JPH0620793A - 誘導結合プラズマ発生器 - Google Patents
誘導結合プラズマ発生器Info
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- JPH0620793A JPH0620793A JP5115169A JP11516993A JPH0620793A JP H0620793 A JPH0620793 A JP H0620793A JP 5115169 A JP5115169 A JP 5115169A JP 11516993 A JP11516993 A JP 11516993A JP H0620793 A JPH0620793 A JP H0620793A
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- Japan
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- power
- circuit
- plasma generator
- inductively coupled
- oscillator
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-
- 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
- H05H1/26—Plasma torches
- H05H1/32—Plasma torches using an arc
- H05H1/34—Details, e.g. electrodes, nozzles
- H05H1/36—Circuit arrangements
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 厄介な装置を必要とすることなく不整合の問
題を解決する誘導結合プラズマ発生器１０を提供するこ
とにある。 【構成】 負荷に供給される実際のパワーが測定されか
つ出力パワーを制御するのに使用される誘導結合プラズ
マ発生器１０。発生されたＲＦ電圧および電流を検出し
かつこれらをともに実際のＲＦパワーを示す連続信号を
発生するべく増倍するための手段が設けられる。マイク
ロプロセツサ手段が命令されたパワーを示す信号を供給
する。これらの信号は発生器１０により供給されたパワ
ーを制御するための誤差信号を供給するために比較され
る。発生器パラメータがさらに監視されそしてプラズマ
電位が回路およびそれに接続された機器に対する損傷を
除去するために接地に対してゼロ電位に維持される。
題を解決する誘導結合プラズマ発生器１０を提供するこ
とにある。 【構成】 負荷に供給される実際のパワーが測定されか
つ出力パワーを制御するのに使用される誘導結合プラズ
マ発生器１０。発生されたＲＦ電圧および電流を検出し
かつこれらをともに実際のＲＦパワーを示す連続信号を
発生するべく増倍するための手段が設けられる。マイク
ロプロセツサ手段が命令されたパワーを示す信号を供給
する。これらの信号は発生器１０により供給されたパワ
ーを制御するための誤差信号を供給するために比較され
る。発生器パラメータがさらに監視されそしてプラズマ
電位が回路およびそれに接続された機器に対する損傷を
除去するために接地に対してゼロ電位に維持される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は分光計のごとき分析機器
に使用するプラズマ放出源に関する。該プラズマ放出源
はサンプルの原子を示す波長において光の放出を生じる
ためにサンプルを励起するのに使用されるフオトンおよ
びイオンを供給する。放出された光は次いでサンプルを
鑑定するために分光計により検出される。
に使用するプラズマ放出源に関する。該プラズマ放出源
はサンプルの原子を示す波長において光の放出を生じる
ためにサンプルを励起するのに使用されるフオトンおよ
びイオンを供給する。放出された光は次いでサンプルを
鑑定するために分光計により検出される。
【０００２】
【従来の技術】プラズマ放出源を生ずるかまたはそれを
作り出すのに使用する装置は一般にその出力がプラズマ
トーチのごとき負荷に誘導的に結合される無線周波数
（ＲＦ）発生器からなる。かかる装置は本発明の発明者
に発行されたアメリカ合衆国特許第４，６２９，９４０
号および同第４，９３５，５９６号に略述されている。
作り出すのに使用する装置は一般にその出力がプラズマ
トーチのごとき負荷に誘導的に結合される無線周波数
（ＲＦ）発生器からなる。かかる装置は本発明の発明者
に発行されたアメリカ合衆国特許第４，６２９，９４０
号および同第４，９３５，５９６号に略述されている。
【０００３】かかる従来の全ての装置に関連付けられる
問題は今日の装置において使用するのにそれらが出力パ
ワーを適切に調整および制御することができないことに
ある。本発明はこの問題を実質上除去する。
問題は今日の装置において使用するのにそれらが出力パ
ワーを適切に調整および制御することができないことに
ある。本発明はこの問題を実質上除去する。
【０００４】かかる装置において、ＲＦ発生器から負荷
へのパワーの有効な伝送が重要な特徴である。ＲＦ発生
