JPH10277354A - ガスの精製方法およびこの方法を実施するための装置 - Google Patents
ガスの精製方法およびこの方法を実施するための装置Info
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- JPH10277354A JPH10277354A JP9343475A JP34347597A JPH10277354A JP H10277354 A JPH10277354 A JP H10277354A JP 9343475 A JP9343475 A JP 9343475A JP 34347597 A JP34347597 A JP 34347597A JP H10277354 A JPH10277354 A JP H10277354A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 燃焼または熱化学的な分解の技術を用いず、
非常に高い流量の可燃ガスを必要とせず、また非常に高
い動作温度を必要としない、ガス精製方法、およびこの
方法を実施するための精製装置を提供する。 【解決手段】 ガスを中空の誘電体チューブ（１６）を
通して流し、反応性の化合物を形成するためにガス中の
不純物を解離する目的で、前記誘電体のチューブ（１
６）内を進行し、局所的な熱力学的平衡にない大気圧の
プラズマ（１８）をガス中で生成するのに好適な進行す
る電磁波によって、前記ガス中に電界を生成し、およ
び、形成された前記反応性化合物を精製すべきガスから
除去する目的で、前記反応性化合物を対応する反応性の
要素（２２、２４）と反応させる各工程を含むことを特
徴とするガスの精製方法。
非常に高い流量の可燃ガスを必要とせず、また非常に高
い動作温度を必要としない、ガス精製方法、およびこの
方法を実施するための精製装置を提供する。 【解決手段】 ガスを中空の誘電体チューブ（１６）を
通して流し、反応性の化合物を形成するためにガス中の
不純物を解離する目的で、前記誘電体のチューブ（１
６）内を進行し、局所的な熱力学的平衡にない大気圧の
プラズマ（１８）をガス中で生成するのに好適な進行す
る電磁波によって、前記ガス中に電界を生成し、およ
び、形成された前記反応性化合物を精製すべきガスから
除去する目的で、前記反応性化合物を対応する反応性の
要素（２２、２４）と反応させる各工程を含むことを特
徴とするガスの精製方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばテトラフル
オロメタンおよびメタンを含むキセノンおよびクリプト
ンを精製するための、ガス、特にプラズマジェニックの
（ｐｌａｓｍａｇｅｎｉｃ）希ガスを精製するプロセ
ス、およびこのプロセスを実施する精製装置に関する。
オロメタンおよびメタンを含むキセノンおよびクリプト
ンを精製するための、ガス、特にプラズマジェニックの
（ｐｌａｓｍａｇｅｎｉｃ）希ガスを精製するプロセ
ス、およびこのプロセスを実施する精製装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、希ガスは蒸留によって空気から
抽出される。蒸留の後、希ガスには使用する前に抽出す
べき不純物が含まれている。
抽出される。蒸留の後、希ガスには使用する前に抽出す
べき不純物が含まれている。
【０００３】つまり、クリプトンおよびキセノンの場
合、不純物は主に、数百ｐｐｍｖ（体積で１００万部当
りの部）もの高さであり得るレベルのテトラフルオロメ
タン（ＣＦ4 ）およびメタン（ＣＨ4 ）からなる。これ
らの希ガスの最も一般的な用途においては高純度な製品
が要求されており、これらの用途においてこれら外来の
分子の存在は受け入れることのできない欠点である。
合、不純物は主に、数百ｐｐｍｖ（体積で１００万部当
りの部）もの高さであり得るレベルのテトラフルオロメ
タン（ＣＦ4 ）およびメタン（ＣＨ4 ）からなる。これ
らの希ガスの最も一般的な用途においては高純度な製品
が要求されており、これらの用途においてこれら外来の
分子の存在は受け入れることのできない欠点である。
【０００４】例えば、クリプトンはフィラメントランプ
の部分真空の充てん物に広く使用されている。この用途
において、これらのランプ内のタングステンフィラメン
トが加熱される非常に高い温度は、テトラフルオロメタ
ンの解離を引き起こして腐食性の強いフッ素化されたラ
ジカルとするのに十分であり、その結果、金属のエッチ
ングによってフィラメントの劣化が急速に起こる。
の部分真空の充てん物に広く使用されている。この用途
において、これらのランプ内のタングステンフィラメン
トが加熱される非常に高い温度は、テトラフルオロメタ
ンの解離を引き起こして腐食性の強いフッ素化されたラ
ジカルとするのに十分であり、その結果、金属のエッチ
ングによってフィラメントの劣化が急速に起こる。
【０００５】さらに、これらの温度の条件のもとではメ
タンも解離されて、不安定なガスの先駆物質を生成す
る。この先駆物質はバルブの内側の表面上に、茶色がか
って見える炭素を含有する固体の付着物を形成する。
タンも解離されて、不安定なガスの先駆物質を生成す
る。この先駆物質はバルブの内側の表面上に、茶色がか
って見える炭素を含有する固体の付着物を形成する。
【０００６】知られているように、技術的な理由によっ
て、希ガスの精製を蒸留によって行うことはできない。
て、希ガスの精製を蒸留によって行うことはできない。
【０００７】これまで知られている精製技術は、本質的
に熱的な現象に基づくものである。
に熱的な現象に基づくものである。
【０００８】このような技術はＣＨ4 を分解し、および
／または容易に酸化させることを可能とするが、しか
し、極めて安定していて反応性の分子であることがほと
んどないＣＦ4 を除去することには不適当である。
／または容易に酸化させることを可能とするが、しか
し、極めて安定していて反応性の分子であることがほと
んどないＣＦ4 を除去することには不適当である。
【０００９】また、ＣＦ4 分子は室温において固体また
は液体のどんな媒体とも著しく反応することがないた
め、ＣＦ4 を化学的に転化するには、非常に高い反応温
度に達し、かなりのエンタルピーをガスの媒体へと移す
ことが必要となる。
は液体のどんな媒体とも著しく反応することがないた
め、ＣＦ4 を化学的に転化するには、非常に高い反応温
度に達し、かなりのエンタルピーをガスの媒体へと移す
ことが必要となる。
【００１０】燃焼技術を用いると、非常に高い流量の可
燃ガス、一般に水素を必要とし、その結果、放出される
熱のために、処理コストの問題、安全上の問題、および
プラントの制約の問題が起こる。さらに、このような技
術は、すでに低くなっている不純物濃度を無視できるほ
どに低下させることには不適当である。
燃ガス、一般に水素を必要とし、その結果、放出される
熱のために、処理コストの問題、安全上の問題、および
プラントの制約の問題が起こる。さらに、このような技
術は、すでに低くなっている不純物濃度を無視できるほ
どに低下させることには不適当である。
【００１１】知られている他の精製技術としては、例え
ばジルコニウムのような適切な金属上での反応による熱
化学的な分解に基づくものがある。この技術は比較的有
効であり、可燃ガスを非常に多量に供給することを必要
としない。しかし、これは多くの不利益な点を有してお
り、その理由は、特に、高い流量のガスを精製すること
が可能ではなく、またこれを実施するためには広く場所
を取る装置が必要となるからである。
ばジルコニウムのような適切な金属上での反応による熱
化学的な分解に基づくものがある。この技術は比較的有
効であり、可燃ガスを非常に多量に供給することを必要
としない。しかし、これは多くの不利益な点を有してお
り、その理由は、特に、高い流量のガスを精製すること
が可能ではなく、またこれを実施するためには広く場所
を取る装置が必要となるからである。
【００１２】さらに、この技術は、例えば約９００ない
し１０００℃の非常に高い動作温度を必要とするので、
使用する金属の床はとても高価となり、また寿命が限ら
れている。
し１０００℃の非常に高い動作温度を必要とするので、
使用する金属の床はとても高価となり、また寿命が限ら
れている。
【００１３】上述した理由により、希ガスを精製するこ
とが、現在のところ、これらのガスを生成するラインの
効率を制限している主な原因となっている
とが、現在のところ、これらのガスを生成するラインの
効率を制限している主な原因となっている
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上述
の欠点を克服するガス精製方法、およびこのような方法
を実施する精製装置を提供することである。
の欠点を克服するガス精製方法、およびこのような方法
を実施する精製装置を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の対象
は、精製すべきガスを中空の誘電体のチューブを通して
流し、反応性の化合物を形成するためにガス中の不純物
を解離する目的で、前記誘電体のチューブ内を進行し、
局所的な熱力学的平衡にない大気圧のプラズマをガス中
で生成するのに好適な進行する電磁波によって、前記ガ
ス中に電界を生成し、形成された前記反応性化合物を精
製すべきガスから除去する目的で、前記反応性化合物を
対応する反応性の要素と反応させる各工程を含むことを
特徴とするガスの精製方法である。
は、精製すべきガスを中空の誘電体のチューブを通して
流し、反応性の化合物を形成するためにガス中の不純物
を解離する目的で、前記誘電体のチューブ内を進行し、
局所的な熱力学的平衡にない大気圧のプラズマをガス中
で生成するのに好適な進行する電磁波によって、前記ガ
ス中に電界を生成し、形成された前記反応性化合物を精
製すべきガスから除去する目的で、前記反応性化合物を
対応する反応性の要素と反応させる各工程を含むことを
特徴とするガスの精製方法である。
【００１６】本発明に係る方法は、さらに１または複数
の下記の特徴を含むことができる： −電磁波が、サーファトロンガイド（ｓｕｒｆａｔｒｏ
ｎ−ｇｕｉｄｅ）タイプの表面波励振器によって形成し
た表面波である； −前記電界を誘電体のチューブの領域内で形成し、さら
に前記プラズマの長さを調整するために前記領域の縦方
向の寸法を調整する工程を含む； −前記精製すべきガスを誘電体のチューブを通して流す
工程の前に、酸素を前記ガスに加える； −反応性ガス化合物を反応させる前記工程が、反応性ガ
ス化合物をアルカリ性の要素、特にソーダ石灰またはア
ルカリ性の水溶液と反応させる； −方法が、反応性化合物を対応する反応性の要素と反応
させる工程の後に、ガスを脱水させる工程をさらに含
む； −精製すべき前記希ガスがクリプトンまたはキセノンか
らなる； −前記ガス中の不純物がメタンおよび過フッ素化された
ガス、特にテトラフルオロメタンから選ばれる。
