WO2017037885A1 - 大気圧プラズマ発生装置 - Google Patents

大気圧プラズマ発生装置 Download PDF

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神藤　高広
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富士機械製造株式会社
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    • H05H1/4645—Radiofrequency discharges
    • H05H1/466—Radiofrequency discharges using capacitive coupling means, e.g. electrodes

Definitions

  • the present invention relates to an atmospheric pressure plasma generator for ejecting plasma from an ejection port.
  • plasma is irradiated from the jet port toward the object to be processed, so that the object to be processed is irradiated with the plasma and plasma processing is performed.
  • the following patent document describes an example of a plasma generator.
  • an object of the present invention is to appropriately irradiate an object to be processed with plasma.
  • an atmospheric pressure plasma generator described in the present application includes an ejection port that ejects plasma and an irradiation device that irradiates light from the ejection port in the direction in which the plasma is ejected. .
  • FIG. 1 shows a plasma irradiation apparatus 10 according to an embodiment of the present invention.
  • the plasma irradiation apparatus 10 is an apparatus for irradiating an object to be processed with plasma.
  • the plasma irradiation apparatus 10 includes a main body 12, a pair of electrodes 14 and 16, a glass tube 18, a gas supply device 20, and a laser irradiation device 22.
  • the main body portion 12 is formed of sapphire glass, and includes a cylindrical portion 23 and a bent portion 24.
  • the cylindrical portion 23 is generally cylindrical.
  • the bent portion 24 has a tubular shape bent in an L shape, and one end portion of the bent portion 24 is connected in a state of being erected on the outer peripheral surface near the end portion of the cylindrical portion 23. Note that the inside of the cylindrical portion 23 and the inside of the bent portion 24 communicate with each other.
  • a plurality of discharge portions 26 and 28 of a pair of electrodes 14 and 16 are deposited on the outer peripheral surface of the cylindrical portion 23 of the main body portion 12 so as to be alternately arranged in the axial direction of the cylindrical portion 23. .
  • the electrode 14 has a plurality of discharge portions 26 and a plurality of connection portions 30, and the electrode 16 has a plurality of discharge portions 28 and a plurality of connection portions 32. is doing.
  • FIG. 2 is a virtual diagram showing a state in which the electrodes 14 and 16 are removed from the cylindrical portion 23.
  • the plurality of discharge portions 26 of the electrode 14 are deposited on the outer peripheral surface of the cylindrical portion 23 so as to extend in the circumferential direction, and are arranged side by side in the axial direction of the cylindrical portion 23 at a predetermined interval. .
  • the connecting portion 30 of the electrode 14 is linearly deposited on the outer peripheral surface of the cylindrical portion 23 so as to extend in the axial direction of the cylindrical portion 23, and connects a plurality of discharge portions 26.
  • the discharge part 26 located in one end among the some discharge parts 26 of the electrode 14 is vapor-deposited over the perimeter of the circumferential direction of the cylindrical part 23, and the other discharge part 26 is connected with the connection part 30.
  • Vapor deposition is performed so as to extend in the circumferential direction of the cylindrical portion 23 except for the opposite side portion.
  • a current-carrying portion 36 is formed in the discharge portion 26 deposited over the entire circumference in the circumferential direction of the cylindrical portion 23 so as to extend to the end portion of the cylindrical portion 23.
  • the plurality of discharge portions 28 of the electrode 16 are deposited on the outer peripheral surface of the cylindrical portion 23 so as to extend in the circumferential direction, and the cylindrical portion 23 is positioned between the plurality of discharge portions 26 of the electrode 14. Are arranged side by side in the axial direction.
  • the discharge part 28 located between the two discharge parts 26 of the electrode 14 among the plurality of discharge parts 28 of the electrode 16 extends in the circumferential direction of the cylindrical part 23 except for the connecting part 30 of the electrode 14.
  • the discharge part 28 located at the remaining end is evaporated over the entire circumference of the cylindrical part 23 in the circumferential direction.
  • a current-carrying portion 38 is formed on the discharge portion 28 deposited over the entire circumference of the cylindrical portion 23 so as to extend to the end of the cylindrical portion 23.
  • the connecting portion 32 of the electrode 16 is linearly deposited on the outer peripheral surface of the cylindrical portion 23 so as to extend in the axial direction of the cylindrical portion 23 at a location where the discharge portion 26 of the electrode 14 is not evaporated.