器は負荷に誘導結合されるので、負荷とＲＦ発生器との
間のインピーダンス不整合が克服されるべき重要な課題
である。これはインピーダンス不整合が極めて不十分な
パワーの伝送を結果として生じならびに発生器回路を損
傷または破壊するかも知れない反射される出力を生じる
可能性がある。
へのパワーの有効な伝送が重要な特徴である。ＲＦ発生
器は負荷に誘導結合されるので、負荷とＲＦ発生器との
間のインピーダンス不整合が克服されるべき重要な課題
である。これはインピーダンス不整合が極めて不十分な
パワーの伝送を結果として生じならびに発生器回路を損
傷または破壊するかも知れない反射される出力を生じる
可能性がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述された、アメリカ
合衆国特許第４，６２９，９４０号に記載されたような
固定周波数ＲＦ装置において、不整合の問題はＲＦ発生
器とプラズマトーチまたは負荷との間のインピーダンス
を連続的に整合するためにかなり精巧な電子機械ハイブ
リツド装置により軽減される。
合衆国特許第４，６２９，９４０号に記載されたような
固定周波数ＲＦ装置において、不整合の問題はＲＦ発生
器とプラズマトーチまたは負荷との間のインピーダンス
を連続的に整合するためにかなり精巧な電子機械ハイブ
リツド装置により軽減される。
【０００６】本発明は目的はかかる厄介な装置を必要と
することなく不整合の問題を解決する誘導結合プラズマ
発生器を提供することにある。
することなく不整合の問題を解決する誘導結合プラズマ
発生器を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の課題は、ＲＦパ
ワーを発生するための発振器手段、プラズマを発生する
ために前記発振器に接続される負荷手段、前記負荷手段
に供給される実際のＲＦパワーを測定するための検出器
手段、および前記ＲＦパワーを命令されたレベルに維持
するために前記負荷手段と前記発振器手段との間に接続
された回路手段とからなる誘導結合プラズマ発生器によ
り達成される。
ワーを発生するための発振器手段、プラズマを発生する
ために前記発振器に接続される負荷手段、前記負荷手段
に供給される実際のＲＦパワーを測定するための検出器
手段、および前記ＲＦパワーを命令されたレベルに維持
するために前記負荷手段と前記発振器手段との間に接続
された回路手段とからなる誘導結合プラズマ発生器によ
り達成される。
【０００８】他の革新および改良において、本発明はか
かる精巧なかつ厄介な装置の必要を除去した。インピー
ダンスおよび周波数は機能的に相関されるので、本発明
は変化するＲＦ周波数をインピーダンス不整合に関して
自動的に調整させることにより不整合の問題を克服す
る。明細書により十分に記載されるように、所望のＲＦ
パワーからの実際のＲＦパワーのずれを示す信号がＲＦ
発生器を制御するのに使用される。
かる精巧なかつ厄介な装置の必要を除去した。インピー
ダンスおよび周波数は機能的に相関されるので、本発明
は変化するＲＦ周波数をインピーダンス不整合に関して
自動的に調整させることにより不整合の問題を克服す
る。明細書により十分に記載されるように、所望のＲＦ
パワーからの実際のＲＦパワーのずれを示す信号がＲＦ
発生器を制御するのに使用される。
【０００９】従来の誘導結合ＲＦプラズマ発生器はプラ
ズマ電位に関係なく使用された。かくして、これら従来
の装置において、プラズマ電位はしばしば接地に対して
高くすることができ、それは原子放出分光写真技術にお
いてガラストーチへの破壊的な寄生放出、または質量分
光写真技術においてサンプラーコーンに対する侵食性損
傷を生じる。本発明はこの問題をプラズマを作動の間中
接地電位にまたはその近傍に維持することにより克服す
る。
ズマ電位に関係なく使用された。かくして、これら従来
の装置において、プラズマ電位はしばしば接地に対して
高くすることができ、それは原子放出分光写真技術にお
いてガラストーチへの破壊的な寄生放出、または質量分
光写真技術においてサンプラーコーンに対する侵食性損
傷を生じる。本発明はこの問題をプラズマを作動の間中
接地電位にまたはその近傍に維持することにより克服す
る。
【００１０】本発明はまた作動の間中発生器のパラメー
タを監視するための手段を含みそして回路への、例えば
誘導結合プラズマ発生器における損傷を阻止するために
作動を停止するための手段を設け、プラズマの不点火ま
たは点火不良はかかる条件が回路またはガラストーチに
対する損傷を生じるかも知れないので重大な問題となる
可能性がある。本発明はこの問題をかかる点火問題を検
出しかつ損傷が発生される前に装置を遮断するように発
生器パラメータを連続して監視することにより解決す
る。
タを監視するための手段を含みそして回路への、例えば
誘導結合プラズマ発生器における損傷を阻止するために
作動を停止するための手段を設け、プラズマの不点火ま
たは点火不良はかかる条件が回路またはガラストーチに
対する損傷を生じるかも知れないので重大な問題となる
可能性がある。本発明はこの問題をかかる点火問題を検
出しかつ損傷が発生される前に装置を遮断するように発
生器パラメータを連続して監視することにより解決す
る。
