JPH09183602A - Negatively charged oxygen atom generating method and device therefor - Google Patents
Negatively charged oxygen atom generating method and device thereforInfo
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- JPH09183602A JPH09183602A JP35449295A JP35449295A JPH09183602A JP H09183602 A JPH09183602 A JP H09183602A JP 35449295 A JP35449295 A JP 35449295A JP 35449295 A JP35449295 A JP 35449295A JP H09183602 A JPH09183602 A JP H09183602A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は負電荷酸素原子を気
相状態で発生させる負電荷酸素原子発生方法及びその装
置に関するものである。また、本発明はかかる負電荷酸
素原子発生方法の原理を利用し、大気圧で安定な放電を
発生させる大気圧放電発生方法及びその装置に関するも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for generating negatively charged oxygen atoms, which generate negatively charged oxygen atoms in a gas phase. The present invention also relates to an atmospheric pressure discharge generation method and apparatus for generating a stable discharge at atmospheric pressure by utilizing the principle of the negative charge oxygen atom generation method.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、負電荷酸素原子（Ｏ- を意味す
る）を発生させる方法は、通常、放電などによって発生
させた酸素原子に低エネルギー電子を付着させてＯ- と
する方法が知られている。しかし、この方法では、高真
空の維持や放電あるいは電子銃を使用するため、高エネ
ルギーが必要であるという欠点がある。2. Description of the Related Art Conventionally, as a method of generating negatively charged oxygen atoms (meaning O − ), a method of attaching low energy electrons to oxygen atoms generated by discharge or the like to form O − has been known. ing. However, this method has a drawback that high energy is required because a high vacuum is maintained, a discharge is used, or an electron gun is used.
【０００３】また近年、負電荷酸素原子の新規な発生方
法として、酸素ガス中で放電させてオゾンを発生させ、
そのオゾンに紫外光を照射し、発生した酸素原子に低エ
ネルギー電子を付着させてＯ- を生成させる方法が提案
されている（特開昭６２−２３７７３３号公報）。この
方法では、真空チャンバーと放電装置を備え、そこに紫
外光を照射できるよう窓が設けられ、さらには低エネル
ギー電子銃が設置されている。しかし、この発生装置
は、構造が複雑でかつ、放電エネルギーや電子銃のため
の高エネルギーを必要とし、放電を得るためには高真空
が必要なためランニングコストが非常に高くつくもので
ある。In recent years, as a new method of generating negatively charged oxygen atoms, ozone is generated by discharging in oxygen gas.
A method has been proposed in which the ozone is irradiated with ultraviolet light and low energy electrons are attached to the generated oxygen atoms to generate O − (Japanese Patent Laid-Open No. 62-237733). In this method, a vacuum chamber and a discharge device are provided, a window is provided so that ultraviolet light can be irradiated, and a low energy electron gun is also provided. However, this generator has a complicated structure, requires high discharge energy and high energy for the electron gun, and requires a high vacuum to obtain a discharge, so that the running cost is very high.
【０００４】一方、従来より金属酸化物表面を熱的ある
いは化学的に還元しておき、そこに一酸化二窒素を導入
してＯ- を金属酸化物上で生成させる方法も知られてい
る。具体的には、一酸化チタン、酸化亜鉛、酸化アルミ
ナ、酸化マグネシウムなどの金属酸化物を熱的あるいは
化学的に還元状態にし、そこに一酸化二窒素を導入する
事によってＮ2 Ｏ→Ｏ- の過程によりＯ- が発生するも
のである（有機化学合成、第４０巻８号１９８２）。On the other hand, there is also known a method in which the surface of a metal oxide is thermally or chemically reduced and nitrous oxide is introduced into the surface to generate O − on the metal oxide. Specifically, metal oxides such as titanium monoxide, zinc oxide, alumina oxide, and magnesium oxide are brought into a reduced state thermally or chemically, and nitrous oxide is introduced into the reduced state, so that N 2 O → O − O - is generated by the process of (organic chemical synthesis, vol. 40, No. 8, 1982).
【０００５】しかし、この方法では、Ｏ- の発生状態は
金属酸化物表面であるため、反応基質との反応場は、金
属酸化物表面に限られる。そのため、Ｏ- と反応基質と
の反応は金属酸化物状態に依存し、目的酸化物を得るた
めには、その目的にあった金属酸化物を選択しなくては
ならない。また、一酸化二窒素ガスは毒性ガス（笑気性
ガス）であるため、操作性に問題がある。However, in this method, since the generation state of O − is on the metal oxide surface, the reaction field with the reaction substrate is limited to the metal oxide surface. Therefore, the reaction between O − and the reaction substrate depends on the metal oxide state, and in order to obtain the target oxide, the metal oxide suitable for the purpose must be selected. Moreover, since nitrous oxide is a toxic gas (a laughing gas), there is a problem in operability.
【０００６】一方、従来より、大気圧以上の気圧下でグ
ロー放電を発生させる目的で、各種の方法、装置が開発
されている。On the other hand, conventionally, various methods and devices have been developed for the purpose of generating glow discharge under atmospheric pressure or higher.
【０００７】例えば、特開平５−２７５１９１号公報に
は、導電体の電極を同心円筒状に配し、該電極の隙間に
高誘電率を有する円筒状絶縁体を同心円状に、かつ外側
電極に接するように挿入し、該絶縁体の隙間に希ガスを
主体とする気体を大気圧状態で送流状態に保持し、前記
電極間に交流電界を印加して希ガスを主体とする気体を
電離することにより、プラズマを発生させる大気圧放電
方法が開示されている。For example, in Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 5-275191, electrodes of conductors are arranged in a concentric cylindrical shape, and a cylindrical insulator having a high dielectric constant is concentrically formed in a gap between the electrodes and is formed in an outer electrode. The gas mainly composed of the rare gas is inserted into the gap between the insulators, and the gas mainly composed of the rare gas is kept in a flow state at atmospheric pressure, and an AC electric field is applied between the electrodes to ionize the gas mainly composed of the rare gas. By doing so, an atmospheric pressure discharge method for generating plasma is disclosed.
【０００８】また、特開平４−１６８２８１号公報に
は、高圧電極と接地電極間に形成される放電空間内ある
いは接地電極側に被成膜材を配置して、前記電極間に高
電圧を印加して大気圧近傍でグロー放電あるいは無声放
電する放電空隙に、成膜種に応じたモノマー気体あるい
は処理に応じたプラズマ用気体と不活性ガスからなる反
応ガスを導入して成膜する大気圧グロープラズマ放電装
置において、高圧電極と接地電極の少なくとも一方を導
電性網電極で構成し、当該網電極の外側より放電空間に
反応ガスを供給することを特徴とする大気圧グロープラ
ズマ装置が開示されている。Further, in Japanese Unexamined Patent Publication No. 4-168281, a film-forming material is arranged in a discharge space formed between a high voltage electrode and a ground electrode or in the ground electrode side, and a high voltage is applied between the electrodes. Atmospheric pressure glow in which film is formed by introducing a monomer gas according to the film formation species or a reaction gas consisting of a plasma gas and an inert gas according to the process into the discharge gap where glow discharge or silent discharge occurs near atmospheric pressure. In the plasma discharge device, at least one of a high-voltage electrode and a ground electrode is formed of a conductive mesh electrode, and an atmospheric pressure glow plasma device characterized in that a reactive gas is supplied to the discharge space from the outside of the mesh electrode is disclosed. There is.