の下記の特徴を含むことができる： −電磁波が、サーファトロンガイド（ｓｕｒｆａｔｒｏ
ｎ−ｇｕｉｄｅ）タイプの表面波励振器によって形成し
た表面波である； −前記電界を誘電体のチューブの領域内で形成し、さら
に前記プラズマの長さを調整するために前記領域の縦方
向の寸法を調整する工程を含む； −前記精製すべきガスを誘電体のチューブを通して流す
工程の前に、酸素を前記ガスに加える； −反応性ガス化合物を反応させる前記工程が、反応性ガ
ス化合物をアルカリ性の要素、特にソーダ石灰またはア
ルカリ性の水溶液と反応させる； −方法が、反応性化合物を対応する反応性の要素と反応
させる工程の後に、ガスを脱水させる工程をさらに含
む； −精製すべき前記希ガスがクリプトンまたはキセノンか
らなる； −前記ガス中の不純物がメタンおよび過フッ素化された
ガス、特にテトラフルオロメタンから選ばれる。
【００１７】本発明の対象は、また精製方法を実施する
ためのガスを精製する装置であって、導波管と組み合わ
された少なくとも１つの高周波の進行波励振器を含み、
前記導波管は、少なくとも１つの前記波励振器によって
生成された進行する波を少なくとも１つの中空の誘電体
のチューブへ導くのに好適であり、前記誘電体のチュー
ブ内においては、反応性化合物、特にフッ素化化合物を
形成するために前記ガス中の不純物を解離する目的で、
精製する前記ガスの分子をイオン化し励起する大気圧の
プラズマをそこで形成するために、前記ガスを流してお
り、また、対応する中空の誘電体のチューブの出口側に
配置された前記反応性化合物を処理するための少なくと
も１つのユニットを含むことを特徴とする装置である。
ためのガスを精製する装置であって、導波管と組み合わ
された少なくとも１つの高周波の進行波励振器を含み、
前記導波管は、少なくとも１つの前記波励振器によって
生成された進行する波を少なくとも１つの中空の誘電体
のチューブへ導くのに好適であり、前記誘電体のチュー
ブ内においては、反応性化合物、特にフッ素化化合物を
形成するために前記ガス中の不純物を解離する目的で、
精製する前記ガスの分子をイオン化し励起する大気圧の
プラズマをそこで形成するために、前記ガスを流してお
り、また、対応する中空の誘電体のチューブの出口側に
配置された前記反応性化合物を処理するための少なくと
も１つのユニットを含むことを特徴とする装置である。
【００１８】この装置は、さらに１または複数の下記の
特徴を含むことができる。
特徴を含むことができる。
【００１９】−それぞれの励振器が、表面波励振器、お
よび対応する誘電体のチューブが内部に取付けられた導
電材料からなる円筒形スリーブからなり、また前記チュ
ーブと同軸の電界を形成するために、前記励振器と前記
スリーブの自由端との間にある空間内に入射波を集中さ
せる領域を含む； −前記スリーブが、その内部に前記誘電体チューブが配
置される内シリンダー、および液体の冷媒が供給される
冷却チャンバーの範囲を前記内シリンダーとともに定め
る外シリンダーを含む； −前記スリーブと前記誘電体のチューブが円筒形の空間
によって分離されており、また装置は前記空間にガスの
冷媒を供給する手段を含む； −前記誘電体のチューブがシリカからなる； −それぞれの励振器が、４分の１波トラップを形成する
プランジャーを含むインピーダンス調整手段を備えてお
り、このプランジャーは前記スリーブと同軸で、前記励
振器内で軸方向に移動できるように取付けられている； −装置は、中空の誘電体のチューブ内で生成されたプラ
ズマの縦方向の寸法を調整する手段をさらに含む； −それぞれの励振器の壁が、入射波を集中させる領域の
近くで薄くなっている； −それぞれの励振器の壁の薄くなっている部分が、前記
壁の残りに溶接された付加された片からなる； −前記反応性化合物を処理する前記少なくとも１つのユ
ニットが、それぞれソーダ石灰のカートリッジからな
る； −ソーダ石灰カートリッジの上流側に配置された給湿器
を含む； −精製すべき前記ガスを脱水させるユニットをさらに含
み、このユニットは前記反応性化合物を処理する前記ユ
ニットの下流側に配置されている； −前記表面波励振器が、それぞれサーファトロンガイド
タイプの励振器からなる。
よび対応する誘電体のチューブが内部に取付けられた導
電材料からなる円筒形スリーブからなり、また前記チュ
ーブと同軸の電界を形成するために、前記励振器と前記
スリーブの自由端との間にある空間内に入射波を集中さ
せる領域を含む； −前記スリーブが、その内部に前記誘電体チューブが配
置される内シリンダー、および液体の冷媒が供給される
冷却チャンバーの範囲を前記内シリンダーとともに定め
る外シリンダーを含む； −前記スリーブと前記誘電体のチューブが円筒形の空間
によって分離されており、また装置は前記空間にガスの
冷媒を供給する手段を含む； −前記誘電体のチューブがシリカからなる； −それぞれの励振器が、４分の１波トラップを形成する
プランジャーを含むインピーダンス調整手段を備えてお
り、このプランジャーは前記スリーブと同軸で、前記励
振器内で軸方向に移動できるように取付けられている； −装置は、中空の誘電体のチューブ内で生成されたプラ
ズマの縦方向の寸法を調整する手段をさらに含む； −それぞれの励振器の壁が、入射波を集中させる領域の
近くで薄くなっている； −それぞれの励振器の壁の薄くなっている部分が、前記
壁の残りに溶接された付加された片からなる； −前記反応性化合物を処理する前記少なくとも１つのユ
ニットが、それぞれソーダ石灰のカートリッジからな
る； −ソーダ石灰カートリッジの上流側に配置された給湿器
を含む； −精製すべき前記ガスを脱水させるユニットをさらに含
み、このユニットは前記反応性化合物を処理する前記ユ
ニットの下流側に配置されている； −前記表面波励振器が、それぞれサーファトロンガイド
タイプの励振器からなる。
【００２０】
【発明の実施の形態】図を参照して単に例として与えら
れる以下の説明から、その他の特徴および利点が明らか
になる。
れる以下の説明から、その他の特徴および利点が明らか
になる。
【００２１】図１は、プラズマジェニックガス、特にク
リプトンまたはキセノンのような希ガスを精製する装置
の概略図を示す。
リプトンまたはキセノンのような希ガスを精製する装置
の概略図を示す。
【００２２】以下の精製装置およびその操作の説明は、
クリプトンおよびキセノンを精製することについて適用
される。
クリプトンおよびキセノンを精製することについて適用
される。
【００２３】本発明は、もちろんＡｒ、Ｎ2 、Ｎｅ、Ｋ
ｒ、Ｘｅ、Ｈｅ、Ｏ2 、ＣＯ2 およびＨ2 、またはこれ
らのガスの配合物のような、その他のガスを処理するこ
とにも適用される。
ｒ、Ｘｅ、Ｈｅ、Ｏ2 、ＣＯ2 およびＨ2 、またはこれ
らのガスの配合物のような、その他のガスを処理するこ
とにも適用される。
【００２４】この装置の目的は、処理すべきプラズマジ
ェニックガスを、ガス分子をイオン化して電気放電を起
こすほどに高い電界の中に配置することであり、この放
電は、最初中性であるガス分子からはぎ取られた電子に
よって引き起こされる。
ェニックガスを、ガス分子をイオン化して電気放電を起
こすほどに高い電界の中に配置することであり、この放
電は、最初中性であるガス分子からはぎ取られた電子に
よって引き起こされる。
【００２５】プラズマジェニックガスとは、電界の効果
によって放電が引き起こされるガスを意味し、その放電
の特性、つまり電子の分布および物理化学的なパラメー
タは、放電が引き起こされるガスによって決まる。
によって放電が引き起こされるガスを意味し、その放電
の特性、つまり電子の分布および物理化学的なパラメー
タは、放電が引き起こされるガスによって決まる。
【００２６】本発明を実施する上で好適な性質を有する
放電が、精製すべきガス中の電界の効果によって引き起
こされる可能性は、本質的にこのガスの性質によって支
配されており、不純物の濃度が低い、典型的には約数１
００ｐｐｍｖである限りは、不純物の性質には比較的依
存しない。
放電が、精製すべきガス中の電界の効果によって引き起
こされる可能性は、本質的にこのガスの性質によって支
配されており、不純物の濃度が低い、典型的には約数１
００ｐｐｍｖである限りは、不純物の性質には比較的依
存しない。
【００２７】放電の効果によって、ガス分子は解離して
最初の分子よりも小さいサイズのラジカルを形成し、そ
の結果、個々の原子を形成する。
最初の分子よりも小さいサイズのラジカルを形成し、そ
の結果、個々の原子を形成する。
【００２８】精製すべきガスの原子、または場合によっ
て分子は、励起して、放電中で分子は解離して原子また
は分子のかけらになる。しかし、励起したおよび／また
は解離した種（ｓｐｅｃｉｅｓ）は、実際はなんの化学
的反応も起こさない。その理由は、それらの固有の性質
（希ガス）のせいか、または、精製すべきガスと反応す
ることが可能なその他の多量のガスが放電内に導入され
ていないからである。放電を通過した後、精製すべきガ
スの原子または分子は、脱励起および／または再結合す
るため、放電から出るときには再びもとのままとなって
いる。
て分子は、励起して、放電中で分子は解離して原子また
は分子のかけらになる。しかし、励起したおよび／また
は解離した種（ｓｐｅｃｉｅｓ）は、実際はなんの化学
的反応も起こさない。その理由は、それらの固有の性質
（希ガス）のせいか、または、精製すべきガスと反応す
ることが可能なその他の多量のガスが放電内に導入され
ていないからである。放電を通過した後、精製すべきガ
スの原子または分子は、脱励起および／または再結合す
るため、放電から出るときには再びもとのままとなって
いる。
【００２９】対照的に、上述したように、精製すべきガ
スを用いた引き続くプロセスにとっては有害であり、ま
た少量で存在する分子である不純物は、励起によって解
離し、そして、最初の分子の化学的性質とは違う化学的
性質を有する新しい分子のかけらを形成することで不可
逆的に変換する。分子のかけらは、適切な固体または適
切な液体との反応によって処理することが可能である、
または即座に自然に凝縮して固体の付着物または粒子と
なる。
スを用いた引き続くプロセスにとっては有害であり、ま
た少量で存在する分子である不純物は、励起によって解
離し、そして、最初の分子の化学的性質とは違う化学的
性質を有する新しい分子のかけらを形成することで不可
逆的に変換する。分子のかけらは、適切な固体または適
切な液体との反応によって処理することが可能である、
または即座に自然に凝縮して固体の付着物または粒子と
なる。
【００３０】本発明の１つの態様としては、精製装置
は、クリプトンおよびキセノンを抽出する空気蒸留プラ
ントの出口側に取付けるためのものである。これは、Ｃ
Ｆ4 およびＣＨ4 のような不純物の分子を分解するため
であり、これらの不純物を、対応する反応性の化合物の
作用によって処理することが可能な、反応性のガスの化
合物に転化する。また、それは、蒸留によってクリプト