  • a plurality of discharge portions 28 are connected.
  • the pair of electrodes 14 and 16 are vapor-deposited on the outer peripheral surface of the cylindrical portion 23 so that the discharge portions 26 of the electrodes 14 and the discharge portions 28 of the electrodes 16 are alternately arranged at predetermined intervals. ing.
  • the glass tube 18 is disposed on the outer peripheral surface of the cylindrical portion 23 of the main body portion 12 and covers the entire pair of electrodes 14 and 16 deposited on the outer peripheral surface of the cylindrical portion 23. ing. Thereby, exposure of the electrodes 14 and 16 to which a high voltage is applied can be prevented, and safety is ensured. Since the electrodes 14 and 16 are sealed by the glass tube 18, the glass tube 18 enters between the discharge portion 26 of the electrode 14 and the discharge portion 28 of the electrode 16.
  • the gas supply device 20 is a device for supplying a processing gas, and is connected to an end portion of the bent portion 24 opposite to the end portion connected to the cylindrical portion 23. As a result, the processing gas is supplied into the cylindrical portion 23 through the bent portion 24.
  • the processing gas may be a gas obtained by mixing an inert gas such as nitrogen and an active gas such as oxygen in the air at an arbitrary ratio, or may be only an inert gas or air.
  • the gas supply device 20 has a function of heating or cooling the processing gas, and can supply a processing gas at an arbitrary temperature.
  • the laser irradiation device 22 is a device that irradiates laser light, and generally has a short cylindrical shape.
  • the laser irradiation device 22 is coaxially connected to the end surface on the side where the bent portion 24 of the cylindrical portion 23 is disposed at the end surface.
  • the laser irradiation device 22 can be attached to and detached from the cylindrical portion 23.
  • an irradiation port (see FIG. 2) 40 is formed at the center of the end face connected to the cylindrical portion 23 of the laser irradiation device 22, and the laser irradiation device 22 cylindrically transmits laser light from the irradiation port 40. Irradiate in the axial direction of the unit 23.
  • the laser light is laser light having a wavelength in the ultraviolet region and the visible region.
  • a laser irradiation device 50 different from the laser irradiation device 22 is prepared.
  • the laser irradiation device 50 has the same dimensions as the laser irradiation device 22, and it is possible to remove the laser irradiation device 22 from the cylindrical portion 23 and connect the laser irradiation device 50 to the cylindrical portion 23 instead of the laser irradiation device 22. is there.
  • the laser irradiation device 50 also emits laser light in the same manner as the laser irradiation device 22. However, the laser light emitted by the laser irradiation device 50 does not include the ultraviolet region but is a laser beam having a wavelength in the visible region.
  • the plasma irradiation apparatus 10 ejects plasma from the end of the cylindrical portion 23 and irradiates the object to be processed with plasma.
  • the processing gas is supplied to the inside of the cylindrical portion 23 via the bent portion 24 by the gas supply device 20. Since the end surface of the cylindrical portion 23 on the side where the bent portion 24 is disposed is closed by the laser irradiation device 22, the processing gas supplied to the cylindrical portion 23 moves toward the end surface opposite to the end surface. Flowing. That is, the processing gas flows toward the inside of the cylindrical portion 23 where the electrodes 14 and 16 are deposited.
  • the laser irradiation apparatus 22 is provided in the plasma irradiation apparatus 10, and it is possible to confirm the irradiation position of the plasma by the laser light irradiated by the laser irradiation apparatus 22. Yes.
  • the laser irradiation device 22 is connected to the end face of the cylindrical portion 23 and irradiates the laser beam in the axial direction of the cylindrical portion 23. That is, the laser irradiation device 22 irradiates the laser beam coaxially with the plasma ejection direction. Further, the laser light is straight and parallel light. For this reason, the laser beam irradiated from the laser irradiation apparatus 22 passes through the inside of the cylindrical part 23, and is irradiated coaxially with the jet direction of plasma from the jet outlet of the cylindrical part 23. And the laser beam is irradiated to the part irradiated with the plasma of the workpiece.
  • the operator can visually confirm the laser light. Thereby, the operator can confirm the irradiation position of the plasma with the laser beam, and can appropriately irradiate the target object with the plasma.