【０００９】しかしながら、これらの放電方法や装置に
は、いずれも高周波高電圧を供給するための装置が必要
であり、更に誘電体と電極のいずれもが複雑な構造であ
るか、また大気圧下でのグロー放電を安定化させるため
に、放電電極に複雑な工夫がなされている。従って、コ
ストや装置の複雑化・大型化などの点で問題があった。However, all of these discharging methods and devices require a device for supplying a high frequency and high voltage, and further, whether both the dielectric and the electrode have a complicated structure, and at the atmospheric pressure. In order to stabilize the glow discharge in, the discharge electrode has been complicatedly devised. Therefore, there is a problem in terms of cost and complexity and size of the device.
【００１０】[0010]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、放電
設備、高真空設備及び電子イオン銃などの複雑で高価な
設備や特殊な気体を必要とせず、貴金属電極を用いて低
電圧を印加するだけで負電荷酸素原子（Ｏ- ）を簡易に
発生させることができる負電荷酸素原子発生方法および
その装置を提供することにある。An object of the present invention is to apply a low voltage by using a noble metal electrode without requiring complicated and expensive equipment such as discharge equipment, high vacuum equipment and electron ion gun, and special gas. A negative charge oxygen atom generation method and device capable of easily generating a negative charge oxygen atom (O − ) by simply performing the above.
【００１１】また、本発明の他の目的は、かかる負電荷
酸素原子発生方法を利用することにより、上述したよう
な放電のための高価な付帯設備や、複雑な電極を作製し
ないで大気圧放電が可能な、大気圧放電発生方法及びそ
の装置を提供するものである。Another object of the present invention is to utilize the method for generating negatively charged oxygen atoms, thereby making it possible to carry out atmospheric pressure discharge without producing expensive auxiliary equipment for discharge or complicated electrodes as described above. It is intended to provide an atmospheric pressure discharge generation method and apparatus capable of performing the above.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、貴金属を
負の電極ａとし、それと間隙を隔てて設置されている電
極ｂを正極として電圧を印加する事により、負電荷酸素
原子を好適に発生させる事を見出し、またかかる負電荷
酸素原子の発生方法を利用して大気圧で安定に大気圧放
電が行えることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明の要旨は、（１） 貴金属を負の電極ａと
し、それと間隙を隔てて設置されている電極ｂを正極と
して電圧を印加する事により、電極ａ上の酸素種を負電
荷酸素原子として電極ａから電極ｂの方向に発生させる
ことを特徴とする負電荷酸素原子発生方法、（２） 電
極ａとして、銀、白金、ルテニウム、パラジウム、ロジ
ウム、イリジウム、及びオスミウムよりなる群から選ば
れる１種以上の貴金属を用いる事を特徴とする上記
（１）記載の負電荷酸素原子発生方法、（３） 電極ａ
及びその支持体を多孔構造として形成し、該多孔構造を
介して電極ａ上に酸素を供給しつつ負電荷酸素原子を発
生させる上記（１）又は（２）記載の負電荷酸素原子発
生方法、（４） 負電荷酸素原子の発生場が、大気圧下
の空気中である上記（１）又は（２）記載の負電荷酸素
原子発生方法、（５） 印加する電圧を１０００Ｖ／ｃ
ｍ以上として、発生した負電荷酸素原子により大気圧下
で放電を発生させる上記（１）又は（２）記載の負電荷
酸素原子発生方法、（６） 貴金属よりなる負の電極ａ
とそれと間隙を隔てて設置されている正の電極ｂ、およ
び該電極間に電圧を印加する電圧印加手段とから構成さ
れ、該電圧の印加により電極ａ上の酸素種を負電荷酸素
原子として電極ａから電極ｂの方向に発生させることを
特徴とする負電荷酸素原子発生装置、（７） 電極ａと
して、銀、白金、ルテニウム、パラジウム、ロジウム、
イリジウム、及びオスミウムよりなる群から選ばれる１
種以上の貴金属を用いる事を特徴とする上記（６）記載
の負電荷酸素原子発生装置、に関する。SUMMARY OF THE INVENTION The inventors of the present invention preferentially apply a negatively charged oxygen atom by applying a voltage with a noble metal as a negative electrode a and an electrode b provided with a gap from the noble metal as a positive electrode. The present invention has been completed, and the inventors have found that stable atmospheric pressure discharge can be performed at atmospheric pressure by utilizing such a method of generating negatively charged oxygen atoms, and have completed the present invention.
That is, the gist of the present invention is as follows: (1) By applying a voltage with a noble metal as a negative electrode a and an electrode b provided with a gap from it as a positive electrode, oxygen species on the electrode a are negatively charged oxygen. A method for generating a negatively charged oxygen atom, which is characterized in that it is generated as an atom from the electrode a to the electrode b. (2) The electrode a is selected from the group consisting of silver, platinum, ruthenium, palladium, rhodium, iridium, and osmium. (1) The method for generating a negatively charged oxygen atom according to (1) above, characterized in that one or more noble metals are used.
And the method for producing a negatively charged oxygen atom according to (1) or (2) above, wherein the support is formed as a porous structure, and oxygen is supplied onto the electrode a through the porous structure to generate a negatively charged oxygen atom. (4) The method for generating a negatively charged oxygen atom according to the above (1) or (2), wherein the negatively charged oxygen atom is generated in air under atmospheric pressure, (5) The applied voltage is 1000 V / c.
The method of generating a negative charge oxygen atom according to the above (1) or (2), in which a discharge is generated under atmospheric pressure by the generated negative charge oxygen atom as m or more, (6) a negative electrode a made of a noble metal
And a positive electrode b provided with a gap therebetween and a voltage applying means for applying a voltage between the electrodes, and by applying the voltage, the oxygen species on the electrode a are used as negatively charged oxygen atoms. a negative charge oxygen atom generator characterized in that it is generated in the direction from a to electrode b. (7) As electrode a, silver, platinum, ruthenium, palladium, rhodium,
1 selected from the group consisting of iridium and osmium
The negative-charge oxygen atom generator according to the above (6), characterized in that at least one noble metal is used.
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
まず、本発明の負電荷酸素原子発生装置について説明す
る。本発明の負電荷酸素原子発生装置は、貴金属よりな
る負の電極ａとそれと間隙を隔てて設置されている正の
電極ｂ、および該電極間に電圧を印加する電圧印加手段
とから構成され、該電圧の印加により電極ａ上の酸素種
を負電荷酸素原子として電極ａから電極ｂの方向に発生
させることを特徴とするものである。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described in detail below.
First, the negative-charge oxygen atom generator of the present invention will be described. The negative-charge oxygen atom generator of the present invention comprises a negative electrode a made of a noble metal, a positive electrode b provided with a gap from the negative electrode a, and voltage applying means for applying a voltage between the electrodes. By applying the voltage, oxygen species on the electrode a are generated as negatively charged oxygen atoms in the direction from the electrode a to the electrode b.
【００１４】貴金属は金属上に酸素種を存在させるもの
であれば、特に限定されないが、好ましくは、銀、白
金、ルテニウム、パラジウム、ロジウム、イリジウム、
オスミウムなどが挙げられる。The noble metal is not particularly limited as long as it allows oxygen species to be present on the metal, but is preferably silver, platinum, ruthenium, palladium, rhodium, iridium,
Osmium and the like.
【００１５】貴金属よりなる電極ａの形状は特に限定さ
れないが、貴金属板を用いる以外に、ガラスフィルター
あるいは多孔質アルミナ等の支持体上に貴金属ペースト
を塗布し、貴金属を焼成させ電極とすることも考えられ
る。また、スパッタリング法あるいは真空蒸着法により
支持体表面を被覆する方法や金属メッシュを支持体表面
に接着させる方法でもよい。The shape of the electrode a made of a noble metal is not particularly limited, but in addition to using a noble metal plate, a noble metal paste may be applied on a support such as a glass filter or porous alumina, and the noble metal may be fired to form an electrode. Conceivable. Further, a method of coating the surface of the support by a sputtering method or a vacuum deposition method or a method of adhering a metal mesh to the surface of the support may be used.