ンおよびキセノンを分離するプラントの下流側に取付け
ることもできる。最後に、それは、クリプトンもしくは
キセノン、またはこれら２つのガスの混合物を加圧して
貯蔵するボトルから供給される、独立した精製装置を構
成することもできる。
は、クリプトンおよびキセノンを抽出する空気蒸留プラ
ントの出口側に取付けるためのものである。これは、Ｃ
Ｆ4 およびＣＨ4 のような不純物の分子を分解するため
であり、これらの不純物を、対応する反応性の化合物の
作用によって処理することが可能な、反応性のガスの化
合物に転化する。また、それは、蒸留によってクリプト
ンおよびキセノンを分離するプラントの下流側に取付け
ることもできる。最後に、それは、クリプトンもしくは
キセノン、またはこれら２つのガスの混合物を加圧して
貯蔵するボトルから供給される、独立した精製装置を構
成することもできる。
【００３１】この精製を行うために、本発明に係る装置
は参照番号１０によって示される高周波電界の印加電極
のデバイスを含み、これは導波管１２を介してマイクロ
波発生器１４に連接された表面波励振器からなる。
は参照番号１０によって示される高周波電界の印加電極
のデバイスを含み、これは導波管１２を介してマイクロ
波発生器１４に連接された表面波励振器からなる。
【００３２】さらに、装置は、表面波励振器１０と組み
合わせて、シリカのような誘電体からなる放電チューブ
１６を含み、これを通して精製すべきプラズマジェニッ
クガスが流れる。
合わせて、シリカのような誘電体からなる放電チューブ
１６を含み、これを通して精製すべきプラズマジェニッ
クガスが流れる。
【００３３】表面波励振器１０（高周波電界印加電極と
も呼ばれる）は、サーファトロンガイド（ｓｕｒｆａｔ
ｒｏｎ−ｇｕｉｄｅ）タイプの印加電極からなり、これ
は、精製すべきガス内にプラズマを起こすために、導波
管１２とともに、マイクロ波発生器１４で生成されたマ
イクロ波放射を放電チューブ１６へと導く。
も呼ばれる）は、サーファトロンガイド（ｓｕｒｆａｔ
ｒｏｎ−ｇｕｉｄｅ）タイプの印加電極からなり、これ
は、精製すべきガス内にプラズマを起こすために、導波
管１２とともに、マイクロ波発生器１４で生成されたマ
イクロ波放射を放電チューブ１６へと導く。
【００３４】また、図１は、導電体からなるスリーブ１
９の中に放電チューブ１６が配置されていることを示
し、その構造は図２を参照して以下に詳述する。
９の中に放電チューブ１６が配置されていることを示
し、その構造は図２を参照して以下に詳述する。
【００３５】それは、電界印加電極１０の外側、精製す
べきガスの流れの方向に対して下流側で、励起されたガ
スを処理ユニット２２へ運ぶライン２０と連接してお
り、これはソーダ石灰またはアルカリ性の水溶液のよう
なアルカリ性の要素を含むカートリッジ、およびガス脱
水ユニット２４からなる。
べきガスの流れの方向に対して下流側で、励起されたガ
スを処理ユニット２２へ運ぶライン２０と連接してお
り、これはソーダ石灰またはアルカリ性の水溶液のよう
なアルカリ性の要素を含むカートリッジ、およびガス脱
水ユニット２４からなる。
【００３６】さらに、ライン２０は２つの分岐ユニット
２６および２８を含んでいる。これらは３０および３２
のような対応するバルブによって制御されており、ま
た、これらには、フーリエ変換赤外分光測定によってガ
スを分析するために、サンプリングセル３４および３６
が密封されて取付けられている。
２６および２８を含んでいる。これらは３０および３２
のような対応するバルブによって制御されており、ま
た、これらには、フーリエ変換赤外分光測定によってガ
スを分析するために、サンプリングセル３４および３６
が密封されて取付けられている。
【００３７】これらのセルは、約１００ｍｍの長さを有
する「スペクトラ−テック（Ｓｐｅｃｔｒａ−Ｔｅ
ｃ）」の単一通過（ｓｉｎｇｌｅ−ｐａｓｓａｇｅ）タ
イプのセルであり、思い描く用途に対しては十分な検出
限界を示す。それらはステンレス鋼によって作られてお
り、それは、シリカによって作られたセルの場合に現れ
るであろう付加的な生成物の発生を防ぐためである。シ
リカによって作られたセルは、ガスがチューブ１６内で
引き起こされた放電を通過した後に、フッ素化された生
成物のいくつかによって攻撃され得る。セルの窓はＢａ
Ｆ2 によって作られており、ＢａＦ2 は赤外分光測定に
より分析する上で適切な範囲の波長において、吸光度が
非常に低い材料である。
する「スペクトラ−テック（Ｓｐｅｃｔｒａ−Ｔｅ
ｃ）」の単一通過（ｓｉｎｇｌｅ−ｐａｓｓａｇｅ）タ
イプのセルであり、思い描く用途に対しては十分な検出
限界を示す。それらはステンレス鋼によって作られてお
り、それは、シリカによって作られたセルの場合に現れ
るであろう付加的な生成物の発生を防ぐためである。シ
リカによって作られたセルは、ガスがチューブ１６内で
引き起こされた放電を通過した後に、フッ素化された生
成物のいくつかによって攻撃され得る。セルの窓はＢａ
Ｆ2 によって作られており、ＢａＦ2 は赤外分光測定に
より分析する上で適切な範囲の波長において、吸光度が
非常に低い材料である。
【００３８】最後に、図１は、放電チューブ１６が冷却
カートリッジ３８を介してライン２０に連接されている
ことを示しており、その構造は図３を参照して後に詳述
する。
カートリッジ３８を介してライン２０に連接されている
ことを示しており、その構造は図３を参照して後に詳述
する。
【００３９】表面波印加電極１０を、ここで図２を参照
して説明する。
して説明する。
【００４０】前述したように、印加電極１０はサーファ
トロンガイドの印加電極からなることが好ましい。
トロンガイドの印加電極からなることが好ましい。
【００４１】それは、第１の部分４０を含む。これは適
切な導波管を形成し、また導波管１２によって導かれて
この図の矢印Ｆによって示す方向に入射するマイクロ波
放射を伝搬するためのものである。また、それは、イン
ピーダンスマッチング部分４２と呼ばれる同軸の第２の
部分を含む。インピーダンスマッチング部分４２はそれ
自体が、実質的に円筒形をなして放電チューブ１６と同
軸である第１の部分４４、および第２の部分４８からな
る。この第１の部分４４の中には、４分の１波トラップ
を形成するチューニングプランジャー４６が、軸方向に
移動できるように取付けられている。また第２の部分４
８は、やはり実質的に円筒形をなして導波管１２の延長
上に配置され、そして図１に示す可動の導波管プランジ
ャー５０を備えている。
切な導波管を形成し、また導波管１２によって導かれて
この図の矢印Ｆによって示す方向に入射するマイクロ波
放射を伝搬するためのものである。また、それは、イン
ピーダンスマッチング部分４２と呼ばれる同軸の第２の
部分を含む。インピーダンスマッチング部分４２はそれ
自体が、実質的に円筒形をなして放電チューブ１６と同
軸である第１の部分４４、および第２の部分４８からな
る。この第１の部分４４の中には、４分の１波トラップ
を形成するチューニングプランジャー４６が、軸方向に
移動できるように取付けられている。また第２の部分４
８は、やはり実質的に円筒形をなして導波管１２の延長
上に配置され、そして図１に示す可動の導波管プランジ
ャー５０を備えている。
【００４２】図２において、チューニングプランジャー
４６が、テフロンR から作られていることが好ましいス
ライディングワッシャー５２に固定されていることが分
かる。
４６が、テフロンR から作られていることが好ましいス
ライディングワッシャー５２に固定されていることが分
かる。
【００４３】また、サーファトロンガイド１０は、プラ
ンジャー４６および５０の軸方向の位置を調整すること
を制御する手段を備えており、これらの手段は、オペレ
ーターが手動で操作することが可能な、またはモーター
の手段を備えることが可能なロッド５３および５４から
なっている。これは、チューニングプランジャー４６お
よび導波管プランジャー５０の位置を調整することで、
マイクロ波発生器／導波管システムをサーファトロンガ
イド／プラズマシステムにインピーダンスマッチングす
るためである。
ンジャー４６および５０の軸方向の位置を調整すること
を制御する手段を備えており、これらの手段は、オペレ
ーターが手動で操作することが可能な、またはモーター
の手段を備えることが可能なロッド５３および５４から
なっている。これは、チューニングプランジャー４６お
よび導波管プランジャー５０の位置を調整することで、
マイクロ波発生器／導波管システムをサーファトロンガ
イド／プラズマシステムにインピーダンスマッチングす
るためである。
【００４４】同軸のプランジャー４６は、高性能な動作
だけでなく事実上保全を不要とすることを可能にする４
分の１波トラップによって、無接触の短絡をもたらすこ
とに注意されたい。
だけでなく事実上保全を不要とすることを可能にする４
分の１波トラップによって、無接触の短絡をもたらすこ
とに注意されたい。
【００４５】また、調節した後にチューニングプランジ
ャー４６を正しい位置に固定するために、スクリュー５
６がサーファトロンガイドの１０のボディ内に配置され
ている。
ャー４６を正しい位置に固定するために、スクリュー５
６がサーファトロンガイドの１０のボディ内に配置され
ている。
【００４６】さらに、図２において、チューニングをプ
リセットするために、チューニングプランジャー４６の
軸方向の動きを制限する止め５８が、対応する制御ロッ
ド５３上に配置されていることが分かる。
リセットするために、チューニングプランジャー４６の
軸方向の動きを制限する止め５８が、対応する制御ロッ
ド５３上に配置されていることが分かる。
【００４７】前述したように、サーファトロンガイドが
円筒形のスリーブ１９とともに内部に配置されており、
スリーブ１９の内部には放電チューブ１６が配置されて
いる。それは、サーファトロンガイドのラウンチングギ
ャップ（ｌａｕｎｃｈｉｎｇｇａｐ）の幅を調整するた
めに、放電チューブ１６およびチューニングプランジャ
ー４６と同軸である第１の部分４４に対して、軸方向に
動くことができるように取付けられている。
円筒形のスリーブ１９とともに内部に配置されており、
スリーブ１９の内部には放電チューブ１６が配置されて
いる。それは、サーファトロンガイドのラウンチングギ
ャップ（ｌａｕｎｃｈｉｎｇｇａｐ）の幅を調整するた
めに、放電チューブ１６およびチューニングプランジャ
ー４６と同軸である第１の部分４４に対して、軸方向に
動くことができるように取付けられている。
【００４８】また、サーファトロンガイド１０のボディ
には、スリーブ１９を正しい位置に保持するための、横
のスクリュー６２からなるデバイスが含まれている。
には、スリーブ１９を正しい位置に保持するための、横
のスクリュー６２からなるデバイスが含まれている。
【００４９】スリーブ１９は同軸である２つの壁６４お
よび６６を有し、これらの間で円筒形のチャンバー６８
の範囲が決められている。チャンバー６８は、図２に部