  • the laser irradiation apparatus 22 is disposed on the upstream side of the place where the processing gas is turned into plasma. Specifically, the processing gas is supplied into the cylindrical portion 23 via the bent portion 24 by the gas supply device 20. And the process gas supplied into the inside of the cylindrical part 23 flows toward a jet nozzle. At this time, the processing gas is turned into plasma between the portion where the bent portion 24 of the cylindrical portion 23 is connected and the jet port. On the other hand, the laser irradiation device 22 is connected to an end surface of the cylindrical portion 23 opposite to the jet port. As described above, the laser irradiation device 22 is disposed on the upstream side of the portion where the processing gas is turned into plasma. For this reason, the laser irradiation device 22 is exposed to the processing gas, but is not exposed to plasma. Thereby, it becomes possible to prevent plasma irradiation to the laser irradiation apparatus 22.
  • the plasma irradiation by the plasma irradiation apparatus 10 is performed after the irradiation position is confirmed by the laser beam. Specifically, first, laser light is irradiated by the laser irradiation device 22. At this time, supply of the processing gas by the gas supply device 20 and application of voltage to the electrodes 14 and 16 are not performed. And an operator makes a laser beam correspond to a plasma irradiation scheduled position by orientating the jet nozzle of the cylindrical part 23 to a to-be-processed object. When the laser beam coincides with the plasma irradiation scheduled position, the processing gas is supplied from the gas supply device 20 and a voltage is applied to the electrodes 14 and 16. As a result, it is possible to appropriately irradiate the plasma irradiation scheduled position with plasma.
  • plasma contains active oxygen radicals
  • the object to be processed that has been irradiated with plasma is activated on the surface, so that the object to be processed is irradiated with plasma for various purposes.
  • plasma irradiation is performed for the purpose of skin regeneration.
  • the hydrophilicity of the bone surface is increased, and the bonding strength of the adhesive is increased.
  • plasma irradiation is performed for the purpose of joining bones.
  • plasma irradiation is performed for the purpose of surface treatment of metal or the like, surface modification, and the like.
  • the technique of plasma irradiation is used in various fields.
  • the plasma irradiation temperature is adjusted according to the purpose of plasma irradiation. Specifically, for example, when the skin is irradiated with plasma for the purpose of skin regeneration, the gas supply device 20 supplies a processing gas having a relatively low temperature. This makes it possible to set the plasma irradiation temperature to a temperature suitable for irradiating the skin. In addition, for example, when plasma is irradiated on bone, metal, or the like, a relatively high temperature processing gas is supplied by the gas supply device 20. As a result, the plasma irradiation temperature can be increased and plasma treatment can be performed effectively.
  • the laser irradiation device 22 irradiates laser light having wavelengths in the ultraviolet region and the visible region. For this reason, the surface of the to-be-processed object irradiated with the laser beam is activated by ultraviolet rays. That is, the surface of the object to be processed is also activated by the laser beam for confirming the plasma irradiation position. Thus, the surface of the object to be processed is activated by the laser light irradiation and the plasma irradiation, and the surface treatment of the object to be processed can be effectively performed. However, some objects to be processed are not preferable to be irradiated with ultraviolet rays.
  • the laser irradiation apparatus 50 can be attached to the plasma irradiation apparatus 10 instead of the laser irradiation apparatus 22.
  • the laser irradiation device 50 irradiates laser light having a wavelength in the visible region without including the ultraviolet region. Thereby, it becomes possible to irradiate the laser beam to the object to be processed which is not preferable to be irradiated with ultraviolet rays and to confirm the plasma irradiation position.
  • FIGS. 3 A plasma irradiation apparatus 70 of the second embodiment is shown in FIGS.
  • the plasma irradiation device 70 includes a main body 72, a ground plate 74, an irradiation nozzle 76, a pair of electrodes 78 and 80, and a laser irradiation device 82.
  • FIG. 3 is a transparent view of a main part of the plasma irradiation apparatus 70
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. Note that FIG. 3 does not show the laser irradiation device 82 in order to avoid cluttering the drawing.
  • the main body 72 generally has a rectangular parallelepiped shape and is formed of ceramic.
  • a reaction chamber 86 is formed in the main body 72.
  • Four first flow paths 88 are formed on the bottom surface of the reaction chamber 86 so as to extend downward.
  • the first flow path 88 does not penetrate the lower surface side of the main body 72.
  • a second flow path 90 that penetrates from the lower end of the first flow path 88 to the front surface of the main body 72 is formed in the main body 72.
  • the front end of the main body 72 of the second flow path 90 is closed by a sealing plug 96.