【００１６】電極の厚さは、特に限定されることなく、
被覆電極の場合は０．１〜５０μｍが好ましく、さらに
好ましくは０．５〜１０μｍになるように電極を作製す
る。本発明では、電極ａ及びその支持体を多孔構造とし
て形成し、該多孔構造を介して電極ａ上に酸素を供給す
ることが、最初から電極ａ上に存在する酸素種がすべて
消費されて負電荷酸素原子の発生が停止することがな
く、連続して発生可能な観点より好ましい。多孔性の支
持体としては、多孔質ガラス（例えばコーニングジャパ
ン（株）製のバイコールガラス）、多孔質セラミックス
等が好ましく、多孔性の電極としては、支持体上に貴金
属ペーストを塗布し、貴金属を焼成させて電極としたも
のが好ましい。The thickness of the electrode is not particularly limited,
In the case of a coated electrode, the thickness is preferably 0.1 to 50 μm, more preferably 0.5 to 10 μm. In the present invention, the electrode a and its support are formed as a porous structure, and oxygen is supplied onto the electrode a through the porous structure, so that all oxygen species existing on the electrode a from the beginning are consumed and negative It is preferable from the viewpoint that the generation of charged oxygen atoms does not stop and can be continuously generated. As the porous support, porous glass (for example, Vycor glass manufactured by Corning Japan Co., Ltd.), porous ceramics and the like are preferable, and as the porous electrode, a precious metal paste is applied on the support to remove the precious metal. It is preferable to use an electrode that is fired.
【００１７】貴金属電極ａ側空間に設けられた電極ｂ
は、電極材として十分な導電性のあるもので、例えば、
金、白金、銀、銅、鉄、アルミニウム、ニッケル、亜
鉛、鉛等の金属類、２種以上の金属からなる合金類、あ
るいは炭素等が挙げられる。また、その電極は、線状、
棒状、板状のもの、電極材をペースト状にして固体表面
に塗布する方法、あるいはスパッタリング法や真空蒸着
法により固体表面に被覆する方法、金属メッシュなどを
用いても良い。Electrode b provided in the space on the noble metal electrode a side
Is a material having sufficient conductivity as an electrode material, for example,
Examples thereof include metals such as gold, platinum, silver, copper, iron, aluminum, nickel, zinc and lead, alloys composed of two or more kinds of metals, and carbon. In addition, the electrodes are linear,
A rod-shaped or plate-shaped material, a method of applying an electrode material in the form of a paste to a solid surface, a method of coating the solid surface by a sputtering method or a vacuum deposition method, a metal mesh, or the like may be used.
【００１８】電圧印加手段としては、直流電圧が印加で
きるものであれば特に限定されることなく、通常公知の
装置が用いられる。具体的には、通常用いられる直流安
定化電源、あるいは市販されている乾電池などで良い。The voltage applying means is not particularly limited as long as it can apply a DC voltage, and a generally known device is used. Specifically, a DC stabilized power source that is normally used, a commercially available dry battery, or the like may be used.
【００１９】電極ａと、空間電極との距離は、通常０．
１〜５０ｃｍ、好ましくは０．３〜１０ｃｍである。
０．１ｃｍより小さいと負電荷酸素原子の反応等に利用
するのに不便な場合があり、５０ｃｍより大きいと、印
加電圧を高圧にしなければならないため装置が高価にな
る傾向がある。The distance between the electrode a and the space electrode is usually 0.
It is 1 to 50 cm, preferably 0.3 to 10 cm.
If it is smaller than 0.1 cm, it may be inconvenient to use it for reaction of negatively charged oxygen atoms, and if it is larger than 50 cm, the device tends to be expensive because the applied voltage must be high.
【００２０】本発明では、電極ａの温度を上昇させて負
電荷酸素原子の生成速度を上げるため、温度制御手段を
更に設けることが好ましい。かかる温度制御手段として
は、温度制御器によって任意の温度に保持できるような
加熱器等が用いられ、貴金属よりなる電極ａを加熱でき
るように設置される。In the present invention, in order to raise the temperature of the electrode a and increase the production rate of negatively charged oxygen atoms, it is preferable to further provide a temperature control means. As such a temperature control means, a heater or the like that can maintain an arbitrary temperature by a temperature controller is used, and is installed so that the electrode a made of a noble metal can be heated.
【００２１】本発明では、大気圧下の空気中でも負電荷
酸素原子を発生させることができるが、負電荷酸素原子
の発生側の酸素濃度を小さくして負電荷酸素原子の発生
量を多くすべく、電極や支持体で仕切られた空間のうち
電極ｂ側を閉鎖系として、該閉鎖系空間を減圧する減圧
手段を更に設けることが好ましい。このとき減圧手段と
しては、通常公知のものが用いられ、例えば真空ポンプ
等が用いられる。In the present invention, negatively charged oxygen atoms can be generated even in air under atmospheric pressure. However, in order to reduce the oxygen concentration on the side of generation of negatively charged oxygen atoms and increase the amount of negatively charged oxygen atoms generated. It is preferable that the electrode b side of the space partitioned by the electrodes and the support is a closed system, and a decompression means for decompressing the closed space is further provided. At this time, as the pressure reducing means, a commonly known means is used, for example, a vacuum pump or the like.
【００２２】貴金属電極ａ表面から電極ｂに印加するこ
とによって電極ａｂ間に移動拡散したＯ- は、そのまま
反応基質との反応に用いられたり、あるいはまたキャリ
アガスによって目的とする反応基質の存在するところに
運ばれる。用いるキャリアガスとしては、窒素、ヘリウ
ム、アルゴン等の不活性ガス、空気あるいは反応基質以
外のガスであればキャリアガスに用いることができる。
これらのキャリアガスは、高圧ガスボンベで供給する方
法、エアーポンプ、コンプレッサー等で供給する方法が
ある。従って、本発明の負電荷酸素原子発生装置は、キ
ャリアガスの供給手段を有していてもよい。The O − which is moved and diffused between the electrodes ab by applying it from the surface of the noble metal electrode a to the electrode b is used as it is for the reaction with the reaction substrate, or the desired reaction substrate is present depending on the carrier gas. Be transported to a place. As the carrier gas to be used, an inert gas such as nitrogen, helium or argon, air or a gas other than the reaction substrate can be used as the carrier gas.
These carrier gases can be supplied by a high pressure gas cylinder, an air pump, a compressor or the like. Therefore, the negatively charged oxygen atom generator of the present invention may have a carrier gas supply means.
【００２３】次に本発明の負電荷酸素原子の発生方法に
ついて説明する。本発明の方法は、前述の本発明の装置
を用いて好適に行うことができる。即ち、本発明の方法
は、貴金属を負の電極ａとし、それと間隙を隔てて設置
されている電極ｂを正極として電圧を印加する事によ
り、電極ａ上の酸素種を負電荷酸素原子として電極ａか
ら電極ｂの方向に発生させることを特徴とするものであ
る。なお、後述の機構により負電荷酸素原子以外の活性
酸素種も生成していると考えられる。Next, a method of generating negatively charged oxygen atoms according to the present invention will be described. The method of the present invention can be suitably carried out using the apparatus of the present invention described above. That is, in the method of the present invention, a noble metal is used as the negative electrode a, and a voltage is applied using the electrode b, which is installed with a gap, from the noble metal as a positive electrode, and the oxygen species on the electrode a are used as negatively charged oxygen atoms. It is characterized in that it is generated in the direction from a to the electrode b. It is considered that active oxygen species other than negatively charged oxygen atoms are also generated by the mechanism described below.