分的に示した水冷却回路７０と連絡しており、チューブ
１６内で放電している間にスリーブ１９を冷却すること
を可能にしている。
よび６６を有し、これらの間で円筒形のチャンバー６８
の範囲が決められている。チャンバー６８は、図２に部
分的に示した水冷却回路７０と連絡しており、チューブ
１６内で放電している間にスリーブ１９を冷却すること
を可能にしている。
【００５０】さらに、放電チューブ１６は、スリーブ１
９の内壁６４とともに、実質的に円筒形であるギャップ
７２の範囲を決めている。ギャップ７２は、加圧したガ
スを供給する（部分的に示した）ライン７４に連接され
ている。これは、付加的な冷却をもたらすために放電チ
ューブ１６とスリーブ１９の間のギャップ７２内へガス
の流れを強制的に入れるためである。ガスの冷媒は、例
えば、圧縮器によって形成された加圧した空気である。
９の内壁６４とともに、実質的に円筒形であるギャップ
７２の範囲を決めている。ギャップ７２は、加圧したガ
スを供給する（部分的に示した）ライン７４に連接され
ている。これは、付加的な冷却をもたらすために放電チ
ューブ１６とスリーブ１９の間のギャップ７２内へガス
の流れを強制的に入れるためである。ガスの冷媒は、例
えば、圧縮器によって形成された加圧した空気である。
【００５１】これらの冷却手段は、大気圧で動作させる
ためには必要である。大気圧においては、プラズマの到
達する温度はガス中の電子の温度よりも著しく低いが、
それでも、冷却がないと、放電チューブ１６を溶融させ
ることがあり得る。
ためには必要である。大気圧においては、プラズマの到
達する温度はガス中の電子の温度よりも著しく低いが、
それでも、冷却がないと、放電チューブ１６を溶融させ
ることがあり得る。
【００５２】最後に、図２において、スリーブ１９の自
由端が導波管４０内へと至り、導波管４０の内壁ととも
にギャップ７６の範囲を決めている。ギャップ７６によ
って、この点に集中したマイクロ波のエネルギーが表面
波を介してプラズマへと伝達されることが分かる。
由端が導波管４０内へと至り、導波管４０の内壁ととも
にギャップ７６の範囲を決めている。ギャップ７６によ
って、この点に集中したマイクロ波のエネルギーが表面
波を介してプラズマへと伝達されることが分かる。
【００５３】表面波の励振を妨げないように、導波管４
０の外壁から材料を取除くことによって、ギャップ７６
に近いサルファルトンガイド１０の壁の断面が、０．５
ないし０．７ｍｍの厚さにまで薄くなっており、これが
ないと、導波管４０の壁を形成する構造内で暖まること
によってマイクロ波の電力が著しく損失することに注意
されたい。
０の外壁から材料を取除くことによって、ギャップ７６
に近いサルファルトンガイド１０の壁の断面が、０．５
ないし０．７ｍｍの厚さにまで薄くなっており、これが
ないと、導波管４０の壁を形成する構造内で暖まること
によってマイクロ波の電力が著しく損失することに注意
されたい。
【００５４】また、同軸の第１の部分４４内でスリーブ
１９を軸方向に動かし、それをスクリュー６２によって
固定することによって、ギャップ７６を調整することが
できることにも注意されたい。このように調整すること
で、装置を高いマイクロ波電力で動作させたときにギャ
ップ７６内に電気アークが形成されるのを防ぐことによ
って、インピーダンスマッチングを最適化することがで
きる。
１９を軸方向に動かし、それをスクリュー６２によって
固定することによって、ギャップ７６を調整することが
できることにも注意されたい。このように調整すること
で、装置を高いマイクロ波電力で動作させたときにギャ
ップ７６内に電気アークが形成されるのを防ぐことによ
って、インピーダンスマッチングを最適化することがで
きる。
【００５５】最後に、処理すべきガスをサーファトロン
ガイドを通して流すために、示されてはいないが、例え
ば空気蒸留プラントからなるこのガスの供給源に、放電
チューブ１６の自由端７８が連接されている。
ガイドを通して流すために、示されてはいないが、例え
ば空気蒸留プラントからなるこのガスの供給源に、放電
チューブ１６の自由端７８が連接されている。
【００５６】動作中、発生器１４によって生成されたマ
イクロ波放射は、導波管１２によってサーファトロンガ
イド１０へと導かれる。サーファトロンガイド１０は、
進行する電磁表面波を放電チューブ１６内およびそれが
含むガス混合物内で伝搬させるために、入射した放射を
ギャップ７６内に集中させる。表面電磁波の合成された
（ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ）電界は、ガス混合物内で放電
を起こし、維持する。
イクロ波放射は、導波管１２によってサーファトロンガ
イド１０へと導かれる。サーファトロンガイド１０は、
進行する電磁表面波を放電チューブ１６内およびそれが
含むガス混合物内で伝搬させるために、入射した放射を
ギャップ７６内に集中させる。表面電磁波の合成された
（ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ）電界は、ガス混合物内で放電
を起こし、維持する。
【００５７】サーファトロンガイド１０の構造によっ
て、入射波の電界がギャップ７６を通して、放電チュー
ブ１６の軸方向に沿って、プラズマジェニックガスと連
絡することが可能となることに注意されたい。
て、入射波の電界がギャップ７６を通して、放電チュー
ブ１６の軸方向に沿って、プラズマジェニックガスと連
絡することが可能となることに注意されたい。
【００５８】精製すべきガスの中でこのように発生した
プラズマは、柱の形状をしており、その電子密度はギャ
ップから遠ざかるにつれて、既知の関数に従って減少す
る。これらの不純物のほとんどすべてを変えるように、
不純物の粒子の滞在時間を非常に長くするために、放電
チューブ１６内のプラズマの縦方向の寸法を調整する手
段によって、装置を完成していることが好ましい。これ
らの手段は、マイクロ波発生器１４に通常備え付けられ
ているマイクロ波の電力を調整するデバイスからなり、
このデバイスによって、電界が増加する領域の縦方向の
寸法を調整することが可能となり、電力を増加させる
と、知られた仕方でこの領域の長さは増加する。
プラズマは、柱の形状をしており、その電子密度はギャ
ップから遠ざかるにつれて、既知の関数に従って減少す
る。これらの不純物のほとんどすべてを変えるように、
不純物の粒子の滞在時間を非常に長くするために、放電
チューブ１６内のプラズマの縦方向の寸法を調整する手
段によって、装置を完成していることが好ましい。これ
らの手段は、マイクロ波発生器１４に通常備え付けられ
ているマイクロ波の電力を調整するデバイスからなり、
このデバイスによって、電界が増加する領域の縦方向の
寸法を調整することが可能となり、電力を増加させる
と、知られた仕方でこの領域の長さは増加する。
【００５９】また、放電チューブ１６の寸法として、チ
ューブの軸上に中心があり安定した再現性のある方法で
設定することができる１本のプラズマフィラメントが得
られるほどに小さい、例えば外径が８ｍｍで内径が４ｍ
ｍのものが選ばれていることに注意されたい。
ューブの軸上に中心があり安定した再現性のある方法で
設定することができる１本のプラズマフィラメントが得
られるほどに小さい、例えば外径が８ｍｍで内径が４ｍ
ｍのものが選ばれていることに注意されたい。
【００６０】これは、特にキセノン、クリプトンおよび
アルゴンのように熱伝導率が低いガスを用いて、大気圧
下で動作させるときには、直径が十分大きい場合に、チ
ューブの内径を増加させても、プラズマ自体の直径は増
加しない。そのため、チューブの周囲で流れている精製
すべきガスは、次第に減衰する励振を被ることになる。
アルゴンのように熱伝導率が低いガスを用いて、大気圧
下で動作させるときには、直径が十分大きい場合に、チ
ューブの内径を増加させても、プラズマ自体の直径は増
加しない。そのため、チューブの周囲で流れている精製
すべきガスは、次第に減衰する励振を被ることになる。
【００６１】また、不規則な振舞いおよび放電チューブ
の壁に突き刺さる可能性を有して、放電チューブの壁を
損傷する可能性のある複数のプラズマフィラメントがで
きる可能性がある。
の壁に突き刺さる可能性を有して、放電チューブの壁を
損傷する可能性のある複数のプラズマフィラメントがで
きる可能性がある。
【００６２】しかし、許容できる流量を増加させるため
に、それぞれがプラズマを発生させる電界印加電極を有
する、いくつかの小さい径の放電チューブを平行に組み
合わせ、次に、１つの反応性の要素によって全体のガス
の流れを処理することが考えられる。また、プラズマの
媒体中の分子の滞在時間を増加させるために、複数の電
界印加電極を用いて、同じチューブ内で複数の放電を連
続して生成することも可能である。
に、それぞれがプラズマを発生させる電界印加電極を有
する、いくつかの小さい径の放電チューブを平行に組み
合わせ、次に、１つの反応性の要素によって全体のガス
の流れを処理することが考えられる。また、プラズマの
媒体中の分子の滞在時間を増加させるために、複数の電
界印加電極を用いて、同じチューブ内で複数の放電を連
続して生成することも可能である。
【００６３】前述したように、今説明した配置によっ
て、精製すべきプラズマジェニックガスの経路およびこ
のガス内に、数万ケルビンの温度に対応する非常に高い
電子エネルギーの励起のサイトのプラズマを精製するこ
とが可能となる。従って、電子衝突によって、ガスを形
成している原子および分子を励起すること、ならびに、
特に、ＣＦ4 およびＣＨ4 のような不純物の分子を比較
的化学的に安定している状態から反応性の状態へと転化
することが可能となる。その結果、不純物が即座に自然
に凝縮して固体の付着物または粒子（フルオロカーボン
ポリマー、カーボンブラック等）の形態となった後か、
または、後述するように、それらを対応する固体もしく
は液体の反応体と反応させることによって、続いてそれ
らを除去することが可能となる。精製すべきガスの原子
および分子もまた放電内で励起されるが、それらは放電
から出る際に即座に脱励起および／または再結合を経
り、また、それらは、精製すべきガスが次に流れてい
く、固体または液体の反応性の化合物と反応しないこと
が理解される。
て、精製すべきプラズマジェニックガスの経路およびこ
のガス内に、数万ケルビンの温度に対応する非常に高い
電子エネルギーの励起のサイトのプラズマを精製するこ
とが可能となる。従って、電子衝突によって、ガスを形
成している原子および分子を励起すること、ならびに、
特に、ＣＦ4 およびＣＨ4 のような不純物の分子を比較
的化学的に安定している状態から反応性の状態へと転化
することが可能となる。その結果、不純物が即座に自然
に凝縮して固体の付着物または粒子（フルオロカーボン
ポリマー、カーボンブラック等）の形態となった後か、
または、後述するように、それらを対応する固体もしく
