JPWO2008072390A1 - プラズマ生成装置およびプラズマ生成方法 - Google Patents
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Abstract
Description
1a 噴出口
2 ガスチューブ
3 高電位電極
4 電圧印加装置
5 非平衡プラズマジェット
6、7、10 高電位電極
8 金属パイプ
9 平板状ガス供給管
11 非平衡プラズマジェット
12 補助電極
13 補助ガス供給管
14 補助電極
15 沿面放電
16 媒質ガス源
図1A、1Bは、実施の形態1におけるLFプラズマジェット生成装置を示し、図1Aは正面図、図1Bは図1AにおけるA−A線に沿った拡大断面図である。
石英パイプの内径:3mm
媒質ガスの流量:数リットル/分
高電位電極3への印加電圧:電圧10kV
印加電圧の周波数:10kHz
また、幅2mm横50mmのような、媒質ガス流束に対して回転角方向に閉じた面を持たない電極(一部分のみを覆っている電極)を用いても、部分放電によるプラズマ発生が可能である。
図3A、3Bは、実施の形態2におけるLFプラズマジェット生成装置を示し、図3Aは正面図、図3Bは図3AにおけるB−B線に沿った拡大断面図である。図3において、図1に示した要素と同一の要素については同一の参照符号を付して、説明の繰り返しを省略する。以下の各実施の形態の説明についても同様である。
上述のように本発明によれば、単一の高電位電極を設ければよいので、電極設置の自由度が増大する。例えば、誘電体のガス供給管に電極を装着するのみならず、本実施の形態のように、誘電体のガス供給管に代えて金属のガス供給管を用い、ガス供給管を電極としてプラズマジェットを生成することも可能である。
図6A、6Bは、実施の形態4におけるLFプラズマジェット生成装置を示し、図6Aは正面図、図6Bは図6AにおけるD−D線に沿った拡大断面図である。
図7は、実施の形態5におけるLFプラズマジェット生成装置を示す正面図である。本実施の形態におけるLFプラズマジェット生成装置は、基本的な構成は、図1A、1Bに示した実施の形態1の装置と同様である。
図8Aは、実施の形態6におけるLFプラズマジェット生成装置を示す正面図である。本実施の形態におけるLFプラズマジェット生成装置は、基本的な構成は、図1A、1Bに示した実施の形態1の装置と同様である。すなわち、ガス供給管1の噴出口1a側の端部の外周上には、同軸状の単一のプラズマ発生用の高電位電極3が設置されている。高電位電極3には電圧印加装置4が接続され、所定周波数のパルス列状の高電位を印加することができる。
このg/Lの値は、厳密には、沿面部分と空間短絡部分のそれぞれの絶縁破壊電圧を足し算したものが、印加電圧より下回るように設定すればよい。しかし、通常、沿面破壊電圧よりも空間破壊電圧の方が大幅に高いため、式(1)で示される範囲に設定すれば、実用的な効果を得ることが可能である。
実施の形態7におけるLFプラズマジェット生成方法について説明する。本実施の形態におけるLFプラズマジェット生成方法は、基本的には、図1A、1Bを参照して実施の形態1として説明した方法と同様である。すなわち、例えばガス供給管1を用いてその噴出口1aから媒質ガス、例えばヘリウムガスを噴出させて媒質ガスのガス流を形成し、その媒質ガス流に接触するかまたは隣接するように単一の高電位電極3を配置して、高電位電極に所定周波数を有するパルス列状の正電圧を印加することにより、媒質ガス流中にプラズマ5を発生させる。
図10は、実施の形態8におけるLFプラズマジェット生成装置を示す正面図である。本実施の形態においては、図1Aに示したものと同様の構成を有するプラズマジェット生成ユニットが4台配置され、各々のユニットに対して、共通の媒質ガス源16からHeガスが供給される。電圧印加装置4は、各ユニットに個別に設けられている。
Claims (21)
- 細長い形状を有する媒質ガス塊からプラズマを生成するプラズマ生成装置であって、
前記媒質ガス塊中に電場を形成する電場形成要素を備え、
前記電場形成要素は、前記電場形成要素から前記媒質ガス塊の長手方向の双方に向って部分放電が起こるように電場を形成するプラズマ生成装置。 - 前記媒質ガス塊として媒質ガス流を発生させるガス流発生要素を備え、
前記電場形成要素は、前記電場形成要素から前記媒質ガス流の上流側および下流側の双方に向って部分放電が起こるように電場を形成する、請求項1に記載のプラズマ生成装置。 - 内腔を通して前記電場形成要素に媒質ガスを誘導するガス供給部材を更に備え、