【００１１】本発明は分析機器、例えば、原子放出また
は質量分光計において使用するプラズマを発生するため
の誘導結合プラズマ発生器に関する。該発生器はプラズ
マを発生するために無線周波数発振器として使用される
べくなされた真空三極管を含んでいる回路からなる。本
発明の第１の目的は負荷コイルに対するＲＦパワーの正
確な調整および安定な制御である。このために、本発明
は発生された実際の出力が発振器出力パワーを制御する
のに使用される閉ループフイードバツク回路からなる。
これを達成するために、実際のＲＦ出力パワーを示す出
力を供給するためにＲＦ電圧および電流を測定しかつ増
倍するための手段が設けられる。この出力はその出力を
制御すべき発振器のグリツドへ印加のために誤差信号を
発生するために命令されたパワーに比較される。これは
発生器の効率を変化しならびに動的インピーダンス整合
の必要を除去する方法において達成される。本発明はま
たプラズマをゼロ電位にまたはその近傍に維持するため
の手段ならびに発生器の運転条件を監視するための手段
を含んでいる。プラズマの条件はプラズマの不点火また
は点火不良により発生される損傷を阻止するために回路
パラメータの状態を感知することにより連続的に監視さ
れる。
は質量分光計において使用するプラズマを発生するため
の誘導結合プラズマ発生器に関する。該発生器はプラズ
マを発生するために無線周波数発振器として使用される
べくなされた真空三極管を含んでいる回路からなる。本
発明の第１の目的は負荷コイルに対するＲＦパワーの正
確な調整および安定な制御である。このために、本発明
は発生された実際の出力が発振器出力パワーを制御する
のに使用される閉ループフイードバツク回路からなる。
これを達成するために、実際のＲＦ出力パワーを示す出
力を供給するためにＲＦ電圧および電流を測定しかつ増
倍するための手段が設けられる。この出力はその出力を
制御すべき発振器のグリツドへ印加のために誤差信号を
発生するために命令されたパワーに比較される。これは
発生器の効率を変化しならびに動的インピーダンス整合
の必要を除去する方法において達成される。本発明はま
たプラズマをゼロ電位にまたはその近傍に維持するため
の手段ならびに発生器の運転条件を監視するための手段
を含んでいる。プラズマの条件はプラズマの不点火また
は点火不良により発生される損傷を阻止するために回路
パラメータの状態を感知することにより連続的に監視さ
れる。
【００１２】以下に、本発明を添付図面に関連して詳細
に説明する。
に説明する。
【００１３】
【実施例】次に図１を参照すると、本発明の誘導結合プ
ラズマ発生器１０が示されている。該発生器は発振器、
例えば、無線周波数ＲＦ範囲において図２に示されるよ
うなコルピツツ発振器として作動するように設計された
三極真空管１１からなる。プレート電圧は高電圧電源１
２によつて発生器１０に供給される。高電圧電源１２は
幾つかの別個の値、例えば、低い、中間、高い、および
点火出力範囲に対応する４つの別個の値において電圧を
供給する可能性を有する。グリツドバイアス電圧はグリ
ツド制御回路１３によつて発生器１０に供給される。
ラズマ発生器１０が示されている。該発生器は発振器、
例えば、無線周波数ＲＦ範囲において図２に示されるよ
うなコルピツツ発振器として作動するように設計された
三極真空管１１からなる。プレート電圧は高電圧電源１
２によつて発生器１０に供給される。高電圧電源１２は
幾つかの別個の値、例えば、低い、中間、高い、および
点火出力範囲に対応する４つの別個の値において電圧を
供給する可能性を有する。グリツドバイアス電圧はグリ
ツド制御回路１３によつて発生器１０に供給される。
【００１４】発振器または発生器１１はガラストーチ１
８のまわりに配置されるプラズマ負荷コイル１７に接続
される。負荷コイル１７への出力パワーは負荷コイル１
７がその１部分である発振器共振回路１６を介して供給
される。共振回路１６は図２に概略詳細において示され
る。アルゴンまたは同様なガスが例えば開口１８ａを介
してガラストーチを通して導入され、負荷コイル１７が
その誘導部分である共振出力回路１６を通って循環する
ＲＦパワーにより発生される電磁界によりイオン化され
る。発生されたプラズマは炎１８ｂとして記号的に示さ
れる。しかしながら、留意されるべきことは、フオトン
およびイオンからなるプラズマが原子放出分光計または
質量分光計におけるその使用に依存して異なって使用さ
れるということである。
８のまわりに配置されるプラズマ負荷コイル１７に接続
される。負荷コイル１７への出力パワーは負荷コイル１
７がその１部分である発振器共振回路１６を介して供給
される。共振回路１６は図２に概略詳細において示され
る。アルゴンまたは同様なガスが例えば開口１８ａを介
してガラストーチを通して導入され、負荷コイル１７が
その誘導部分である共振出力回路１６を通って循環する
ＲＦパワーにより発生される電磁界によりイオン化され
る。発生されたプラズマは炎１８ｂとして記号的に示さ
れる。しかしながら、留意されるべきことは、フオトン
およびイオンからなるプラズマが原子放出分光計または
質量分光計におけるその使用に依存して異なって使用さ
れるということである。
【００１５】発振器共振回路１６の容量は実際の接地を