は液体の反応体と反応させることによって、続いてそれ
らを除去することが可能となる。精製すべきガスの原子
および分子もまた放電内で励起されるが、それらは放電
から出る際に即座に脱励起および／または再結合を経
り、また、それらは、精製すべきガスが次に流れてい
く、固体または液体の反応性の化合物と反応しないこと
が理解される。
【００６４】この装置によって生成されるプラズマは、
局所的な熱力学的平衡（ＬＴＥ）にはなっていないプラ
ズマである。
局所的な熱力学的平衡（ＬＴＥ）にはなっていないプラ
ズマである。
【００６５】このタイプのプラズマにおいては、媒体中
に存在する電子のみが高エネルギーへと上げられる。イ
オンおよび中性種の温度はかなり低いままであり、確か
にある種については周囲温度にかなり近い。
に存在する電子のみが高エネルギーへと上げられる。イ
オンおよび中性種の温度はかなり低いままであり、確か
にある種については周囲温度にかなり近い。
【００６６】熱力学的平衡にない装置においては、放電
のパラメータを変えることで多数の異なる状態を得るこ
とができる。放電のパラメータとしては、例えば、電磁
界の周波数、放電チューブの直径、吸収されるマイクロ
波の電力密度、および補佐役としてのガスを加えること
で処理すべきガスの組成である。
のパラメータを変えることで多数の異なる状態を得るこ
とができる。放電のパラメータとしては、例えば、電磁
界の周波数、放電チューブの直径、吸収されるマイクロ
波の電力密度、および補佐役としてのガスを加えること
で処理すべきガスの組成である。
【００６７】一方、すべての種が非常に高い同じ温度に
ある局所的に熱力学的平衡（ＬＴＥ）にあるプラズマを
考えると、全体としての反応の釣合いが、特定の化学的
転化プロセスを行う上で常に好適であるわけではなく、
特に、それは放電のパラメータを変えても変更すること
ができない。
ある局所的に熱力学的平衡（ＬＴＥ）にあるプラズマを
考えると、全体としての反応の釣合いが、特定の化学的
転化プロセスを行う上で常に好適であるわけではなく、
特に、それは放電のパラメータを変えても変更すること
ができない。
【００６８】局所的な熱力学的平衡にあるどんなシステ
ムにおいてもそうであるように、転化の最終的な状態
は、本質的に全体のシステムの温度によって決定され
る。
ムにおいてもそうであるように、転化の最終的な状態
は、本質的に全体のシステムの温度によって決定され
る。
【００６９】使用することを好ましい結果に基本的に転
換（ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｓ）することだけでなく、好
ましくない反応の経路がこの場合には好適となることが
あり得る。さらに、媒体の非常に高いエンタルピーがプ
ラントの制約（冷却など）をもたらし、このエンタルピ
ーを保持することはエネルギーの面からして非常にコス
トのかかるものとなる。
換（ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｓ）することだけでなく、好
ましくない反応の経路がこの場合には好適となることが
あり得る。さらに、媒体の非常に高いエンタルピーがプ
ラントの制約（冷却など）をもたらし、このエンタルピ
ーを保持することはエネルギーの面からして非常にコス
トのかかるものとなる。
【００７０】従って、局所的な熱力学的平衡にないこの
装置において生成された放電は、より強力に効果的であ
り、かつ思い描く分子の転化を行う上でより最適な動作
条件を見つける可能性を示すことが想像される。
装置において生成された放電は、より強力に効果的であ
り、かつ思い描く分子の転化を行う上でより最適な動作
条件を見つける可能性を示すことが想像される。
【００７１】また、放電チューブ１６内のプラズマの長
さを調整することによって、分子および不純物を反応性
種に転化する上で必要なそれらの滞在時間を、最終の処
理における不純物の残留濃度をあらかじめ固定したレベ
ルにするのにちょうど十分な値に調整することが可能で
あり、その結果、システムの電気的な消費を最小限にす
る。
さを調整することによって、分子および不純物を反応性
種に転化する上で必要なそれらの滞在時間を、最終の処
理における不純物の残留濃度をあらかじめ固定したレベ
ルにするのにちょうど十分な値に調整することが可能で
あり、その結果、システムの電気的な消費を最小限にす
る。
【００７２】前述したように、連接領域から熱を除去す
るために、冷却ユニット３８が放電チューブ１６とライ
ン２０の間に挿入されている。これは、クリプトンの場
合に、非常に激しく発生する熱が、誘電体のチューブ内
ではなく、それがライン２０と連接するすぐ後で、放電
の数１０ｃｍ下流側に位置する領域において、観察され
るためである。この現象は、放電チューブ内のガスが高
速度であるために（高い流量および小さい直径）、クリ
プトンの準安定エネルギー状態が遅延して脱励起するこ
とによって説明することができる。
るために、冷却ユニット３８が放電チューブ１６とライ
ン２０の間に挿入されている。これは、クリプトンの場
合に、非常に激しく発生する熱が、誘電体のチューブ内
ではなく、それがライン２０と連接するすぐ後で、放電
の数１０ｃｍ下流側に位置する領域において、観察され
るためである。この現象は、放電チューブ内のガスが高
速度であるために（高い流量および小さい直径）、クリ
プトンの準安定エネルギー状態が遅延して脱励起するこ
とによって説明することができる。
【００７３】また、脱励起が、シリカチューブと比べ
て、金属またはポリマーからなるライン内で優先的に起
こることも可能である。
て、金属またはポリマーからなるライン内で優先的に起
こることも可能である。
【００７４】冷却手段がないと、ライン２０は、例えそ
れがステンレス鋼からできていても、その保全性（ｉｎ
ｔｅｇｒｉｔｙ）を保守することと相溶れない温度に急
速に達する（金属は、数分の動作の後に赤熱する）。従
って、装置には、放電チューブの出口側に、銅およびス
テンレス鋼のコイルからなる熱交換器が含まれている。
このコイルの中を、処理すべきガスの流れが流れ、前記
コイルは水が循環する鋼のエンクロージャーの中に収容
されている。熱交換器は、ラインの出口側におけるライ
ンの温度が、定常状態で動作中に十分に中程度のままで
ある、典型的には１００℃を下回るように、設計されて
いる。
れがステンレス鋼からできていても、その保全性（ｉｎ
ｔｅｇｒｉｔｙ）を保守することと相溶れない温度に急
速に達する（金属は、数分の動作の後に赤熱する）。従
って、装置には、放電チューブの出口側に、銅およびス
テンレス鋼のコイルからなる熱交換器が含まれている。
このコイルの中を、処理すべきガスの流れが流れ、前記
コイルは水が循環する鋼のエンクロージャーの中に収容
されている。熱交換器は、ラインの出口側におけるライ
ンの温度が、定常状態で動作中に十分に中程度のままで
ある、典型的には１００℃を下回るように、設計されて
いる。
【００７５】また、放電チューブと熱交換器の間に可動
の接続を設けるには、ポリマー材料（テフロンR ）から
なる封止用フェルールを用いることが必要であるが、ポ
リマー材料の昇温は絶対に抑えなければならない。この
ため、水を循環してコネクターを冷却する冷却カートリ
ッジも設けられている。このことについて、詳細に説明
する。
の接続を設けるには、ポリマー材料（テフロンR ）から
なる封止用フェルールを用いることが必要であるが、ポ
リマー材料の昇温は絶対に抑えなければならない。この
ため、水を循環してコネクターを冷却する冷却カートリ
ッジも設けられている。このことについて、詳細に説明
する。
【００７６】図３を参照して、冷却カートリッジにはケ
ーシング８０が含まれていることが分かる。ケーシング
８０は続いてチャンバー８１の範囲を定め、その一端に
ケーシング８０を放電チューブ１６に固定するコネクタ
ー８２を、他端には放電チューブ１６をライン２０に接
合するフランジ８４を備えている。
ーシング８０が含まれていることが分かる。ケーシング
８０は続いてチャンバー８１の範囲を定め、その一端に
ケーシング８０を放電チューブ１６に固定するコネクタ
ー８２を、他端には放電チューブ１６をライン２０に接
合するフランジ８４を備えている。
【００７７】また、カートリッジ３８は、水をチャンバ
ー８１内に入れるパイプ８６、および水出口パイプ８８
を備えている。
ー８１内に入れるパイプ８６、および水出口パイプ８８
を備えている。
【００７８】動作中、放電チューブ１６を通って流れる
ガスにより、チャンバー８１内に存在する水によって熱
が交換される。その結果、コネクターの（テフロンR ）
フェルール８９の保全性を可能にしている。長時間に渡
る連続動作においては、ライン２０は、（テフロンR ）
ＰＦＡ（ペルフルオロアルコキシ樹脂）のような、腐食
性媒体に対して耐性が高いポリマーよりも、ステンレス
鋼３１６Ｌから形成する方が好ましいことに注意された
い。これは、酸種の濃度が低いために比較的腐食が遅い
金属のラインを時々取替える方が、ポリマーの加熱によ
って生ずる事変の危険を冒すよりも、より満足できるも
のであるように思われるからである。
ガスにより、チャンバー８１内に存在する水によって熱
が交換される。その結果、コネクターの（テフロンR ）
フェルール８９の保全性を可能にしている。長時間に渡
る連続動作においては、ライン２０は、（テフロンR ）
ＰＦＡ（ペルフルオロアルコキシ樹脂）のような、腐食
性媒体に対して耐性が高いポリマーよりも、ステンレス
鋼３１６Ｌから形成する方が好ましいことに注意された
い。これは、酸種の濃度が低いために比較的腐食が遅い
金属のラインを時々取替える方が、ポリマーの加熱によ
って生ずる事変の危険を冒すよりも、より満足できるも
のであるように思われるからである。
【００７９】
【実施例】図４および図５を参照して、実験事実を示
す。図４および図５は、それぞれ、放電がないとき、お
よび放電があるときに、クリプトンが装置を出るときの
クリプトンの波数の関数としての赤外吸光度スペクトル
を示す。これらの結果は、分析セル３４および３６を用
いて得られている。
す。図４および図５は、それぞれ、放電がないとき、お
よび放電があるときに、クリプトンが装置を出るときの
クリプトンの波数の関数としての赤外吸光度スペクトル
を示す。これらの結果は、分析セル３４および３６を用
いて得られている。
【００８０】これらセル３４および３６において行う分
析は、特に、回路の内壁またはソーダ石灰の床での吸着
／脱離プロセスから生じ得るどんな過渡的な現象も、考
慮に入れてしまうことを回避するように、装置の安定し
た動作状況が確立した後においてのみ行う。
析は、特に、回路の内壁またはソーダ石灰の床での吸着
／脱離プロセスから生じ得るどんな過渡的な現象も、考
慮に入れてしまうことを回避するように、装置の安定し
た動作状況が確立した後においてのみ行う。
【００８１】この安定化フェーズの間、セルを孤立させ