前記ガス供給部材により前記媒質ガス流を発生させる、請求項2に記載のプラズマ生成装置。 - 前記電場形成要素は、前記媒質ガス塊中で部分放電を開始可能な強電場と、前記部分放電を維持可能な弱電場とを形成することが可能である、請求項1に記載のプラズマ生成装置。
- 細長い形状を有する媒質ガス塊からプラズマを生成するプラズマ生成装置であって、
前記媒質ガス塊中に配置される単一の高電位電極と、
前記高電位電極に電圧を印加する電圧印加要素とを備え、
前記電圧印加要素は、前記高電位電極から前記媒質ガス塊の長手方向の双方に向って部分放電を発生させる電場が形成される電圧を、前記高電位電極に印加するプラズマ生成装置。 - 内腔を通して前記電場形成要素に媒質ガスを誘導するガス供給部材を更に備え、
前記ガス供給部材により前記媒質ガス流を発生させる、請求項5に記載のプラズマ生成装置。 - 前記ガス供給部材は誘電体からなり、
前記高電位電極は、前記ガス供給部材の外部に設けられている、請求項6に記載のプラズマ生成装置。 - 前記ガス供給部材は、前記媒質ガスを放出する開口部が平板状をなし、
前記高電位電極は、前記開口部の平板面上に平板状に設けられている、請求項7に記載のプラズマ生成装置。 - 前記ガス供給部材は円筒構造を有し、
前記高電位電極は円筒構造を有する、請求項7に記載のプラズマ生成装置。 - 前記ガス供給部材は導電体からなり、
前記ガス供給部材が前記高電位電極として用いられる、請求項6に記載のプラズマ生成装置。 - 前記ガス供給部材は誘電体からなり、
前記高電位電極は、前記ガス供給部材の内腔に設けられている、請求項6に記載のプラズマ生成装置。 - 前記高電位電極は、前記ガス供給部材と一体構造を成して、前記ガス供給部材の内面の一部を形成するように設けられ、
前記媒質ガスは、前記ガス供給部材の内壁面及び前記高電位電極の表面に接する、請求項11に記載のプラズマ生成装置。 - 前記電圧印加要素は、前記媒質ガス塊中で部分放電を開始可能な電圧と、前記部分放電を維持可能な電圧とを供給可能である、請求項7に記載のプラズマ生成装置。
- 前記高電位電極から離間した位置で前記媒質ガス塊の一部に隣接するように配置された補助電極を更に備え、
前記補助電極は前記電圧印加要素から接地電位が付与される、請求項5に記載のプラズマ生成装置。 - 内腔を通して前記媒質ガスを誘導する補助ガス供給部材と、
前記補助ガス供給部材に設けられ、前記電圧印加要素により接地電位が付与される補助電極とを更に備え、
前記補助ガス供給部材は、前記媒質ガスを噴出する噴出口が、前記ガス供給部材の前記媒質ガスを噴出する噴出口に接触するか、または所定の間隔gを隔てて近接して配置され、
前記ガス供給部材及び前記補助ガス供給部材の少なくとも一方は誘電体からなる請求項6に記載のプラズマ生成装置。 - 複数の前記媒質ガス塊からプラズマを生成するように構成され、
複数の前記媒質ガス塊中に各々配置される前記高電位電極を備えた、請求項5に記載のプラズマ生成装置。 - 媒質ガス塊に電場を形成する電場形成要素によって、細長い形状を有する前記媒質ガス塊からプラズマを生成するプラズマ生成方法であって、
前記電場形成要素から前記媒質ガス塊の長手方向の双方に向って部分放電が起こるように、前記電場形成要素により前記媒質ガス塊に電場を形成するプラズマ生成方法。 - 前記媒質ガス塊として媒質ガス流を発生させて、
前記電場形成要素から前記媒質ガス流の上流側および下流側の双方に向かって部分放電が起こるように、前記電場形成要素により電場を形成する、請求項17に記載のプラズマ生成方法。 - 前記電場形成要素により、前記媒質ガス塊中で部分放電を開始可能な強電場と、前記部分放電を維持可能な弱電場とを順次形成する、請求項17に記載のプラズマ生成方法。
- 媒質ガス塊に電場を形成する電場形成要素によって、細長い形状を有する前記媒質ガス塊からプラズマを生成するプラズマ生成方法であって、
前記媒質ガス塊中に単一の高電位電極を配置し、
前記電場形成要素から前記媒質ガス塊の長手方向の双方に向って部分放電が発生させる電場が形成される電圧を、前記高電位電極に印加するプラズマ生成方法。 - 前記電場形成要素により前記電場を形成する際に、
前記高電位電極と接地電位箇所との間の距離を、前記高電位電極に印加される電圧により部分放電を開始可能な所定距離に設定し、
次に、前記高電位電極と前記接地電位箇所との間の距離を、部分放電を維持可能な範囲で前記所定距離より大きくする、請求項20に記載のプラズマ生成方法。
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