【００２４】本発明では、電極ａに酸素が供給されても
よいが、その供給方法としては、大気中に電極を露出さ
せる方法でも十分であるが、例えば、酸素あるいは空気
等の酸素混合物の高圧ガスボンベで供給する方法、エア
ーポンプ、エアーコンプレッサーで供給する方法を用い
てもよい。In the present invention, oxygen may be supplied to the electrode a, but as a supply method therefor, a method of exposing the electrode to the atmosphere is sufficient. For example, oxygen or a high pressure of an oxygen mixture such as air is used. You may use the method of supplying with a gas cylinder, the method of supplying with an air pump, and an air compressor.
【００２５】前述した装置を用いて、負電荷酸素原子を
含有する活性酸素生成温度、すなわち貴金属の温度は、
用いる貴金属によって使い分けるが、好ましくは２００
〜８００℃、より好ましくは３００〜５００℃に設定す
る。Using the above-mentioned apparatus, the production temperature of active oxygen containing negatively charged oxygen atoms, that is, the temperature of noble metal is
Depending on the precious metal used, it is preferably 200
To 800 ° C, more preferably 300 to 500 ° C.
【００２６】生成する負電荷酸素原子を含む活性酸素種
量は、電極ａｂ間に印加する電圧で調節する。つまり、
活性酸素種生成側に＋の電圧を印加するほど活性酸素種
量は多く生成させることが可能となる。印加する電圧と
しては、通常１Ｖ／ｃｍ以上、好ましくは１０Ｖ／ｃｍ
以上である。The amount of active oxygen species containing negatively-charged oxygen atoms produced is adjusted by the voltage applied between the electrodes ab. That is,
The more the positive voltage is applied to the active oxygen species generation side, the larger the amount of active oxygen species can be generated. The applied voltage is usually 1 V / cm or more, preferably 10 V / cm
That is all.
【００２７】以上のように本発明では、従来のように特
殊ガスや放電設備、高真空設備、電子銃などを用いずに
負電荷酸素原子を気相で得ることができる。As described above, in the present invention, negatively charged oxygen atoms can be obtained in the gas phase without using a special gas, a discharge facility, a high vacuum facility, an electron gun or the like as in the conventional case.
【００２８】本発明において、負電荷酸素原子の発生場
が、大気圧下の空気中である場合が、その利用の便利
さ、設備の簡便さなどの産業上の利用性等の観点から好
ましい。In the present invention, it is preferable that the negatively charged oxygen atom is generated in the air under atmospheric pressure from the viewpoint of industrial utilization such as convenience of use and facility.
【００２９】本発明は、大気圧で安定な放電を発生させ
る大気圧放電に利用できる他、発生した負電荷酸素原子
はイチゴのカビ防止、マグロの鮮度維持など、食品の鮮
度保持等の効果があり、また人体に良好な影響を与える
ことが認められて空気洗浄器等にも用いることができ
る。本発明において発生した負電荷酸素原子を食品鮮度
保持等に用いるには、例えば発生した負電荷酸素原子を
ヘリウムガス等に同伴させ、被処理物が入った容器に導
入するなどすればよい。具体的には容器内に予め鮮度保
持のための食品を入れ、当該ガスが均一に接触するよう
にガスを供給する。このとき処理時間は、被処理物の量
に応じて適宜調製すればよい。INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for atmospheric pressure discharge that generates stable discharge at atmospheric pressure, and the generated negatively charged oxygen atoms have effects such as preventing mold of strawberry and maintaining freshness of tuna and maintaining freshness of food. In addition, since it is recognized that it has a good effect on the human body, it can also be used in an air cleaner or the like. In order to use the negatively charged oxygen atoms generated in the present invention for keeping food freshness, for example, the generated negatively charged oxygen atoms may be entrained in helium gas or the like and introduced into a container containing the object to be treated. Specifically, food for keeping freshness is put in a container in advance, and gas is supplied so that the gas comes into uniform contact. At this time, the treatment time may be appropriately adjusted according to the amount of the object to be treated.
【００３０】本発明において、貴金属表面から生成する
負電荷酸素の生成機構は、以下のように考えられる。金
属表面の吸着酸素（本発明ではこれらを総称して「酸素
種」という）は、Ｏ2 ⇔Ｏ2 - ⇔２Ｏ- ⇔２Ｏ2-との平
衡関係があるとされ、ＥＳＲスペクトル解析などにより
前述の関係が説明されている（岩本正和、有機合成化
学、第４０巻８号（１９８２））。さらに、貴金属電極
を負電極とすることにより、金属表面を電子で満たすこ
とができる。すなわち、前述した吸着酸素の平衡関係が
ずれることとなる。また、空間電極に正電荷を印加する
ことによっても、貴金属表面の吸着酸素と金属間に電子
の分極がおこり、金属と吸着酸素の電子結合状態が、非
結合性軌道に移ることとなる。よって、非結合性軌道に
移った吸着酸素、すなわち負電荷酸素は、空間電極の正
電位に引かれて空間に移動拡散すると考えられる。In the present invention, the mechanism of generation of negatively charged oxygen generated from the surface of the noble metal is considered as follows. Adsorbed oxygen on the metal surface (in the present invention collectively called "oxygen species") is, O 2 ⇔O 2 - ⇔2O - is an equilibrium relationship with ⇔2O 2-, above due ESR spectral analysis Is described (Masakazu Iwamoto, Synthetic Organic Chemistry, Vol. 40, No. 8 (1982)). Further, by using the noble metal electrode as the negative electrode, the metal surface can be filled with electrons. That is, the above-mentioned equilibrium relationship of adsorbed oxygen is deviated. Also, by applying a positive charge to the space electrode, electrons are polarized between the adsorbed oxygen on the surface of the noble metal and the metal, and the electronic bond state between the metal and the adsorbed oxygen shifts to a non-bonding orbit. Therefore, it is considered that the adsorbed oxygen that has moved to the non-bonding orbit, that is, the negatively charged oxygen is attracted to the positive potential of the space electrode and moves and diffuses into the space.
【００３１】なお上述の方法によって発生した負電荷酸
素原子の存在は、図１に示すような測定システムにおけ
る四重極質量分析器によって確認された。測定に用いた
四重極質量分析計は、日本真空社製、ＭＳＱ−２００を
負電荷イオン測定用に設定したものである。負電荷イオ
ン測定のため、イオン検出部（二次電子増倍管＝ＳＥ
Ｍ）を正電位（４ＫＶ）に設定し、負イオンのみを検出
できるようにした。The presence of negatively charged oxygen atoms generated by the above method was confirmed by a quadrupole mass spectrometer in a measurement system as shown in FIG. The quadrupole mass spectrometer used for the measurement is MSQ-200 manufactured by Nippon Vacuum Co., Ltd., which is set for negatively charged ion measurement. For negatively charged ion measurement, ion detector (secondary electron multiplier = SE
M) was set to a positive potential (4 KV) so that only negative ions could be detected.
【００３２】貴金属電極ａと電極ｂ間に電圧を印加する
事によって発生する物質は、印加電圧によって加速され
四重極に取り込まれる。四重極に導入された負電荷物質
は、質量選択され、検出器に到達する。到達した負電荷
イオンはＳＥＭによって増幅され、高電圧直流分をカッ
トした後、パルス測定システムに電流として取り込まれ
る。パルス測定システムでは、オシロスコープ３２に
て、入力パルスに対し、トリガーをかけ、そのトリガー
を電圧として周波数測定器３１に出力する。周波数測定
器によってトリガー周波数を観測し、四重極によって選
択された質量数に応じた周波数としてパソコン３３にて
データを蓄積する。A substance generated by applying a voltage between the noble metal electrode a and the electrode b is accelerated by the applied voltage and taken into the quadrupole. The negatively charged substance introduced into the quadrupole is mass-selected and reaches the detector. The arrived negatively charged ions are amplified by the SEM, cut off the high-voltage direct current component, and then taken into the pulse measurement system as a current. In the pulse measurement system, the oscilloscope 32 triggers the input pulse and outputs the trigger as a voltage to the frequency measuring instrument 31. The trigger frequency is observed by the frequency measuring device, and the personal computer 33 stores the data as the frequency corresponding to the mass number selected by the quadrupole.