  • the main body 72 is formed with a third flow path 98 penetrating between both end portions of the second flow path 90 in the vertical direction.
  • the upper end portion of the third flow path 98 does not penetrate the upper surface side of the main body portion 72, but the lower end portion of the third flow passage 98 penetrates the lower surface side of the main body portion 72.
  • the ground plate 74 is formed of metal and is fixed to the lower surface of the main body 72.
  • the ground plate 74 has four through holes 100 penetrating in the vertical direction, and the through holes 100 are coaxially connected to the third flow path 98 of the main body 72.
  • the irradiation nozzle 76 is fixed to the lower surface of the ground plate 74.
  • the irradiation nozzle 76 has four nozzle holes 102 penetrating in the vertical direction, and the nozzle holes 102 are coaxially connected to the through hole 100 of the ground plate 74.
  • the pair of electrodes 78 and 80 are rod-shaped and are inserted into the reaction chamber 86 in a separated state.
  • the laser irradiation device 82 is disposed inside the main body 72 and is connected to the upper end of the third flow path 98.
  • the laser irradiation device 82 is a device that irradiates laser light, and irradiates the laser light along the axial direction of the third flow path 98.
  • the plasma irradiation apparatus 70 irradiates laser light from an opening at the lower end of the nozzle hole 102 of the irradiation nozzle 76 (hereinafter sometimes referred to as “jet port”) and uses the laser light. Then, plasma is irradiated to the plasma irradiation scheduled position. Specifically, first, laser light is irradiated by the laser irradiation device 82 along the axial direction of the third flow path 98. Thereby, the laser beam passes through the third flow path 98, the through hole 100, and the nozzle hole 102, and is irradiated from the injection port. And an operator makes a laser beam correspond to a plasma irradiation scheduled position by directing a jet nozzle to a to-be-processed object.
  • a processing gas is supplied to the reaction chamber 86 and a voltage is applied to the pair of electrodes 78 and 80.
  • a current flows between the pair of electrodes 78 and 80 and discharge occurs, whereby the processing gas is turned into plasma.
  • the plasma is ejected from the ejection port through the first channel 88, the second channel 90, the through hole 100, and the nozzle hole 102.
  • the plasma ejection direction at this time is the axial direction of the second flow path 90, the through hole 100, and the nozzle hole 102. For this reason, plasma is irradiated toward the laser beam irradiated to the to-be-processed object.
  • the plasma irradiation position is confirmed by the laser beam, and the plasma is appropriately applied to the plasma irradiation scheduled position. Irradiation is possible.
  • the plasma irradiation apparatus 10 is an example of an atmospheric pressure plasma generation apparatus.
  • the main body 12 is an example of a flow path.
  • the electrodes 14 and 16 are examples of electrodes.
  • the gas supply device 20 is an example of a supply device.
  • the laser irradiation device 22 is an example of an irradiation device.
  • the laser irradiation device 50 is an example of an irradiation device.
  • the plasma irradiation device 70 is an example of an atmospheric pressure plasma generator.
  • the electrodes 78 and 80 are examples of electrodes.
  • the laser irradiation device 82 is an example of an irradiation device.
  • the first flow path 88, the second flow path 90, the through hole 100, and the nozzle hole 102 are examples of flow paths.
  • this invention is not limited to the said Example, It is possible to implement in the various aspect which gave various change and improvement based on the knowledge of those skilled in the art. Specifically, for example, in the above-described embodiment, laser light is used as light irradiated to the object to be processed. However, various light can be used as long as it is visible light. However, in order to appropriately confirm the plasma irradiation position, it is preferable to employ light having excellent straightness and convergence, so-called parallel light.