負荷コイル１７の中心において出現させるように分圧器
として作用するように図２に示されるように分割され
る。これは原子放出分光計において使用のときの寄生放
出および質量分光計において使用のときサンプラーを侵
食する放出を除去するその付属の利点によりプラズマを
ゼロにおいてまたはゼロ電位近傍で作動されるようにす
る。
負荷コイル１７の中心において出現させるように分圧器
として作用するように図２に示されるように分割され
る。これは原子放出分光計において使用のときの寄生放
出および質量分光計において使用のときサンプラーを侵
食する放出を除去するその付属の利点によりプラズマを
ゼロにおいてまたはゼロ電位近傍で作動されるようにす
る。
【００１６】容量分圧器回路１４および電流変圧器回路
１５は発生器１１と無線周波数増倍器回路１９との間に
接続される。無線周波数増倍器回路１９は比較器回路２
１へ入力を供給する。容量分圧器回路１４はＲＦ増倍器
回路１９へ発生器１１のＲＦ電圧出力を示す出力を供給
する一方電流変圧器１５はＲＦ増倍器回路１９へ発生器
１１のＲＦ電流出力を示す信号を供給する。分圧器回路
１４および電流変圧器回路１５は負荷に供給されるＲＦ
パワーと干渉しないように接続される。
１５は発生器１１と無線周波数増倍器回路１９との間に
接続される。無線周波数増倍器回路１９は比較器回路２
１へ入力を供給する。容量分圧器回路１４はＲＦ増倍器
回路１９へ発生器１１のＲＦ電圧出力を示す出力を供給
する一方電流変圧器１５はＲＦ増倍器回路１９へ発生器
１１のＲＦ電流出力を示す信号を供給する。分圧器回路
１４および電流変圧器回路１５は負荷に供給されるＲＦ
パワーと干渉しないように接続される。
【００１７】ＲＦ電圧および電流は負荷コイル１７を通
ってプラズマ１８ｂに実際に供給されているＲＦパワー
を示す出力信号を付与するためにＲＦ増倍器回路１９に
おいて事実上増倍される。本発明の実施例において、Ｒ
Ｆ増倍器回路１９は１９９０／９１年版のアナログ・デ
バイス社の、「リニヤー・プロダクツ・データブツク」
のページ６〜６５に説示されたと同一の対数応答増幅器
およびＡＤ８３４４象限（フオー・クオードラント）増
倍器と同様な加算回路である。ＲＦ電圧信号およびＲＦ
電流信号は対数的に増幅されかつ次いでともに加算され
るので、それらは算術的にはともに増倍されているのに
等しい。ＲＦ電圧およびＲＦ電流の算術積がＲＦパワー
であるので、ＲＦ増倍器回路１９からの出力信号は負荷
コイル１７を通ってプラズマに供給されているＲＦパワ
ーを示す。
ってプラズマ１８ｂに実際に供給されているＲＦパワー
を示す出力信号を付与するためにＲＦ増倍器回路１９に
おいて事実上増倍される。本発明の実施例において、Ｒ
Ｆ増倍器回路１９は１９９０／９１年版のアナログ・デ
バイス社の、「リニヤー・プロダクツ・データブツク」
のページ６〜６５に説示されたと同一の対数応答増幅器
およびＡＤ８３４４象限（フオー・クオードラント）増
倍器と同様な加算回路である。ＲＦ電圧信号およびＲＦ
電流信号は対数的に増幅されかつ次いでともに加算され
るので、それらは算術的にはともに増倍されているのに
等しい。ＲＦ電圧およびＲＦ電流の算術積がＲＦパワー
であるので、ＲＦ増倍器回路１９からの出力信号は負荷
コイル１７を通ってプラズマに供給されているＲＦパワ
ーを示す。
【００１８】ＲＦパワーを示す信号は連続して比較器回
路２１に印加される。マイクロプロセツサ２３は、所望
のまたは命令されたＲＦパワーを示す比較器回路２１へ
の第２入力を供給する。デジタル−アナログ変換器が、
マイクロプロセツサ２３と比較器回路２２との間に挿入
されてマイクロプロセツサからのデジタルデータをＲＦ
増倍器回路１９からのアナログ信号と比較し得るような
アナログ形式に変換する。
路２１に印加される。マイクロプロセツサ２３は、所望
のまたは命令されたＲＦパワーを示す比較器回路２１へ
の第２入力を供給する。デジタル−アナログ変換器が、
マイクロプロセツサ２３と比較器回路２２との間に挿入
されてマイクロプロセツサからのデジタルデータをＲＦ
増倍器回路１９からのアナログ信号と比較し得るような
アナログ形式に変換する。
【００１９】比較器回路２１はグリツド制御回路１３へ
誤差信号を供給する。この誤差信号はマイクロプロセツ
サ２３により供給される所望のまたは命令されたパワー
からの負荷コイル１７に進んでいる実際のＲＦパワーの
正または負のずれを示す。とくにこの値はキーボード入
力装置等およびデイスプレイ／プリンタを有するホスト
コンピユータにより供給される。比較器回路２１からの
信号はグリツド制御回路１３にフイードバツクされかつ
負荷コイル１７へのＲＦパワーを一定に正確に調整され
かつ命令されたパワーに安定に維持する。
誤差信号を供給する。この誤差信号はマイクロプロセツ
サ２３により供給される所望のまたは命令されたパワー
からの負荷コイル１７に進んでいる実際のＲＦパワーの
正または負のずれを示す。とくにこの値はキーボード入
力装置等およびデイスプレイ／プリンタを有するホスト
コンピユータにより供給される。比較器回路２１からの
信号はグリツド制御回路１３にフイードバツクされかつ
負荷コイル１７へのＲＦパワーを一定に正確に調整され
かつ命令されたパワーに安定に維持する。