て、ガスを対応するバイパスの枝管を通して流す。ガス
からサンプルを抜取るために、バルブを開閉する順序を
全く同様に再現し、そしてセル内の圧力が常に一定であ
ることを確認する。
て、ガスを対応するバイパスの枝管を通して流す。ガス
からサンプルを抜取るために、バルブを開閉する順序を
全く同様に再現し、そしてセル内の圧力が常に一定であ
ることを確認する。
【００８２】純粋な窒素によってパージしたセルを用い
て、基準となるスペクトルを記録する。ガス試料の正味
の透過Ｔは、この基準スペクトルで割ることによって得
られる。基準スペクトルは、分光計のオプチックス、ソ
ースの放射スペクトルおよび検出器の応答（これらは２
つとも、時間が経つにつれてドリフトしがちである）か
らの寄与を統合したものである。
て、基準となるスペクトルを記録する。ガス試料の正味
の透過Ｔは、この基準スペクトルで割ることによって得
られる。基準スペクトルは、分光計のオプチックス、ソ
ースの放射スペクトルおよび検出器の応答（これらは２
つとも、時間が経つにつれてドリフトしがちである）か
らの寄与を統合したものである。
【００８３】吸光度は、ベールランバートの法則を用い
て、Ａ＝ｌｏｇ（１／Ｔ）の関係式より計算する。
て、Ａ＝ｌｏｇ（１／Ｔ）の関係式より計算する。
【００８４】それぞれのスペクトルが既知の生成物と対
応している、メモリーの中に記録した基準スペクトルと
比較することによって、生成物を確認する。
応している、メモリーの中に記録した基準スペクトルと
比較することによって、生成物を確認する。
【００８５】このようにして確認した化合物を定量化す
るために、ピークの下の領域は単位体積あたりの振動結
合の数に比例するということを前提にして、較正サンプ
ルを用いる。
るために、ピークの下の領域は単位体積あたりの振動結
合の数に比例するということを前提にして、較正サンプ
ルを用いる。
【００８６】まず第１に図４を参照する。クリプトン分
析によって、ＣＦ4 およびＣＨ4 にそれぞれ対応する１
２８３ｃｍ-1および３０１７ｃｍ-1のピークが示されて
いることが分かる。これらのピークは、精製すべきクリ
プトンの最初の濃度である、１７２ｐｐｍのＣＦ4 およ
び３３５ｐｐｍのＣＨ4 に対応している。
析によって、ＣＦ4 およびＣＨ4 にそれぞれ対応する１
２８３ｃｍ-1および３０１７ｃｍ-1のピークが示されて
いることが分かる。これらのピークは、精製すべきクリ
プトンの最初の濃度である、１７２ｐｐｍのＣＦ4 およ
び３３５ｐｐｍのＣＨ4 に対応している。
【００８７】また、分光計のコンパートメント内に残留
する大気のＣＯ2 のピーク特性が２３８０ｃｍ-1で観察
されるだけでなく、Ｈ2 Ｏのピーク特性が１５００ｃｍ
-1の領域、および３５００ｃｍ-1を上回る波数において
観察される。
する大気のＣＯ2 のピーク特性が２３８０ｃｍ-1で観察
されるだけでなく、Ｈ2 Ｏのピーク特性が１５００ｃｍ
-1の領域、および３５００ｃｍ-1を上回る波数において
観察される。
【００８８】また、精製すべきガスには、その他の不純
物は測定可能な濃度では全く含まれていないことに注意
されたい。
物は測定可能な濃度では全く含まれていないことに注意
されたい。
【００８９】次に、図５を参照する。この図において、
クリプトンが放電を出るときのそれの吸光度スペクトル
（曲線Ｉ）、および装置を出るときのそれの吸光度スペ
クトル（曲線ＩＩ）が示されている。
クリプトンが放電を出るときのそれの吸光度スペクトル
（曲線Ｉ）、および装置を出るときのそれの吸光度スペ
クトル（曲線ＩＩ）が示されている。
【００９０】上述したように、精製すべきガス流出物
は、２０標準ｌ／分（ｓｌｍ）、すなわち１．２ｍ3 ／
時の流量のクリプトン、および１５００Ｗの入射マイク
ロ波電力からなる。
は、２０標準ｌ／分（ｓｌｍ）、すなわち１．２ｍ3 ／
時の流量のクリプトン、および１５００Ｗの入射マイク
ロ波電力からなる。
【００９１】ＣＦ4 を反応性種に転化するプロセスを実
行することを改善するために、クリプトンが誘電体のチ
ューブ１６を通って流れる前に、クリプトンに酸素を加
える。
行することを改善するために、クリプトンが誘電体のチ
ューブ１６を通って流れる前に、クリプトンに酸素を加
える。
【００９２】しかし、クリプトン中で発生するこのよう
な表面波プラズマ内での許容し得る酸素濃度は、他のガ
ス中で発生するプラズマと比べて非常に限られている。
より特に、入射ガス中に存在するＣＦ4 のそれとほぼ同
じオーダーの大きさの酸素濃度を上回ると、プラズマ
は、色が急激に変化し、不安定になり、そしてマルチフ
ィラメント（ｍｕｌｔｉｆｉｌａｍｅｎｔａｒｙ）にな
る。当該条件においては、最大の酸素流量は、２０標準
ｃｍ3 ／分に固定することが好ましい。
な表面波プラズマ内での許容し得る酸素濃度は、他のガ
ス中で発生するプラズマと比べて非常に限られている。
より特に、入射ガス中に存在するＣＦ4 のそれとほぼ同
じオーダーの大きさの酸素濃度を上回ると、プラズマ
は、色が急激に変化し、不安定になり、そしてマルチフ
ィラメント（ｍｕｌｔｉｆｉｌａｍｅｎｔａｒｙ）にな
る。当該条件においては、最大の酸素流量は、２０標準
ｃｍ3 ／分に固定することが好ましい。
【００９３】ギャップ７６の長さに作用することによっ
て、サルファルトンガイド１０のインピーダンスチュー
ニングを、同軸チューニングプランジャー４６の位置、
および導波管プランジャー５０の位置に、あらかじめ調
整しておく。
て、サルファルトンガイド１０のインピーダンスチュー
ニングを、同軸チューニングプランジャー４６の位置、
および導波管プランジャー５０の位置に、あらかじめ調
整しておく。
【００９４】後者の２つの調整、すなわちチューニング
プランジャー４６の調整、および導波管プランジャー５
０の調整のみが、プラズマを起こして、操作ロッド５３
および５４を用いてリアルタイムで行えることに注意さ
れたい。
プランジャー４６の調整、および導波管プランジャー５
０の調整のみが、プラズマを起こして、操作ロッド５３
および５４を用いてリアルタイムで行えることに注意さ
れたい。
【００９５】また、ギャップ７６は逐次近似によっての
み調整することができ、安全基準と相溶れない漏れ放射
に作業者をさらさないために、プラズマを起こすことな
く修正する。
み調整することができ、安全基準と相溶れない漏れ放射
に作業者をさらさないために、プラズマを起こすことな
く修正する。
【００９６】システムをチューニングして、わずか数ワ
ットの、すなわち、入射電力の１％を下回る反射電力を
得る。
ットの、すなわち、入射電力の１％を下回る反射電力を
得る。
【００９７】放電を安定させて、冷却カートリッジ３８
の上流側で分析することによって、縦軸の目盛りが１０
倍大きくなり、放電中の反応によって形成される生成物
のピーク特性が現れているにも拘らず、それぞれ１２８
３ｃｍ-1および３０１７ｃｍ-1のＣＦ4 、ＣＨ4 のピー
ク特性の高さがかなり減少することが示される（曲線
Ｉ）。生成物は、一方で、ＨＦ、ＣＯＦ2 、ＳｉＦ4 お
よびＨＣＮのような酸種、他方で、ＣＯおよびＣ2 Ｈ2
からなる。
の上流側で分析することによって、縦軸の目盛りが１０
倍大きくなり、放電中の反応によって形成される生成物
のピーク特性が現れているにも拘らず、それぞれ１２８
３ｃｍ-1および３０１７ｃｍ-1のＣＦ4 、ＣＨ4 のピー
ク特性の高さがかなり減少することが示される（曲線
Ｉ）。生成物は、一方で、ＨＦ、ＣＯＦ2 、ＳｉＦ4 お
よびＨＣＮのような酸種、他方で、ＣＯおよびＣ2 Ｈ2
からなる。
【００９８】曲線ＩＩによって、シリカゲルカートリッ
ジの下流側で酸種がもはや検出できないことが示され
る。
ジの下流側で酸種がもはや検出できないことが示され
る。
【００９９】ＣＦ4 およびＣＨ4 の較正混合物から得た
フーリエ変換赤外分光測定シグナルと比較することによ
って、装置を出ていくクリプトン中の不純物を定量的に
評価することで、ＣＦ4 の場合に０．３ｐｐｍｖの、Ｃ
Ｈ4 の場合に３ｐｐｍｖの残留濃度が示されている。従
って、不純物の、特にＣＦ4 の濃度がかなり低下するこ
とが観察されており、これは規制の規格限界を下回って
いる。
フーリエ変換赤外分光測定シグナルと比較することによ
って、装置を出ていくクリプトン中の不純物を定量的に
評価することで、ＣＦ4 の場合に０．３ｐｐｍｖの、Ｃ
Ｈ4 の場合に３ｐｐｍｖの残留濃度が示されている。従
って、不純物の、特にＣＦ4 の濃度がかなり低下するこ
とが観察されており、これは規制の規格限界を下回って
いる。
【０１００】メタンに関しては、通常の技術を用いて残
留濃度をさらに低下させることが可能であろう。これ
は、放電チューブ内のわずかな付着も避けるために、通
常の方法でＣＨ4 を分解することが可能な「デオクソ
（ｄｅｏｘｏ）」タイプの熱処理技術を用いる追加の工
程（この工程は装置の上流側に配置する）か、そうでな
ければ、メタンを処理するための酸素のより高い流量で
の動作が可能な追加のプラズマ処理工程を加えることに
よる。次に、残留ＣＯ2 を除去する脱炭酸ユニットをさ
らに備えることが必要であろう。
留濃度をさらに低下させることが可能であろう。これ
は、放電チューブ内のわずかな付着も避けるために、通
常の方法でＣＨ4 を分解することが可能な「デオクソ
（ｄｅｏｘｏ）」タイプの熱処理技術を用いる追加の工
程（この工程は装置の上流側に配置する）か、そうでな
ければ、メタンを処理するための酸素のより高い流量で
の動作が可能な追加のプラズマ処理工程を加えることに
よる。次に、残留ＣＯ2 を除去する脱炭酸ユニットをさ
らに備えることが必要であろう。
【０１０１】また、精製したガス中の残留ＣＯ濃度は、
平均の法定暴露（ｅｘｐｏｓｕｒｅ）値、すなわち５０
ｐｐｍｖのオーダーであることに注意されたい。しか
し、それを大気中へと放出するために、次に低温（ｃｒ
ｙｏｇｅｎｉｃ）蒸留工程を行うことによって、精製し
たガスからそれを容易に抽出することが可能である。
平均の法定暴露（ｅｘｐｏｓｕｒｅ）値、すなわち５０
ｐｐｍｖのオーダーであることに注意されたい。しか
し、それを大気中へと放出するために、次に低温（ｃｒ
ｙｏｇｅｎｉｃ）蒸留工程を行うことによって、精製し
たガスからそれを容易に抽出することが可能である。
【０１０２】また、Ｃ2 Ｈ2 、ＣＯ2 の両方とも、モレ
キュラーシーブ上に吸着させることで非常に容易に除去
することができる。
キュラーシーブ上に吸着させることで非常に容易に除去
することができる。
【０１０３】図１で説明した模範的な態様においては、
ガス脱水ユニットはシリカゲルからなっている。しか
し、このゲルを例えば「１３Ｘ」タイプのモレキュラー
シーブと置き換えることができる。また、固体の炭素含
有粒子が装置の出口側に現れないように、粒状のフィル
ターをシーブの下流側に配置することもできる。
ガス脱水ユニットはシリカゲルからなっている。しか
し、このゲルを例えば「１３Ｘ」タイプのモレキュラー