  • Plasma irradiation device atmospheric pressure plasma generation device
  • Main body Main body
  • Electrode 16 Electrode 20: Gas supply device (supply device)
  • Electrode 80 Electrode 82: Laser irradiation device (irradiation device) 88: First flow path (flow path)
  • Second flow path flow path
  • 100 Through hole (flow path)
  • 102 Nozzle hole (flow path)

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Abstract

本発明のプラズマ照射装置１０は、本体部１２と、１対の電極１４，１６と、ガス供給装置２０と、レーザ照射装置２２とを備えている。ガス供給装置２０は、本体部１２の内部に処理ガスを供給する。そして、電極１４，１６に電圧が印加され、電極１４，１６の間に放電が生じることで、本体部１２の円筒部２３の内部を流れる処理ガスがプラズマ化される。これにより、円筒部２３のレーザ照射装置２２が連結された側の端面と反対側の端面の開口からプラズマが、円筒部２３の軸方向に噴出される。また、レーザ照射装置２２は、円筒部２３の軸方向にレーザ光を照射する。これにより、プラズマの照射位置をレーザ光によって目視にて確認することが可能となり、プラズマを適切に被処理体に照射することが可能となる。

Description

大気圧プラズマ発生装置
　本発明は、プラズマを噴出口から噴出させる大気圧プラズマ発生装置に関する。
　大気圧プラズマ発生装置では、噴出口からプラズマが、被処理体に向かって噴出されることで、被処理体にプラズマが照射され、プラズマ処理が行われる。下記特許文献には、プラズマ発生装置の一例が記載されている。
特開２０１２－０５９５４８号公報
　上記特許文献に記載の大気圧プラズマ発生装置によれば、被処理体に対してプラズマ処理を行うことが可能となる。しかしながら、プラズマは目視にて確認することができないため、被処理体に適切にプラズマを照射できない虞がある。本発明は、そのような実情に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、プラズマを適切に被処理体に照射することである。
　上記課題を解決するために、本願に記載の大気圧プラズマ発生装置は、プラズマを噴出する噴出口と、前記噴出口からプラズマの噴出方向に光を照射する照射装置とを備えることを特徴とする。
　本願に記載の大気圧プラズマ発生装置では、プラズマを噴出する噴出口から、プラズマの噴出方向に光が照射される。これにより、プラズマの照射位置を光によって目視にて確認することが可能となり、プラズマを適切に被処理体に照射することが可能となる。
第１実施例のプラズマ照射装置を示す斜視図である。 図１のプラズマ照射装置を示す分解図である。 第２実施例のプラズマ照射装置を示す斜視図である。 図３のＡＡ線における断面図である。
　以下、本発明を実施するための形態として、本発明の実施例を、図を参照しつつ詳しく説明する。
　［第１実施例］
　＜プラズマ照射装置の構成＞
　図１に、本発明の実施例のプラズマ照射装置１０を示す。プラズマ照射装置１０は、被処理体にプラズマを照射するための装置である。プラズマ照射装置１０は、本体部１２と、１対の電極１４，１６と、ガラス管１８と、ガス供給装置２０と、レーザ照射装置２２とを備えている。
　本体部１２は、サファイアガラスにより成形されており、円筒部２３と屈曲部２４とから構成されている。円筒部２３は、概して円筒状をなしている。また、屈曲部２４は、Ｌ字型に屈曲された管状をなし、それの一端部が、円筒部２３の端部に近い外周面に立設された状態で連結されている。なお、円筒部２３の内部と屈曲部２４の内部とは連通している。
　また、本体部１２の円筒部２３の外周面には、１対の電極１４，１６の複数の放電部２６，２８が、円筒部２３の軸方向に交互に並ぶようにして、蒸着されている。詳しくは、電極１４は、図２に示すように、複数の放電部２６と複数の連結部３０とを有しており、電極１６は、複数の放電部２８と複数の連結部３２とを有している。なお、図２は、電極１４，１６を円筒部２３から取り外した状態を示す仮想図である。