【００２０】グリツド制御回路はパワートランジスタ、
例えば、それに誤差信号が供給されるＦＥＴトランジス
タを含んでいる。該トランジスタは誤差信号にしたがつ
て三極真空管１１のグリツドバイアスを制御する。
例えば、それに誤差信号が供給されるＦＥＴトランジス
タを含んでいる。該トランジスタは誤差信号にしたがつ
て三極真空管１１のグリツドバイアスを制御する。
【００２１】発振器の真空管１１の範囲を延長するため
に、その効率は実際の出力パワー、例えば、低いグリツ
ド電流に関して低い効率および高いグリツド電流に関し
て高い効率にしたがつて真空管１１のグリツド電流を変
化することにより約４０％ないし６０％の間で変化され
得る。
に、その効率は実際の出力パワー、例えば、低いグリツ
ド電流に関して低い効率および高いグリツド電流に関し
て高い効率にしたがつて真空管１１のグリツド電流を変
化することにより約４０％ないし６０％の間で変化され
得る。
【００２２】計器回路２５は発生器１１からの入力を有
する。計器回路２５は比較器回路２６およびそれ自体マ
イクロプロセツサ２３へ入力を供給するアナログ−デジ
タル変換器回路２９に接続される出力を有する。モニタ
回路２７はその出力が保護回路への入力として供給され
る比較器回路２６へ第２入力を供給する。保護回路２８
の出力は高電圧電源に接続される。
する。計器回路２５は比較器回路２６およびそれ自体マ
イクロプロセツサ２３へ入力を供給するアナログ−デジ
タル変換器回路２９に接続される出力を有する。モニタ
回路２７はその出力が保護回路への入力として供給され
る比較器回路２６へ第２入力を供給する。保護回路２８
の出力は高電圧電源に接続される。
【００２３】この装置の１つの目的は、プレート電圧、
プレート電流、およびグリツド電流のごとき発生器１１
の作動パラメータを監視することである。したがつて、
パラメータの１つがモニタ回路２７により設定された臨
界値を超えると、保護回路２８は高電圧電源１２を遮断
させる。この特徴はグリツド電流を監視することにより
プラズマの作動条件を決定するときとくに重要である。
プラズマ放出の点火の前に、グリツド電流は極端に高
い。これは非常に僅かなパワーが負荷コイルから吸収さ
れているからでありそしてＲＦ発生器１１によつて供給
されるほとんどのパワーは、前記されたように、本質的
に三極真空管である発生器のグリツドにフイードバツク
される。グリツド電流がもしも予め定めた時間を超えて
高いままであるならば、それは点火の問題を示すかも知
れない。回路および／またはガラストーチ１８に対する
損傷を阻止するために、保護回路２８は電源１２から発
生器１１への高電圧を遮断する。同様に、グリツド電流
は高い予備点火値から安定な低い運転条件に復帰するこ
とにより良好な点火を示すことができる。グリツド電流
の変化はまた破壊放電からなる１つである「悪い」プラ
ズマを示すかも知れない。これはまた損傷が発生する前
に発生器１１への高電圧を遮断するように適時に検出し
得る。
プレート電流、およびグリツド電流のごとき発生器１１
の作動パラメータを監視することである。したがつて、
パラメータの１つがモニタ回路２７により設定された臨
界値を超えると、保護回路２８は高電圧電源１２を遮断
させる。この特徴はグリツド電流を監視することにより
プラズマの作動条件を決定するときとくに重要である。
プラズマ放出の点火の前に、グリツド電流は極端に高
い。これは非常に僅かなパワーが負荷コイルから吸収さ
れているからでありそしてＲＦ発生器１１によつて供給
されるほとんどのパワーは、前記されたように、本質的
に三極真空管である発生器のグリツドにフイードバツク
される。グリツド電流がもしも予め定めた時間を超えて
高いままであるならば、それは点火の問題を示すかも知
れない。回路および／またはガラストーチ１８に対する
損傷を阻止するために、保護回路２８は電源１２から発
生器１１への高電圧を遮断する。同様に、グリツド電流
は高い予備点火値から安定な低い運転条件に復帰するこ
とにより良好な点火を示すことができる。グリツド電流
の変化はまた破壊放電からなる１つである「悪い」プラ
ズマを示すかも知れない。これはまた損傷が発生する前
に発生器１１への高電圧を遮断するように適時に検出し
得る。
【００２４】所定のＲＦパワー範囲、例えば、点火また
は種々の運転範囲に依存して、マイクロプロセツサ２３
は電源１２により供給されたパワーの量を調整すること
により発生器１１のパワーレベル出力を制御する。これ
は、例えば、実際の高い電圧のレベルを三極真空管１１
のプレートに制御する４個のトライアツクまたは同様な
装置の１つをオンすることにより達成され得る。
は種々の運転範囲に依存して、マイクロプロセツサ２３
は電源１２により供給されたパワーの量を調整すること
により発生器１１のパワーレベル出力を制御する。これ
は、例えば、実際の高い電圧のレベルを三極真空管１１
のプレートに制御する４個のトライアツクまたは同様な
装置の１つをオンすることにより達成され得る。
【００２５】図２をとくに参照すると、本発明の発振器
が示してある。見ることができるように、発振器は幾ら
か変更されたコルピツツ発振器として接続される三極真
空管１１からなる。共振出力回路１６は本質的にその接
合部が接地されたカソードに接続されるコンデンサＣ1