【００３３】以上のような負電荷酸素原子の発生は、広
義には放電現象としてとらえることもできるが、狭義の
放電現象は気体等に対して高電圧を印加したときに、電
子なだれのような中性原子もしくは分子の電離現象によ
って荷電粒子及び電子を急激に増殖して大きな電流を生
じる現象であり、両者は全く同一ではない。The generation of negatively charged oxygen atoms as described above can be broadly understood as a discharge phenomenon, but the discharge phenomenon in a narrow sense is like an avalanche when a high voltage is applied to a gas or the like. This is a phenomenon in which charged particles and electrons are rapidly multiplied by an ionization phenomenon of neutral atoms or molecules to generate a large current, and the two are not exactly the same.
【００３４】しかしながら、本発明の負電荷酸素原子発
生方法において、空間電極ｂと電極ａの間の空間に、必
要により希ガスを存在させつつ、空間電極に印加する電
圧をより高める（例えば直流電圧で１０００Ｖ／ｃｍ以
上）ことにより、上記のような狭義の放電現象を引き起
こすことができる。つまり、本発明において、大気圧放
電に好適な態様とすることにより、本発明の他の目的で
ある、放電のための高価な付帯設備や、複雑な電極を作
製しないで大気圧放電が可能な、大気圧放電発生方法及
びその装置を提供することができる。以下、本発明の負
電荷酸素原子発生方法において、大気圧放電に好適な態
様について順に説明する。However, in the method for generating negatively charged oxygen atoms according to the present invention, the voltage applied to the space electrode is further increased (for example, DC voltage) while the rare gas is allowed to exist in the space between the space electrode b and the electrode a if necessary. 1000 V / cm or more), it is possible to cause the above-mentioned narrowly defined discharge phenomenon. That is, in the present invention, by adopting a mode suitable for atmospheric pressure discharge, it is possible to perform atmospheric pressure discharge without producing expensive auxiliary equipment for discharge or complicated electrodes, which is another object of the present invention. It is possible to provide an atmospheric pressure discharge generation method and apparatus. Hereinafter, in the method for generating negatively charged oxygen atoms according to the present invention, modes suitable for atmospheric pressure discharge will be described in order.
【００３５】本発明では、貴金属を負の電極ａとし、そ
れと間隙を隔てて設置されている電極ｂを正極として電
圧を印加する際に、印加する電圧を１０００Ｖ／ｃｍ以
上として、発生した負電荷酸素原子により大気圧下で放
電を発生させることができる。In the present invention, when a voltage is applied with the noble metal as the negative electrode a and the electrode b provided with a gap from the noble metal as the positive electrode, the applied voltage is 1000 V / cm or more and the generated negative charge is generated. A discharge can be generated under atmospheric pressure by oxygen atoms.
【００３６】加熱器と温度制御器により任意の温度に設
定する場合、その設定温度は、用いる電極ａの種類等に
合わせて設定するが、好ましくは１００〜６００℃、よ
り好ましくは２００〜４００℃に設定する。大気圧放電
では、高電圧をかける為、低温で電子が飛び出し、電子
なだれ現象が起るので電極ａの温度を低目に設定でき
る。When an arbitrary temperature is set by the heater and the temperature controller, the set temperature is set according to the kind of the electrode a to be used, etc., but preferably 100 to 600 ° C., more preferably 200 to 400 ° C. Set to. In atmospheric pressure discharge, since a high voltage is applied, electrons fly out at a low temperature and an electron avalanche phenomenon occurs, so that the temperature of the electrode a can be set low.
【００３７】ガス体流通状態、及び電極ａの温度が定常
になったところで、両電極間に任意の電圧を印加するこ
とによって放電が開始する。このとき放電開始電圧は、
電極間距離や用いるガス体の種類によって異なるが、良
好な放電状態を得るためには、好ましくは１０００Ｖ／
ｃｍ以上、より好ましくは１２００〜２０００Ｖ／ｃｍ
の直流電圧を印加すればよい。When the gas body circulation state and the temperature of the electrode a become steady, an arbitrary voltage is applied between both electrodes to start the discharge. At this time, the discharge start voltage is
Although it depends on the distance between the electrodes and the type of gas body used, it is preferably 1000 V /
cm or more, more preferably 1200 to 2000 V / cm
The DC voltage may be applied.
【００３８】本発明における大気圧放電の機構は、次の
ように考えられている。本発明では電極ａ上で負電荷酸
素原子が発生し、電極間に電圧を印加する事によって加
速されたガス体中の正電荷物あるいは電子が、その負電
荷酸素原子と衝突し、その際に電子をより多く電極間
（放電発生場）に放出し、その電子が印加電圧によって
さらに加速されガス体に衝突するため、大気圧下におい
て放電が開始され、安定な放電が得られる。The mechanism of atmospheric pressure discharge in the present invention is considered as follows. In the present invention, negatively charged oxygen atoms are generated on the electrode a, and positively charged substances or electrons in the gas body accelerated by applying a voltage between the electrodes collide with the negatively charged oxygen atoms, and at that time, More electrons are emitted between the electrodes (the discharge generation field), and the electrons are further accelerated by the applied voltage and collide with the gas body, so that the discharge is started under the atmospheric pressure and a stable discharge is obtained.
【００３９】即ち、本発明における大気圧放電の機構
は、電極からの電子の放出のし易さによるものであり、
当該電子の放出のし易さと放電条件の関係を併せて、以
下にその詳細を説明する。That is, the mechanism of atmospheric pressure discharge in the present invention is due to the ease of emission of electrons from the electrodes,
The details will be described below together with the relationship between the ease of electron emission and the discharge conditions.
【００４０】本発明では、前述のような機構で負電荷酸
素原子が電極表面上に生成し、電圧が印加される事によ
りガス体中のイオン（例えばＨｅ+ ) が加速され、負電
極である電極ａ表面に衝突する。その際に、電極表面に
吸着している負電荷酸素原子が衝突によって電子を放出
し、次いで電子が印加電圧によってさらに加速されガス
体に衝突することによって、ガス体が安定な放電状態に
移行する。In the present invention, negatively charged oxygen atoms are generated on the electrode surface by the mechanism as described above, and a voltage is applied to accelerate ions (for example, He + ) in the gas body, which is a negative electrode. It collides with the surface of the electrode a. At that time, the negatively charged oxygen atoms adsorbed on the electrode surface emit electrons by collision, and then the electrons are further accelerated by the applied voltage and collide with the gas body, and the gas body shifts to a stable discharge state. .
