端からプラズマが発生する。
は、同軸形共振器50のQ値を高くし、また、内部導体
57と外管51との整合をとる必要がある。さらに、電
極57bの先端の鋭利さの度合いも高める必要がある。
る。図3は同軸形のマイクロ波プラズマ発生器の拡大底
面図、図4はこのマイクロ波プラズマ発生器の縦断側面
図である。なお、本実施例の説明の中で第1実施例と同
一部材については同一符号を付してその説明を省略す
る。
共振器60内において内部導体61の長さを変える構成
とした点に特徴がある。
蓋体63は凸状形をなし、小径部63aの表面には雄ネ
ジが形成され、この小径部63aに雌ネジを有する回転
ネジ部64が螺合している。
を中央に挿通してこの内部導体61を支持している。
るように形成した孔63cから同軸形共振器60内に突
入し、その長さが(λ/2)・n+(λ/4)となるよ
うに調整する。
せると、回転ネジ部64が図4上において上下方向に移
動し、これに伴って内部導体61が移動するので、同軸
形共振器60内における内部導体61の長さを変えるこ
とができる。
の電波漏洩を無くすために、内部導体61の外周の一部
を覆う接触子66が設けてある。この接触子66は蓋体
63に一体形成され、蓋体63の内端面63dからλ/
4の長さで突出し、接触子66の終端の接点部66aの
内周が内部導体61の外周に密接している。上記した接
触子66はその長さが、接点部66aにおいて電流が最
小となり、電流損失が少なくなるようになっている。
生器は、同軸形共振器60内における内部導体61の長
さを変化させることができるので、供給されるマイクロ
波の周波数とマイクロ波プラズマ発生器の共振周波数を
適度に同調することができる。
−の発生源としては、マグネトロンを用いたものが多
く、そのため発振するマイクロ波の周波数は固定し、許
容される発振周波数範囲は2450MHz±50MHz
である。これより、マイクロ波プラズマ発生器の効率を
高めるには、同軸形共振器60内における内部導体61
の長さを調整して周波数の同調を図ることが必要とな
る。
を示し、このマイクロ波プラズマ発生器は、雄ネジと雌
ネジとの螺合部65からの電波漏洩を防止するのに接触
子66を用いた第2実施例に対し、マイクロ波チョ−ク
67によって対応したものである。なお、この変形例の
説明の中で第2実施例と同一部材については同一符号を
付してその説明を省略する。
導体61と同様、回転ネジ部64を回転させることによ
って同軸形共振器69内における長さが調整される。
を有し、マイクロ波チョ−ク67が内蓋71の孔71a
に連通するようになっている。
71の端面71bより蓋体70の内底面の距離をλ/4
の長さとしたマイクロ波チョ−ク67が形成してある。
このようにすると、孔71aの長さとマイクロ波チョ−
クの長さとでλ/2の長さとなり、上記した端面71b
がマイクロ波の仮想短絡面となる。この結果、内部導体
68と蓋体70とは非接触でありながら、回転ネジ部6
4にマイクロ波が侵入することはなく、雄ネジと雌ネジ
との接合部65からのマイクロ波の漏洩を防止できる。
形のマイクロ波プラズマ発生器は、従来例で示した導波
管形インピ−ダンス整合器や反射板7等を必要としない
ので充分に小形化される。例えば、第2実施例の変形例
で示したマイクロ波プラズマ発生器は一番大きなタイプ
であるが、長さを170mm、高さ及び幅を30mmで
構成することができる。
マ発生器は装置の集積化を可能とし、これによって大面
積のプラズマを得ることができる。
器を10本集積したもので、図中72は同軸形共振器、
73は回転ネジ部、74は同軸線路、75は表面にプラ
ズマ処理を施す物体である。これにより、従来では不可
能であった大面積の物体の表面に同時に、かつ、隙間な
くプラズマ処理を行なうことが可能となる。
のマイクロ波プラズマ発生器は、導波管のマイクロ波プ
ラズマ発生器ではなし得なかった装置の小形化が可能と
なるので、その大きさに対して得られるプラズマの断面
積の割合が大きくなり、極めて効率の高いものとなる。
ラズマ発生器の集積化が可能となるので大面積のプラズ
マを発生させることもでき、応用範囲を一段と高めるこ
とができる。
プラズマ発生器の拡大底面図である。
マ発生器の縦断側面図である。
プラズマ発生器の拡大底面図である。
マ発生器の縦断側面図である。
プラズマ発生器の拡大底面図である。
の縦断側面図である。
ラズマ発生器の集積使用状態を示す斜視図である。
マ発生器の一部切欠き側面図である。
器の簡略平面図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 外体内に内部導体を備えた同軸形共振器
を設けると共に、内部導体の長さを(λ/2).n+
(λ/4)に設定し、上記同軸形共振器に同軸モ−ドに
変換したマイクロ波を伝送して上記内部導体の先端部分
に高電界を生じさせプラズマを発生させる構成とした同
軸形のマイクロ波プラズマ発生器。 - 【請求項2】 同軸共振器内における上記内部導体の長
さを可変に構成したことを特徴とする請求項(1)記載
の同軸形のマイクロ波プラズマ発生器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP35486892A JP3149002B2 (ja) | 1992-12-18 | 1992-12-18 | 同軸形のマイクロ波プラズマ発生器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP35486892A JP3149002B2 (ja) | 1992-12-18 | 1992-12-18 | 同軸形のマイクロ波プラズマ発生器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH06188094A true JPH06188094A (ja) | 1994-07-08 |
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ID=18440454
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JP35486892A Expired - Lifetime JP3149002B2 (ja) | 1992-12-18 | 1992-12-18 | 同軸形のマイクロ波プラズマ発生器 |
Country Status (1)
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- 1992-12-18 JP JP35486892A patent/JP3149002B2/ja not_active Expired - Lifetime
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