およびＣ2 に並列に接続される負荷コイル１７からな
る。本コルピツツ発振器回路は本装置においてＣ1 およ
びＣ2 が互いに値が等しくかつ逆に接続されるために在
来の回路と異なりこれに反して在来の装置においてそれ
らは等しくない。本装置において、Ｃ2 対Ｃ3 の比はグ
リツド駆動パワーを制御する一方在来の構成においてＣ
1 対Ｃ2 の比がこの機能を実施する。
が示してある。見ることができるように、発振器は幾ら
か変更されたコルピツツ発振器として接続される三極真
空管１１からなる。共振出力回路１６は本質的にその接
合部が接地されたカソードに接続されるコンデンサＣ1
およびＣ2 に並列に接続される負荷コイル１７からな
る。本コルピツツ発振器回路は本装置においてＣ1 およ
びＣ2 が互いに値が等しくかつ逆に接続されるために在
来の回路と異なりこれに反して在来の装置においてそれ
らは等しくない。本装置において、Ｃ2 対Ｃ3 の比はグ
リツド駆動パワーを制御する一方在来の構成においてＣ
1 対Ｃ2 の比がこの機能を実施する。
【００２６】リアクタンスに等しくかつ逆に接続された
コンデンサＣ1 およびＣ2 を有することにより、負荷コ
イル１７を横切る電圧は大きさが等しいが接地に対して
位相が反対である。この装置の作用は原子放出分光写真
におけるガラストーチに対する損傷または質量分光写真
におけるサンプラーコーンに対する損傷を除去する付随
の利点とともに間接的な直流電位なしにより、すなわち
接地電位においてプラズマを作動可能にする負荷コイル
１７の電気的中点において実際の接地を生じることであ
る。
コンデンサＣ1 およびＣ2 を有することにより、負荷コ
イル１７を横切る電圧は大きさが等しいが接地に対して
位相が反対である。この装置の作用は原子放出分光写真
におけるガラストーチに対する損傷または質量分光写真
におけるサンプラーコーンに対する損傷を除去する付随
の利点とともに間接的な直流電位なしにより、すなわち
接地電位においてプラズマを作動可能にする負荷コイル
１７の電気的中点において実際の接地を生じることであ
る。
【００２７】マイクロプロセツサ２３は所定のまたは命
令されたＲＦパワーおよび他の作動パラメータ、例え
ば、ホストコンピユータ２４から高電圧電源１２からの
プレート電圧のレベルについての情報を得る。
令されたＲＦパワーおよび他の作動パラメータ、例え
ば、ホストコンピユータ２４から高電圧電源１２からの
プレート電圧のレベルについての情報を得る。
【００２８】命令されたＲＦパラメータ信号はデジタル
−アナログ変換器２２を介して比較器回路２２に供給さ
れる一方発振器が作動されることができる高い電圧（低
い、中間、高いおよび点火）がデジタル入力出力回路３
１を介して高電圧電源１２を経由して供給される。
−アナログ変換器２２を介して比較器回路２２に供給さ
れる一方発振器が作動されることができる高い電圧（低
い、中間、高いおよび点火）がデジタル入力出力回路３
１を介して高電圧電源１２を経由して供給される。
【００２９】ＲＦ出力パワーの正確な調整および安定な
制御のための新規な手段を備える誘導結合プラズマ発生
器が説明された。回路は本当のＲＭＳパワーを測定する
ので、異なるプラズマ作動条件およびグリツドバイアス
を変化することによる真空管のプレートインピーダンス
変化により発生された負荷インピーダンスの変化による
ＲＦ電流およびＲＦ電圧の移相を考慮する。
制御のための新規な手段を備える誘導結合プラズマ発生
器が説明された。回路は本当のＲＭＳパワーを測定する
ので、異なるプラズマ作動条件およびグリツドバイアス
を変化することによる真空管のプレートインピーダンス
変化により発生された負荷インピーダンスの変化による
ＲＦ電流およびＲＦ電圧の移相を考慮する。
【００３０】プラズマを接地電圧に維持することに加え
て、真空管のグリツド電流が上述した損傷の問題を阻止
するために一定に監視される。
て、真空管のグリツド電流が上述した損傷の問題を阻止
するために一定に監視される。
【００３１】最後に、上記のごとく、発生器のパワー調
整範囲がＲＦ発生器の真空管発振器の効率を変化するこ
とにより拡張される。
整範囲がＲＦ発生器の真空管発振器の効率を変化するこ
とにより拡張される。
【００３２】
【発明の効果】叙上のごとく、本発明は、ＲＦパワーを
発生するための発振器手段、プラズマを発生するために
前記発振器に接続される負荷手段、前記負荷手段に供給
される実際のＲＦパワーを測定するための検出器手段、
前記ＲＦパワーを命令されたレベルに維持するために前
記負荷手段と前記発振器手段との間に接続された回路手
段とからなる構成としたので、厄介な装置を必要とする
ことなく不整合の問題を解決する誘導結合プラズマ発生
器を提供することができる。
発生するための発振器手段、プラズマを発生するために
前記発振器に接続される負荷手段、前記負荷手段に供給
される実際のＲＦパワーを測定するための検出器手段、
前記ＲＦパワーを命令されたレベルに維持するために前
記負荷手段と前記発振器手段との間に接続された回路手
段とからなる構成としたので、厄介な装置を必要とする
ことなく不整合の問題を解決する誘導結合プラズマ発生
器を提供することができる。
【図１】本発明の誘導結合プラズマ発生器を示すブロツ