【００４１】一般に、放電が生じる条件として、全電流
密度をＪとしたとき、Ｊが無限大（Ｊ→∞）となること
をもって火花放電の条件としたタウンゼントの火花条件
が知られている。これを数式で表すと、In general, the Townsend spark condition is known as a spark discharge condition in which J is infinite (J → ∞), where J is the total current density, as a condition for causing discharge. If this is expressed by a formula,
【００４２】[0042]
【数１】 [Equation 1]
【００４３】となる。即ち、ｅｑ−１の分母がゼロにな
ることが、Ｊが無限大になる条件であり、即ち、Is as follows. That is, the condition that J becomes infinite is that the denominator of eq-1 becomes zero, that is,
【００４４】[0044]
【数２】 [Equation 2]
【００４５】の条件を満たすことがＪが無限大になるた
めに必要となる。ここでαは、衝突電離係数、即ち電子
が電界方向に移動する間に電子１個が衝突により気体分
子を電離する平均回数を表し、γは二次電子放出係数、
即ち１個のイオンあるいは電子が陰極にあたって出す二
次電子の数を表し、Ｌは放電空間の距離を表している。The condition (1) is necessary for J to be infinite. Here, α represents the collision ionization coefficient, that is, the average number of times that one electron ionizes a gas molecule by collision while the electron moves in the electric field direction, and γ represents the secondary electron emission coefficient,
That is, one ion or electron represents the number of secondary electrons emitted from the cathode, and L represents the distance in the discharge space.
【００４６】電極間で加速されたガス体中に存在するイ
オンあるいは電子が、電極上に吸着している負電荷酸素
原子に衝突することによって、多量の電子を放出するた
め、上述式のγが大きくなる。従って、通常αがほとん
ど０に近いので上記の条件を満たしやすくなるため、大
気圧下において放電が開始され、定常状態では安定な放
電が得られる。Ions or electrons existing in the gas body accelerated between the electrodes collide with the negatively charged oxygen atoms adsorbed on the electrodes to release a large amount of electrons. growing. Accordingly, since α is almost close to 0 and the above condition is easily satisfied, the discharge is started under the atmospheric pressure, and a stable discharge is obtained in a steady state.
【００４７】即ち、以上のような放電現象は、上記の条
件を満たすことにより電流量が不連続的に増加する現象
であり、本発明の負電荷酸素原子発生方法において、空
間電極に印加する電圧をより高めることにより引き起こ
すことができる。従って、本発明における負電荷酸素原
子の発生と大気圧放電の発生の相違は、上記の条件を満
たすか否かで決まるものであり、電流量を測定すること
により容易に確認することができる。That is, the discharge phenomenon as described above is a phenomenon in which the amount of current increases discontinuously when the above condition is satisfied, and the voltage applied to the space electrode in the method of generating negative charge oxygen atoms according to the present invention. Can be caused by increasing. Therefore, the difference between the generation of negatively charged oxygen atoms and the generation of atmospheric pressure discharge in the present invention is determined by whether or not the above conditions are satisfied, and can be easily confirmed by measuring the amount of current.
【００４８】[0048]
【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳しく説
明するが、本発明はこれらの実施例等によりなんら限定
されるものではない。The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited to these examples.
【００４９】実施例１ 図２は、図１の装置の負電荷酸素発生場の周辺の部分縦
断面図を示すものである。１は、外径１８ｍｍ、内径１
４ｍｍの石英管である。２はペースト状の白金（田中貴
金属（株）製）を筆塗りして作製された白金電極（厚さ
約５μｍ）である。３は負電荷酸素原子の発生場で、４
は電極ａ側空間に、電極表面から１ｃｍのところに設置
されたステンレス製の電極ｂである。電極ｂの中央に
は、負電荷イオンを通過させるための５ｍｍの穴が設け
られている。５は電極ａｂ間に電位を印加するための直
流電源である。なお図１における６は、負電荷イオンを
測定できるように改造された四重極質量分析器であり、
７の真空ポンプにつながれており、系内を１０-5Torrま
での減圧に設定できる。系内の真空度は８の電離真空計
にて測定できる。９は白金表面を加熱するために設けら
れたヒーター及び温度制御器である。Example 1 FIG. 2 is a partial vertical cross-sectional view of the periphery of the negatively charged oxygen generation field of the device of FIG. 1 is outer diameter 18 mm, inner diameter 1
It is a 4 mm quartz tube. Reference numeral 2 is a platinum electrode (thickness: about 5 μm) prepared by brush-painting a paste of platinum (manufactured by Tanaka Kikinzoku Co., Ltd.). 3 is a generation field of negatively charged oxygen atoms, 4
Is a stainless steel electrode b placed in the space on the electrode a side at a distance of 1 cm from the electrode surface. In the center of the electrode b, a hole of 5 mm for passing negatively charged ions is provided. Reference numeral 5 is a DC power supply for applying a potential between the electrodes ab. In addition, 6 in FIG. 1 is a quadrupole mass analyzer modified to measure negatively charged ions,
It is connected to a vacuum pump No. 7 and can set the pressure inside the system to 10 -5 Torr. The degree of vacuum in the system can be measured with an ionization vacuum gauge of 8. Reference numeral 9 denotes a heater and a temperature controller provided to heat the platinum surface.
【００５０】この装置で、実際に生成する負電荷酸素原
子を測定するため、次のような操作を行った。あらかじ
めヒーターを５００℃に設定し、真空ポンプにて系内を
真空引きし、真空計にて１０-5Torrを確認した。次に、
白金電極を負電位とし、質量分析器をグランドとした空
間電極間に直流電源５によって１００Ｖを印加した。The following operation was carried out in order to measure the negatively-charged oxygen atoms actually generated by this apparatus. The heater was set to 500 ° C. in advance, the inside of the system was evacuated with a vacuum pump, and 10 −5 Torr was confirmed with a vacuum gauge. next,
100 V was applied by the DC power supply 5 between the space electrodes with the platinum electrode at a negative potential and the mass spectrometer at the ground.
【００５１】質量分析器のイオン検出器に正電位４ＫＶ
を加え、さらに質量制御器にて質量数（Ｍ．Ｎ．）を１
〜４０までを変化させ、パルス測定系にて検出器から出
力されるパルス数を計測した。計測結果を図３に示し
た。質量数１６のところにシグナルが観測され、白金金
属表面から負電荷酸素原子（Ｏ- ）が生成していること
が確認された。Positive potential of 4 KV applied to the ion detector of the mass spectrometer
And add 1 to the mass number (M.N.) with the mass controller.
The number of pulses output from the detector was measured in the pulse measurement system while changing the number of pulses up to 40. The measurement results are shown in FIG. A signal was observed at a mass number of 16 and it was confirmed that negatively charged oxygen atoms (O − ) were generated from the platinum metal surface.
【００５２】実施例２ 実施例１において、白金電極をペースト状の銀（日本エ
ンゲルハルト（株）製）を筆塗りして作製された銀電極
（厚さ約５μｍ）に代え、かつヒーター温度を５００℃
から４７０℃に変えること以外は実施例１と同様にして
負電荷酸素原子（Ｏ- ）を生成させ、同様にパルス数を
計測した。その結果を図４に示すが、質量数１６のとこ
ろにシグナルが観測され、白金金属表面から負電荷酸素
原子（Ｏ- ）が生成していることが確認された。Example 2 In Example 1, the platinum electrode was replaced with a silver electrode (thickness: about 5 μm) prepared by brush-painting paste silver (manufactured by Nippon Engelhard Co., Ltd.), and the heater temperature was changed. 500 ° C
To 470 ° C., negatively charged oxygen atoms (O − ) were generated in the same manner as in Example 1, and the number of pulses was measured in the same manner. The results are shown in FIG. 4, and a signal was observed at the mass number 16 and it was confirmed that negatively charged oxygen atoms (O − ) were generated from the platinum metal surface.