シーブと置き換えることができる。また、固体の炭素含
有粒子が装置の出口側に現れないように、粒状のフィル
ターをシーブの下流側に配置することもできる。
【０１０４】また、装置はソーダ石灰の上流側に配置し
た通常のタイプの加湿器によって完成できることが好ま
しい。これは、精製すべきガスが連続動作で流れるとい
うことの効果のためにソーダ石灰を徐々に乾燥するとい
うことによる効率の損失、および、流れているガスが蒸
気を含むようにこのガスを水と接触させるということに
よる効率の損失を避けるためである。
た通常のタイプの加湿器によって完成できることが好ま
しい。これは、精製すべきガスが連続動作で流れるとい
うことの効果のためにソーダ石灰を徐々に乾燥するとい
うことによる効率の損失、および、流れているガスが蒸
気を含むようにこのガスを水と接触させるということに
よる効率の損失を避けるためである。
【０１０５】また、今述べた説明はクリプトンおよびキ
セノンの精製に適用されるが、もちろん上述した精製プ
ロセスはどんなタイプのプラズマジェニックガスにも、
特にアルゴンにも適用され、また一般にＡｒ、Ｎｅ、Ｎ
ｅ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｈｅ、Ｏ2、ＣＯ2 、およびＨ2 のよ
うなガスの精製にも適用される。
セノンの精製に適用されるが、もちろん上述した精製プ
ロセスはどんなタイプのプラズマジェニックガスにも、
特にアルゴンにも適用され、また一般にＡｒ、Ｎｅ、Ｎ
ｅ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｈｅ、Ｏ2、ＣＯ2 、およびＨ2 のよ
うなガスの精製にも適用される。
【０１０６】しかし、本発明によってクリプトンを特に
効果的に精製することができる。このガスは、比較的長
い滞在時間、および比較的冷たい（ｃｏｌｄ）原子を有
するプラズマを発生させることができる。
効果的に精製することができる。このガスは、比較的長
い滞在時間、および比較的冷たい（ｃｏｌｄ）原子を有
するプラズマを発生させることができる。
【０１０７】また、上述した不純物は主にＣＦ4 および
ＣＨ4 からなるが、もちろん本発明はその他の不純物を
含むガス、特にその他の過フッ素化されたガスまたはガ
ス状のヒドロフルオロカーボンを精製することにも適用
される。
ＣＨ4 からなるが、もちろん本発明はその他の不純物を
含むガス、特にその他の過フッ素化されたガスまたはガ
ス状のヒドロフルオロカーボンを精製することにも適用
される。
【０１０８】最後に、本発明の上述の説明において、プ
ラズマはサルファルトンガイドを用いて生成している。
変形の態様として、装置に他の高周波プラズマ生成デバ
イスを備えることも可能である。例えば、表面波に関す
るロボックス（ｒｏ−ｂｏｘ）もしくは「サルファガイ
ド（ｓｕｒｆａｇｕｉｄｅ）」、または場合により既知
のタイプの共振空洞デバイス、そうでなければ、誘電体
のチューブの周囲をぐるりと回る梯子、スパイラルまた
はヘリックス構造などの、やはり既知である電界を伝搬
する導電構造の１つである。
ラズマはサルファルトンガイドを用いて生成している。
変形の態様として、装置に他の高周波プラズマ生成デバ
イスを備えることも可能である。例えば、表面波に関す
るロボックス（ｒｏ−ｂｏｘ）もしくは「サルファガイ
ド（ｓｕｒｆａｇｕｉｄｅ）」、または場合により既知
のタイプの共振空洞デバイス、そうでなければ、誘電体
のチューブの周囲をぐるりと回る梯子、スパイラルまた
はヘリックス構造などの、やはり既知である電界を伝搬
する導電構造の１つである。
【０１０９】この最後の態様において、ここでは進行す
る波は表面波ではないが、所望の長さのプラズマを得る
ために、プラズマが放電チューブに沿って十分な長さに
渡って広がるように、プラズマ生成デバイスを適切な大
きさに作ることによってプラズマの縦方向の寸法を調整
する。
る波は表面波ではないが、所望の長さのプラズマを得る
ために、プラズマが放電チューブに沿って十分な長さに
渡って広がるように、プラズマ生成デバイスを適切な大
きさに作ることによってプラズマの縦方向の寸法を調整
する。
【０１１０】上述した本発明の説明を、クリプトンもし
くはキセノン、またはこれらの混合物の精製に適用し
た。
くはキセノン、またはこれらの混合物の精製に適用し
た。
【０１１１】もちろん、前述したように、本発明はその
他のプラズマジェニックガスの処理にも、特に窒素の処
理にも適用される。窒素は、アルゴンのような他のガス
よりも実質的により高い温度に、プラズマが達するガス
である。
他のプラズマジェニックガスの処理にも、特に窒素の処
理にも適用される。窒素は、アルゴンのような他のガス
よりも実質的により高い温度に、プラズマが達するガス
である。
【０１１２】この場合、誘電体チューブおよびスリーブ
１９の外側のシリンダー６６によって範囲が定められて
いるチャンバー６８を通って流れる冷媒は、通常、油圧
回路で使用される、ケベックにあるルブリ・デルタ・イ
ンク（Ｌｕｂｒｉ Ｄｅｌｔａ Ｉｎｃ．）社から販売
されているイソパラフィン（ｉｓｏｐａｒａｆｆｉｎｉ
ｃ）アルファ−オレフィンポリマー（ＡＯＰ）からなる
ことが好ましい。
１９の外側のシリンダー６６によって範囲が定められて
いるチャンバー６８を通って流れる冷媒は、通常、油圧
回路で使用される、ケベックにあるルブリ・デルタ・イ
ンク（Ｌｕｂｒｉ Ｄｅｌｔａ Ｉｎｃ．）社から販売
されているイソパラフィン（ｉｓｏｐａｒａｆｆｉｎｉ
ｃ）アルファ−オレフィンポリマー（ＡＯＰ）からなる
ことが好ましい。
【０１１３】通常、窒素中の表面波の放電における半径
方向の収縮は、アルゴン、クリプトンまたはキセノンの
プラズマよりも小さく、また、発光領域は放電チューブ
の断面全体に渡って、半径方向に非局在化している。
方向の収縮は、アルゴン、クリプトンまたはキセノンの
プラズマよりも小さく、また、発光領域は放電チューブ
の断面全体に渡って、半径方向に非局在化している。
【０１１４】チューブの内壁の近くのプラズマ密度を最
小化するためには、窒素中でプラズマを発生させる場合
に３つのパラメータを決定しなければならない。すなわ
ち、放電チューブの内径、励振器を構成する壁の中に作
られるチューブを通すための２つのオリフィスの直径、
入射波を集中させる領域７６の近くで励振器の壁を薄く
する量である。
小化するためには、窒素中でプラズマを発生させる場合
に３つのパラメータを決定しなければならない。すなわ
ち、放電チューブの内径、励振器を構成する壁の中に作
られるチューブを通すための２つのオリフィスの直径、
入射波を集中させる領域７６の近くで励振器の壁を薄く
する量である。
【０１１５】従って、例えば、クリプトンまたはキセノ
ンの場合には放電チューブの内径を４ｍｍに等しく選ぶ
が、窒素中でプラズマを発生させる場合には、処理すべ
き不純物を転化する効率をそれほど低下させることな
く、放電内での所定の滞在時間に対する精製すべきガス
の総流量を増加できるように、チューブ１６の内径を１
４ｍｍに等しい値にまで増加させ、また、同時にチュー
ブの内壁の近くのプラズマ密度を最小化する。
ンの場合には放電チューブの内径を４ｍｍに等しく選ぶ
が、窒素中でプラズマを発生させる場合には、処理すべ
き不純物を転化する効率をそれほど低下させることな
く、放電内での所定の滞在時間に対する精製すべきガス
の総流量を増加できるように、チューブ１６の内径を１
４ｍｍに等しい値にまで増加させ、また、同時にチュー
ブの内壁の近くのプラズマ密度を最小化する。
【０１１６】しかし、ある直径を越えると、不純物を分
解する効率は低下する。これは、特に放電の密度が低下
するためである。従って、１０ｍｍに等しい内径を選ぶ
ことが好ましい。
解する効率は低下する。これは、特に放電の密度が低下
するためである。従って、１０ｍｍに等しい内径を選ぶ
ことが好ましい。
【０１１７】また、プラズマジェニックガスとして窒素
を使用する場合にエネルギー効率が低下しないように、
入射波を集中させる領域７６の近くの、励振器の壁の中
に作られる放電チューブ１６を通すためのオリフィス
を、内径が１０ｍｍで厚みが０．５または１ｍｍの放電
チューブ１６を使用する場合には、約１３ｍｍに等しく
なるように選ぶ。励振器１０の壁の中の最初と反対側に
設ける、スリーブ１９およびチューブ１６を通すための
もう１つのオリフィスは、外径が１６ないし１８ｍｍの
スリーブ１９のときには、約２２ｍｍに等しい直径を有
する。
を使用する場合にエネルギー効率が低下しないように、
入射波を集中させる領域７６の近くの、励振器の壁の中
に作られる放電チューブ１６を通すためのオリフィス
を、内径が１０ｍｍで厚みが０．５または１ｍｍの放電
チューブ１６を使用する場合には、約１３ｍｍに等しく
なるように選ぶ。励振器１０の壁の中の最初と反対側に
設ける、スリーブ１９およびチューブ１６を通すための
もう１つのオリフィスは、外径が１６ないし１８ｍｍの
スリーブ１９のときには、約２２ｍｍに等しい直径を有
する。
【０１１８】最後に、上述した模範的な態様において、
表面波の励振を妨害しないように導波管４０の外壁から
材料を除去することによって、ギャップ７６に近いサル
ファルトンガイド１０の壁の断面を薄くすることに注意
されたい。
表面波の励振を妨害しないように導波管４０の外壁から
材料を除去することによって、ギャップ７６に近いサル
ファルトンガイド１０の壁の断面を薄くすることに注意
されたい。
【０１１９】変形の態様として、印加電極を修理する作
業を容易にするために、ギャップ内でアークが発生する
なら、励振器の壁の薄くした部分を、調整リムを備え、
励振器の残りの壁に溶接した丸い付加的な片の形態で与
えることも可能である。
業を容易にするために、ギャップ内でアークが発生する
なら、励振器の壁の薄くした部分を、調整リムを備え、
励振器の残りの壁に溶接した丸い付加的な片の形態で与
えることも可能である。
【図１】電界印加電極がサーファトロンガイドタイプの
表面波励振器である場合の、本発明に係るガス精製装置
の概略図。
表面波励振器である場合の、本発明に係るガス精製装置
の概略図。
【図２】プラズマ励振器を示す、図１の装置の処理反応
器の縦方向の部分図。
器の縦方向の部分図。
【図３】誘電体チューブとその他の処理回路との間の接
続を示す、図１の装置の一部分の詳細図
続を示す、図１の装置の一部分の詳細図
【図４】プラズマのない状態で図１の装置を出るクリプ
トンの赤外スペクトル
トンの赤外スペクトル
【図５】プラズマによって処理されソーダ石灰そしてシ
リカゲルを通過した後に、誘電体チューブを出るクリプ
トンの赤外スペクトル。
リカゲルを通過した後に、誘電体チューブを出るクリプ
トンの赤外スペクトル。