ク図である。
ク図である。
【図２】本発明の発振器を示す概略図である。
１０ 誘導結合プラズマ発生器 １１ 発振器手段（三極真空管） １２ 高電圧電源 １３ グリツド制御回路 １４ 第１手段（容量分圧器） １５ 第２手段（電流変圧器） １６ 共振回路 １７ 負荷手段（負荷コイル） １８ ガラストーチ １９ 第３手段（無線周波数増倍器回路） ２１ 比較器回路 ２２ デジタル−アナログ変換器回路 ２３ マイクロプロセツサ ２８ 保護回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ピーター・ジェイ・モリスロー アメリカ合衆国 コネチカット 06776、 ニュー・ミルフォード、コーンウォール・ ドライヴ 27
Claims (12)
- 【請求項１】 ＲＦパワーを発生するための発振器手
段、 プラズマを発生するために前記発振器に接続される負荷
手段、 前記負荷手段に供給される実際のＲＦパワーを測定する
ための検出器手段、 前記ＲＦパワーを命令されたレベルに維持するために前
記負荷手段と前記発振器手段との間に接続された回路手
段とからなることを特徴とする誘導プラズマ発生器。 - 【請求項２】 前記検出器手段が、前記発振器手段のＲ
Ｆ電圧出力を示す電圧を供給する前記発振器手段の出力
側に接続される第１手段、 前記発振器手段のＲＦ電流出力を示す電流を供給する前
記発振器手段の出力側に接続される第２手段、 前記発振器手段により前記誘導負荷手段に供給される実
際のＲＦパワーを示す出力電圧を供給する前記第１およ
び第２手段の出力を効果的に乗算するために前記第１お
よび第２手段に接続される第３手段からなることを特徴
とする請求項１に記載の誘導結合プラズマ発生器。 - 【請求項３】 前記回路手段が、前記実際のＲＦパワー
を示す前記電圧を受信するために前記第３手段に接続さ
れる比較器回路、 前記命令されたＲＦパワーを示す前記比較器手段へ入力
を供給するために前記比較器回路に接続される第４手
段、 前記実際のＲＦパワーと前記命令されたＲＦパワーとの
間の差を示す誤差信号出力を供給する前記比較器回路、 前記誤差信号にしたがつて前記発振器手段のＲＦパワー
を制御するために前記発振器手段および前記比較器回路
に接続される制御回路手段からなることを特徴とする請
求項１に記載の誘導結合プラズマ発生器。 - 【請求項４】 前記発振器手段が、プレート、カソード
およびグリツドを有する三極真空管からなることを特徴
とする請求項３に記載の誘導結合プラズマ発生器。 - 【請求項５】 前記制御回路手段が、ＲＦ出力パワーを
前記命令されたＲＦパワーに維持するために前記グリツ
ドに前記誤差信号を印加するために前記三極真空管の前
記グリツドに接続されるグリツド制御回路からなること
特徴とする請求項４に記載の誘導結合プラズマ発生器。 - 【請求項６】 前記グリツド制御回路は、命令されたＲ
Ｆ出力パワーにより決定される限界間で前記発振器手段
の効率を変化するためにグリツド電流を制御する出力ト
ランジスタ手段を含むことを特徴とする請求項５に記載
の誘導結合プラズマ発生器。 - 【請求項７】 前記負荷手段が、 ガラストーチ、 前記ガラストーチのまわりに配置された負荷コイル、 前記三極管の前記プレートとカソードとの間に接続され
た共振回路をそれとともに形成するために前記負荷コイ
ルに並列に接続される第１および第２直列接続コンデン
サからなることを特徴とする請求項６に記載の誘導結合
プラズマ発生器。 - 【請求項８】 前記コンデンサが等しい値からなりかつ
それらの接合部において接地に接続されそれによりプラ
ズマ電圧がゼロ電位に保持されることを特徴とする請求
項７に記載の誘導結合プラズマ発生器。 - 【請求項９】 前記第４手段が前記命令されたＲＦパワ
ーを供給すべくプログラムされたマイクロプロセツサで
あることを特徴とする請求項８に記載の誘導結合プラズ
マ発生器。 - 【請求項１０】 さらに、前記命令されたＲＦパワーに
したがつてプレート電圧を変化するために前記三極管の
前記プレートと前記マイクロプロセツサとの間に接続さ
れるプレート電圧供給手段からなることを特徴とする請
求項９に記載の誘導結合プラズマ発生器。 - 【請求項１１】 前記第１手段および第２手段が各々対
数応答増幅器からなりかつ前記第３手段が加算回路から
なることを特徴とする請求項１０に記載の誘導結合プラ
ズマ発生器。 - 【請求項１２】 さらに、前記ガラストーチへの損傷を
阻止するために前記三極真空管から前記電源を切り離す
ために前記三極真空管のグリツド電流の顕著な変化に応
答する保護回路手段からなることを特徴とする請求項１
１に記載の誘導結合プラズマ発生器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US87967892A | 1992-05-07 | 1992-05-07 | |
| US07-879-678 | 1992-05-07 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0620793A true JPH0620793A (ja) | 1994-01-28 |
| JP3167221B2 JP3167221B2 (ja) | 2001-05-21 |