【００５３】実施例３ 実施例１において、石英管上に設けた白金電極を、円筒
型多孔質ガラス（平均孔径２ｎｍ、バイコールガラス、
コーニングジャパン（株）製、長さ３００ｍｍ，外径１
７ｍｍ，内径１４ｍｍ）の外側表面に銀ペースト（日本
エンゲルハルト社製）を塗布し、６５０℃で１時間焼成
処理を行ったものに代え、ヒーター温度を５００℃から
４７０℃に変え、操作圧力を１０-5Torrから５×１０-5
Torrに変えること以外は実施例１と同様にして負電荷酸
素原子（Ｏ- ）を生成させ、同様にパルス数を計測し
た。その結果、質量数１６のところにシグナルが観測さ
れ、白金金属表面から負電荷酸素原子（Ｏ- ）が生成し
ていることが確認された。Example 3 In Example 1, the platinum electrode provided on the quartz tube was replaced by a cylindrical porous glass (average pore diameter 2 nm, Vycor glass,
Corning Japan KK, length 300mm, outer diameter 1
Silver paste (manufactured by Nihon Engelhard Co., Ltd.) was applied to the outer surface (7 mm, inner diameter 14 mm), and the heater temperature was changed from 500 ° C. to 470 ° C. instead of the one subjected to firing treatment at 650 ° C. for 1 hour, and the operating pressure 10 -5 Torr to 5 x 10 -5
Negatively charged oxygen atoms (O − ) were generated in the same manner as in Example 1 except that the number of pulses was changed to Torr. As a result, a signal was observed at the mass number 16 and it was confirmed that negatively charged oxygen atoms (O − ) were generated from the platinum metal surface.
【００５４】実施例４ 図５は、本実施例において用いられた大気圧放電のため
の負電荷酸素原子発生装置の縦断面図を示すものであ
る。円筒型の多孔質ガラス管１１（平均孔径２ｎｍ、バ
イコールガラス、コーニングジャパン（株）製、長さ３
００ｍｍ，外径１７ｍｍ，内径１４ｍｍ）の外側表面に
銀ペースト（日本エンゲルハルト社製）を塗布し、６５
０℃で１時間焼成処理を行い、作成した電極ａ１２を負
電極とした。さらに、石英管１９（長さ１５０ｍｍ，外
径２５ｍｍ，内径２２ｍｍ）内側に銀ペーストを塗布
し、６５０℃で１時間焼成処理を行い、作成した電極ｂ
１８を正電極とした。こうして出来た電極を、一定間隙
を保つよう設置し、両極間に電位差をかけられるよう設
定した。Embodiment 4 FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a negative charge oxygen atom generator for atmospheric pressure discharge used in this embodiment. Cylindrical porous glass tube 11 (average pore diameter 2 nm, Vycor glass, Corning Japan KK, length 3
00 mm, outer diameter 17 mm, inner diameter 14 mm) is coated with silver paste (manufactured by Nippon Engelhardt) on an outer surface of 65
The electrode a12 thus formed was used as a negative electrode by performing a baking treatment at 0 ° C. for 1 hour. Further, a silver paste was applied to the inside of the quartz tube 19 (length 150 mm, outer diameter 25 mm, inner diameter 22 mm) and baked at 650 ° C. for 1 hour to prepare the electrode b.
18 was used as a positive electrode. The electrodes thus formed were set so as to maintain a constant gap, and a potential difference was set between both electrodes.
【００５５】得られた両電極間に、流量調節されたヘリ
ウムガス８００ｃｃ／ｍｉｎを流しつつ、石英管１９の
外側を、温度調節器と一体型になった伝熱炉で覆い、温
度を４００℃に設定した。また、温度が設定温度になっ
たところで、両電極間に８００Ｖを印加した。あらかじ
め両電極間に生じる電流を測定するため設置された電流
計２０によって、印加時に生じる電流を観測したが、電
流計は、５ｍＡを示した。このとき放電観察窓２２を通
して５ｍＡの電流が観測されている際の発光を、分光計
２３にて観測を行った。結果を表１に示す。The outside of the quartz tube 19 was covered with a heat transfer furnace integrated with a temperature controller while flowing 800 cc / min of helium gas having a controlled flow rate between the obtained electrodes, and the temperature was 400 ° C. Set to. When the temperature reached the set temperature, 800 V was applied between both electrodes. The current produced during application was observed with an ammeter 20 installed in advance to measure the current produced between both electrodes, and the ammeter showed 5 mA. At this time, the light emission when a current of 5 mA was observed through the discharge observation window 22 was observed by the spectrometer 23. The results are shown in Table 1.
【００５６】[0056]
【表１】 [Table 1]
【００５７】実施例５ 実施例４において、ヘリウムガス８００ｃｃ／ｍｉｎを
流す代わりに、空気８００ｃｃ／ｍｉｎを流し、印加電
圧を１２００Ｖに変える以外は実施例４と同様にして放
電を行い、その時の電流測定を行った。その結果、電流
計は、１ｍＡを示した。また、放電窓を通して１ｍＡの
電流が観測されている際の発光を、分光計にて観測を行
った。結果を表２に示す。Example 5 In Example 4, discharge was performed in the same manner as in Example 4 except that 800 cc / min of air was flowed instead of flowing 800 cc / min of helium gas and the applied voltage was changed to 1200 V. The measurement was performed. As a result, the ammeter showed 1 mA. In addition, light emission when a current of 1 mA was observed through the discharge window was observed with a spectrometer. Table 2 shows the results.
【００５８】[0058]
【表２】 [Table 2]
【００５９】実施例６ 石英管（長さ２５０ｍｍ，外径２５ｍｍ，内径２３ｍ
ｍ）の中央部に０．０３ｍｍの穴を開け、石英管の内側
に金ペースト（日本金液社製）を用い金電極を作製し
た。石英管の外側は、シース付きヒーターを巻き付け、
石英管の加熱器とした。バイコールガラス（長さ４００
ｍｍ，外径１７ｍｍ，内径１３ｍｍ）の外側に銀ペース
ト（日本エンゲルハルト社製）を用い銀電極を作製し
た。これらの円管を図１と同様なＱ−ＭＡＳＳ装置に設
置した。石英管とバイコールガラス管内に空気供給装置
により１００ｃｃ／ｍｉｎの空気を流しながら、Ｑ−Ｍ
ＡＳＳ装置の真空度を５×１０-5ｔｏｒｒを保った。石
英管及びバイコールガラスをヒーターによって設定温度
４００℃とした。負電荷酸素原子の発生を開始させるた
め、石英管内側の電極ｂとバイコールガラスの電極ａ間
にＤＣ２５０Ｖを印加し、電流計によって両電極間に生
じた電流１００ｎＡを確認した。電流が確認された後、
Ｑ−ＭＡＳＳ内に移動拡散した負電荷物質の質量計測を
始める（操作法は実施例１と同様）。計測によって得ら
れたＭＡＳＳスペクトルを図６に示した。図６から、負
電荷を持つ質量数１６の物質が確認できた。Example 6 Quartz tube (length 250 mm, outer diameter 25 mm, inner diameter 23 m)
A hole of 0.03 mm was opened in the central part of m), and a gold electrode was produced using a gold paste (manufactured by Nippon Kinki Co., Ltd.) inside the quartz tube. On the outside of the quartz tube, wrap a heater with a sheath,
It was a quartz tube heater. Vycor glass (length 400
mm, outer diameter 17 mm, inner diameter 13 mm), a silver electrode was produced using a silver paste (manufactured by Japan Engelhardt). These circular tubes were installed in a Q-MASS apparatus similar to that shown in FIG. While flowing 100 cc / min of air into the quartz tube and Vycor glass tube with an air supply device, Q-M
The vacuum degree of the ASS device was maintained at 5 × 10 −5 torr. The quartz tube and Vycor glass were set to a temperature of 400 ° C. by a heater. In order to start generation of negatively charged oxygen atoms, DC250V was applied between the electrode b inside the quartz tube and the electrode a of Vycor glass, and a current of 100 nA generated between both electrodes was confirmed by an ammeter. After the current is confirmed,
The mass measurement of the negatively charged substance that has moved and diffused into Q-MASS is started (the operation method is the same as in Example 1). The MASS spectrum obtained by the measurement is shown in FIG. From FIG. 6, a substance having a mass number of 16 and having a negative charge was confirmed.