１０…表面波励振器 １２…導波管 １４…マイクロ波発生器 １６…放電チューブ １９…スリーブ ２０…ライン ２２…処理ユニット ２４…ガス脱水ユニット ３８…冷却カートリッジ ４６…チューニングプランジャー ５０…導波管プランジャー ５２…スライディングワッシャー ７２、７６…ギャップ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジャン − クラウド・パラン フランス国、92380 ガルシェ、ブールバ ール・レモン・ポワンカレ 38−40 (72)発明者 フランシス・ブリセルブー フランス国、78320 ル・メスニル・サ ン・ドゥニ、アレ・ダングーロワ ４ (72)発明者 ミシェル・モワザン カナダ国、エイチ２ブイ・２ゼット１、キ ューシー、ウットルモン、アブニュ・ベロ イユ 101
Claims (23)
- 【請求項１】 精製すべきガスを中空の誘電体のチュー
ブを通して流し、 反応性の化合物を形成するためにガス中の不純物を解離
する目的で、前記誘電体のチューブ内を進行し、局所的
な熱力学的平衡にない大気圧のプラズマをガス中で生成
するのに好適な進行する電磁波によって、前記ガス中に
電界を生成し、 形成された前記反応性化合物を精製すべきガスから除去
する目的で、前記反応性化合物を対応する反応性の要素
と反応させる各工程を含むことを特徴とするガスの精製
方法。 - 【請求項２】 電磁波が、サーファトロンガイドタイプ
の表面波励振器によって形成した表面波であることを特
徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 前記電界を誘電体のチューブの領域内で
形成し、さらに前記プラズマの長さを調整するために前
記領域の縦方向の寸法を調整する工程を含むことを特徴
とする請求項１または２記載の方法。 - 【請求項４】 前記精製すべきガスを誘電体のチューブ
を通して流す工程の前に、酸素を前記ガスに加えること
を特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項記載の方
法。 - 【請求項５】 反応性ガス化合物を反応させる前記工程
が、反応性ガス化合物をアルカリ性の要素、特にソーダ
石灰またはアルカリ性の水溶液と反応させることからな
ることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項記
載の方法。 - 【請求項６】 反応性化合物を対応する反応性の要素と
反応させる工程の後に、ガスを脱水させる工程をさらに
含むことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項
記載の方法。 - 【請求項７】 前記ガスがクリプトンまたはキセノンか
らなることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１
項記載の方法。 - 【請求項８】 前記ガス中の不純物がメタンおよび過フ
ッ素化されたガス、特にテトラフルオロメタンから選ば
れることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項
記載の方法。 - 【請求項９】 請求項１ないし８のいずれか１項記載の
精製方法を実施するためのガスを精製する装置であっ
て、 導波管と組み合わされた少なくとも１つの高周波の進行
波励振器を含み、 前記導波管は、少なくとも１つの前記波励振器によって
生成された進行する波を少なくとも１つの中空の誘電体
のチューブへ導くのに好適であり、 前記誘電体のチューブ内においては、反応性化合物、特
にフッ素化化合物を形成するために前記ガス中の不純物
を解離する目的で、精製する前記ガスの分子をイオン化
し励起する大気圧のプラズマをそこで形成するために、
前記ガスを流しており、 また、対応する中空の誘電体のチューブの出口側に配置
された前記反応性化合物を処理するための少なくとも１
つのユニットを含むことを特徴とする装置。 - 【請求項１０】 それぞれの励振器が、表面波励振器か
らなり、また対応する誘電体のチューブが内部に取付け
られた導電材料からなる円筒形スリーブ、および前記チ
ューブと同軸の電界を形成するために、前記励振器と前
記スリーブの自由端との間にある空間内に入射波を集中
させる領域を含むことを特徴とする請求項９記載の装
置。 - 【請求項１１】 前記スリーブが、その内部に前記誘電
体チューブが配置される内シリンダー、および液体の冷
媒が供給される冷却チャンバーの範囲を前記内シリンダ
ーとともに定める外シリンダーを含むことを特徴とする
請求項１０記載の装置。 - 【請求項１２】 前記スリーブと前記誘電体のチューブ
が円筒形の空間によって分離されており、また前記空間
にガスの冷媒を供給する手段を含むことを特徴とする請
求項１０または１１記載の装置。 - 【請求項１３】 内部でプラズマが生成される前記精製
すべきガスが窒素からなっており、放電チューブの内径
が１４ｍｍ以内、好ましくは約１０ｍｍであることを特
徴とする請求項１０ないし１２のいずれか１項記載の装
置。 - 【請求項１４】 入射波を集中させる領域に近い励振器
の壁が、１０ｍｍの内径を有するチューブに対して約１
３ｍｍの直径を有する放電チューブの通路用のオリフィ
ス、および約２２ｍｍの直径を有するチューブおよびス
リーブの通路用の第２のオリフィスを含むことを特徴と
する請求項１３記載の装置。 - 【請求項１５】 前記誘電体のチューブがシリカからな
ることを特徴とする請求項９ないし１４のいずれか１項
記載の装置。 - 【請求項１６】 それぞれの表面波励振器が、４分の１
波トラップを形成するプランジャーを含むインピーダン
ス調整手段を備えており、このプランジャーは前記スリ
ーブと同軸で、前記励振器内で軸方向に移動できるよう
に取付けられていることを特徴とする請求項１０ないし
１５のいずれか１項記載の装置。 - 【請求項１７】 中空の誘電体のチューブ内で生成され
たプラズマの縦方向の寸法を調整する手段をさらに含む
ことを特徴とする請求項９ないし１６のいずれか１項記
載の装置。 - 【請求項１８】 それぞれの励振器の壁が、入射波を集
中させる領域の近くで薄くなっていることを特徴とする
請求項９ないし１７のいずれか１項記載の装置。 - 【請求項１９】 それぞれの励振器の壁の薄くなってい
る部分が、前記壁の残りに溶接された付加された片から
なることを特徴とする請求項１８記載の装置。 - 【請求項２０】 前記反応性化合物を処理する前記少な
くとも１つのユニットが、それぞれソーダ石灰のカート
リッジからなることを特徴とする請求項９ないし１９の
いずれか１項記載の装置。 - 【請求項２１】 ソーダ石灰カートリッジの上流側に配
置された給湿器を含むことを特徴とする請求項２０記載
の装置。 - 【請求項２２】 精製すべき前記ガスを脱水させるユニ
ットをさらに含み、このユニットは前記反応性化合物を
処理する前記ユニットの下流側に配置されていることを
特徴とする請求項９ないし２１のいずれか１項記載の装
置。 - 【請求項２３】 前記表面波励振器が、それぞれサーフ
ァトロンガイドタイプの励振器からなることを特徴とす
る請求項１０ないし２２のいずれか１項記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9615370A FR2757082B1 (fr) | 1996-12-13 | 1996-12-13 | Procede d'epuration d'un gaz plasmagene et installation pour la mise en oeuvre d'un tel procede |
| FR9615370 | 1996-12-13 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10277354A true JPH10277354A (ja) | 1998-10-20 |
Family
ID=9498666
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9343475A Pending JPH10277354A (ja) | 1996-12-13 | 1997-12-12 | ガスの精製方法およびこの方法を実施するための装置 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5993612A (ja) |
| EP (1) | EP0847794A1 (ja) |
| JP (1) | JPH10277354A (ja) |
| KR (1) | KR19980064336A (ja) |
| FR (1) | FR2757082B1 (ja) |
| SG (1) | SG67456A1 (ja) |
| TW (1) | TW436321B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100858396B1 (ko) * | 2000-10-27 | 2008-09-11 | 레르 리키드 쏘시에떼 아노님 뿌르 레드 에렉스뿔라따시옹 데 프로세데 조르즈 클로드 | 플라즈마에 의한 가스 처리용 장치 |
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-
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- 1996-12-13 FR FR9615370A patent/FR2757082B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
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- 1997-12-04 US US08/985,258 patent/US5993612A/en not_active Expired - Fee Related
- 1997-12-09 EP EP97402973A patent/EP0847794A1/fr not_active Withdrawn
- 1997-12-12 JP JP9343475A patent/JPH10277354A/ja active Pending
- 1997-12-12 SG SG1997004423A patent/SG67456A1/en unknown
- 1997-12-13 KR KR1019970070465A patent/KR19980064336A/ko not_active Application Discontinuation
- 1997-12-13 TW TW086118839A patent/TW436321B/zh not_active IP Right Cessation
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| FR2757082A1 (fr) | 1998-06-19 |
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