Family
ID=25374663
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11516993A Expired - Lifetime JP3167221B2 (ja) | 1992-05-07 | 1993-04-20 | 誘導結合プラズマ発生器 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0568920B1 (ja) |
| JP (1) | JP3167221B2 (ja) |
| DE (1) | DE69301952T2 (ja) |
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| JP2002151429A (ja) * | 2000-07-20 | 2002-05-24 | Axcelis Technologies Inc | Ｒｆプラズマ発生装置及びウエハの処理装置 |
| JP2003509837A (ja) * | 1999-07-13 | 2003-03-11 | 東京エレクトロン株式会社 | 誘導結合プラズマを発生させるための高周波電源 |
| JP2007205899A (ja) * | 2006-02-02 | 2007-08-16 | Shimadzu Corp | Ｉｃｐ分析装置 |
| US9526161B2 (en) | 2014-08-29 | 2016-12-20 | Shimadzu Corporation | High-frequency power supply device |
| US9648719B2 (en) | 2014-09-03 | 2017-05-09 | Shimadzu Corporation | High-frequency power supply device |
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| US7755300B2 (en) | 2003-09-22 | 2010-07-13 | Mks Instruments, Inc. | Method and apparatus for preventing instabilities in radio-frequency plasma processing |
| CN100570805C (zh) * | 2003-09-22 | 2009-12-16 | Mks仪器股份有限公司 | 避免射频等离子加工中的不稳定性的方法和装置 |
| US7314537B2 (en) * | 2003-09-30 | 2008-01-01 | Tokyo Electron Limited | Method and apparatus for detecting a plasma |
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| CN103187629B (zh) | 2007-08-09 | 2016-08-24 | 高通股份有限公司 | 增加谐振器的q因数 |
| WO2009036405A1 (en) | 2007-09-13 | 2009-03-19 | Nigelpower, Llc | Maximizing power yield from wireless power magnetic resonators |
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| CN117545162B (zh) * | 2023-11-08 | 2024-05-28 | 江苏神州半导体科技有限公司 | 一种远程等离子源的预激发点火装置及其控制方法 |
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-
1993
- 1993-04-20 JP JP11516993A patent/JP3167221B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1993-04-28 DE DE1993601952 patent/DE69301952T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1993-04-28 EP EP19930106923 patent/EP0568920B1/en not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
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|---|---|
| JP3167221B2 (ja) | 2001-05-21 |
| DE69301952D1 (de) | 1996-05-02 |
| DE69301952T2 (de) | 1996-08-08 |
| EP0568920B1 (en) | 1996-03-27 |
| EP0568920A1 (en) | 1993-11-10 |
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