【００６０】[0060]
【発明の効果】本発明によれば、貴金属電極と、電極ａ
側空間に設けられた電極ｂに正電荷を印加することによ
って、負電荷酸素原子を簡単に発生させることができ
る。また、本発明ではかかる負電荷酸素原子発生方法を
利用し、大気圧で安定な放電を発生させることができ
る。According to the present invention, the noble metal electrode and the electrode a
By applying a positive charge to the electrode b provided in the side space, negatively charged oxygen atoms can be easily generated. Further, in the present invention, the negative charge oxygen atom generating method can be utilized to generate stable discharge at atmospheric pressure.
【図１】図１は、本発明の負電荷酸素原子の発生を確認
する測定システムである。FIG. 1 is a measurement system for confirming the generation of negatively charged oxygen atoms according to the present invention.
【図２】図２は、図１の装置の負電荷酸素発生場の周辺
の部分縦断面図を示すものである。2 is a partial vertical cross-sectional view of the periphery of the negatively charged oxygen generation field of the device of FIG.
【図３】図３は、実施例１（電極ａとして白金を使用）
において測定された質量数と負電荷イオンパルス数の関
係を示す図である。FIG. 3 shows Example 1 (platinum is used as the electrode a).
It is a figure which shows the relationship between the mass number measured in and the pulse number of negative charge ions.
【図４】図４は、実施例２（電極ａとして銀を使用）に
おいて測定された質量数と負電荷イオンパルス数の関係
を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the mass number measured in Example 2 (using silver as the electrode a) and the number of negatively charged ion pulses.
【図５】図５は、実施例４において用いられた大気圧放
電のための負電荷酸素原子発生装置の縦断面図を示すも
のである。FIG. 5 is a vertical cross-sectional view of a negative-charge oxygen atom generator for atmospheric pressure discharge used in Example 4.
【図６】図６は、実施例６（電極ａとして銀を使用し、
大気圧下の空気中で行う）において測定された質量数と
負電荷イオンパルス数の関係を示す図である。FIG. 6 shows Example 6 (using silver as the electrode a,
It is a figure which shows the relationship between the mass number and the negative charge ion pulse number measured in (atmospheric pressure is performed in the air).
１ 石英管 ２ 電極ａ ３ 負電荷酸素原子発生場 ４ 空間電極ｂ ５ 直流電源 ６ 四重極質量分析器 ７ 真空ポンプ ８ 電離真空計 ９ ヒーター及び温度制御器 １１ 多孔質ガラス管 １２ 電極ａ １３ 酸素供給側 １４ 放電発生場 １５ ガス入口 １５’ガス出口 １６ 流量計 １７ 希ガス源ボンベ １８ 電極ｂ １９ 石英管 ２０ 電流計 ２１ 直流電源 ２２ 放電場観察窓 ２３ 分光計 ２４ 伝熱炉 ２５ 温度調節器 ３１ 周波数測定器 ３２ オシロスコープ ３３ パソコン ３４ 高圧電源 ３５ アイソレーター 1 Quartz Tube 2 Electrode a 3 Negatively Charged Oxygen Atom Generation Field 4 Spatial Electrode b 5 DC Power Supply 6 Quadrupole Mass Analyzer 7 Vacuum Pump 8 Ionization Vacuum Gauge 9 Heater and Temperature Controller 11 Porous Glass Tube 12 Electrode a 13 Oxygen Supply side 14 Discharge generation field 15 Gas inlet 15 'Gas outlet 16 Flow meter 17 Noble gas source cylinder 18 Electrode b 19 Quartz tube 20 Ammeter 21 DC power supply 22 Discharge field observation window 23 Spectrometer 24 Heat transfer furnace 25 Temperature controller 31 Frequency measuring instrument 32 Oscilloscope 33 Personal computer 34 High voltage power supply 35 Isolator
Claims (7)
隔てて設置されている電極ｂを正極として電圧を印加す
る事により、電極ａ上の酸素種を負電荷酸素原子として
電極ａから電極ｂの方向に発生させることを特徴とする
負電荷酸素原子発生方法。1. A noble metal is used as a negative electrode a, and a voltage is applied using an electrode b, which is installed with a gap from the noble metal, as a positive electrode to apply oxygen to the oxygen species on the electrode a as negatively charged oxygen atoms from the electrode a to the electrode. A method for generating negatively charged oxygen atoms, which is characterized in that it is generated in the direction of b.
パラジウム、ロジウム、イリジウム、及びオスミウムよ
りなる群から選ばれる１種以上の貴金属を用いる事を特
徴とする請求項１記載の負電荷酸素原子発生方法。2. The electrode a is silver, platinum, ruthenium,
The method for generating a negatively charged oxygen atom according to claim 1, wherein one or more noble metals selected from the group consisting of palladium, rhodium, iridium, and osmium are used.
形成し、該多孔構造を介して電極ａ上に酸素を供給しつ
つ負電荷酸素原子を発生させる請求項１又は２記載の負
電荷酸素原子発生方法。3. The negatively charged oxygen according to claim 1, wherein the electrode a and its support are formed as a porous structure, and oxygen is supplied onto the electrode a through the porous structure while negatively charged oxygen atoms are generated. Atom generation method.
空気中である請求項１又は２記載の負電荷酸素原子発生
方法。4. The method for generating a negatively charged oxygen atom according to claim 1, wherein the negatively charged oxygen atom is generated in air under atmospheric pressure.
して、発生した負電荷酸素原子により大気圧下で放電を
発生させる請求項１又は２記載の負電荷酸素原子発生方
法。5. The method for generating negatively-charged oxygen atoms according to claim 1, wherein the applied voltage is 1000 V / cm or more and the negatively-charged oxygen atoms generated generate discharge under atmospheric pressure.
を隔てて設置されている正の電極ｂ、および該電極間に
電圧を印加する電圧印加手段とから構成され、該電圧の
印加により電極ａ上の酸素種を負電荷酸素原子として電
極ａから電極ｂの方向に発生させることを特徴とする負
電荷酸素原子発生装置。6. A negative electrode a made of a noble metal, a positive electrode b spaced apart from the negative electrode a, and a voltage applying means for applying a voltage between the electrodes, the electrode being applied with the voltage. A negatively charged oxygen atom generator characterized in that oxygen species on a are generated as negatively charged oxygen atoms in the direction from the electrode a to the electrode b.
パラジウム、ロジウム、イリジウム、及びオスミウムよ
りなる群から選ばれる１種以上の貴金属を用いる事を特
徴とする請求項６記載の負電荷酸素原子発生装置。7. The electrode a is silver, platinum, ruthenium,
The negative-charge oxygen atom generator according to claim 6, wherein one or more noble metals selected from the group consisting of palladium, rhodium, iridium, and osmium are used.
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| JP3462949B2 JP3462949B2 (en) | 2003-11-05 |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005056470A1 (en) * | 2003-12-11 | 2005-06-23 | Oxy Japan Company Limited | Heater-integrated negatively charged oxygen atom generator |
| US7462334B2 (en) * | 2001-12-11 | 2008-12-09 | Japan Science And Technology Agency | Negatively-charged oxygen atom producing method and producing apparatus |
| JP2009164036A (en) * | 2008-01-09 | 2009-07-23 | Sharp Corp | Ion generating element |
-
1995
- 1995-12-28 JP JP35449295A patent/JP3462949B2/en not_active Expired - Fee Related
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