　電極１４の複数の放電部２６は、円筒部２３の外周面に、周方向に延びるように蒸着されており、所定の間隔をおいて、円筒部２３の軸方向に並んで配設されている。また、電極１４の連結部３０は、円筒部２３の外周面に、円筒部２３の軸方向に延びるように線状に蒸着されており、複数の放電部２６を連結している。なお、電極１４の複数の放電部２６のうちの一端に位置する放電部２６は、円筒部２３の周方向の全周に渡って蒸着されており、他の放電部２６は、連結部３０と反対側の部分を除いて、円筒部２３の周方向に延びるように蒸着されている。また、円筒部２３の周方向の全周に渡って蒸着されている放電部２６には、円筒部２３の端部に延び出すようにして、通電部３６が形成されている。
　また、電極１６の複数の放電部２８は、円筒部２３の外周面に、周方向に延びるように蒸着されており、電極１４の複数の放電部２６の間に位置するように、円筒部２３の軸方向に並んで配設されている。なお、電極１６の複数の放電部２８のうちの電極１４の２つの放電部２６の間に位置する放電部２８は、電極１４の連結部３０を除いて、円筒部２３の周方向に延びるように蒸着されており、残りの端に位置する放電部２８は、円筒部２３の周方向の全周に渡って蒸着されている。その円筒部２３の周方向の全周に渡って蒸着されている放電部２８には、円筒部２３の端部に延び出すようにして、通電部３８が形成されている。また、電極１６の連結部３２は、円筒部２３の外周面において、電極１４の放電部２６が蒸着されていない箇所に、円筒部２３の軸方向に延びるように線状に蒸着されており、複数の放電部２８を連結している。このように、１対の電極１４，１６は、電極１４の放電部２６と電極１６の放電部２８とが、所定の間隔をおいて交互に並ぶように、円筒部２３の外周面に蒸着されている。
　ガラス管１８は、図１に示すように、本体部１２の円筒部２３の外周面に配設されており、円筒部２３の外周面に蒸着された１対の電極１４，１６全体を被覆している。これにより、高電圧が印加される電極１４，１６の露出を防止することが可能となり、安全が担保される。なお、電極１４，１６は、ガラス管１８により封止されているため、電極１４の放電部２６と電極１６の放電部２８との間にまで、ガラス管１８が入り込んでいる。
　ガス供給装置２０は、処理ガスを供給する装置であり、屈曲部２４の円筒部２３に連結されている側の端部と反対側の端部に接続されている。これにより、屈曲部２４を介して、円筒部２３の内部に処理ガスが供給される。なお、処理ガスは、窒素等の不活性ガスと、空気中の酸素等の活性ガスとを任意の割合で混合させたガスであってもよく、不活性ガス若しくは空気のみであってもよい。また、ガス供給装置２０は、処理ガスを加温、若しくは、冷却する機能を有しており、任意の温度の処理ガスを供給することが可能である。
　レーザ照射装置２２は、レーザ光を照射する装置であり、概して短円筒状をなしている。レーザ照射装置２２は、端面において、円筒部２３の屈曲部２４が配設されている側の端面に、同軸的に連結されている。なお、レーザ照射装置２２は、円筒部２３に着脱可能とされている。また、レーザ照射装置２２の円筒部２３に連結されている端面の中央部には、照射口（図２参照）４０が形成されており、レーザ照射装置２２は、照射口４０からレーザ光を円筒部２３の軸方向に照射する。なお、レーザ光は、紫外線領域および、可視領域の波長のレーザ光である。
　また、図２に示すように、レーザ照射装置２２と異なるレーザ照射装置５０が用意されている。レーザ照射装置５０は、レーザ照射装置２２と同寸法であり、円筒部２３からレーザ照射装置２２を取り外し、レーザ照射装置５０を、レーザ照射装置２２の代わりに円筒部２３に連結することが可能である。なお、レーザ照射装置５０も、レーザ照射装置２２と同様にレーザ光を照射するが、レーザ照射装置５０が照射するレーザ光は、紫外線領域を含まず、可視領域の波長のレーザ光である。
　＜プラズマ照射装置によるプラズマ照射＞
　プラズマ照射装置１０は、上述した構成により、円筒部２３の端部からプラズマを噴出し、被処理体にプラズマを照射する。詳しくは、ガス供給装置２０によって処理ガスが、屈曲部２４を介して、円筒部２３の内部に供給される。円筒部２３の屈曲部２４が配設されている側の端面はレーザ照射装置２２によって塞がれているため、円筒部２３に供給された処理ガスは、その端面と反対側の端面に向かって流れる。つまり、電極１４，１６が蒸着されている円筒部２３の内部に向かって、処理ガスが流れる。
　そして、電極１４，１６の通電部３６，３８に電圧が印加され、電極１４，１６に電流が流れる。これにより、１対の電極１４，１６の放電部２６，２８の間に放電が生じる。この際、電極１４，１６は、絶縁体であるガラス管１８によって封止されているため、円筒部２３の内部において放電が生じ、円筒部２３の内部を流れる処理ガスがプラズマ化される。そして、円筒部２３のレーザ照射装置２２が連結された側の端面と反対側の端面の開口（以下、「噴出口」と記載する場合がある）からプラズマが、円筒部２３の軸方向に噴出される。これにより、プラズマの噴出方向の延長線上に設置された被処理体にプラズマが照射される。
　ただし、プラズマの波長は、真空紫外線領域の波長であるため、目視により確認することができない。このため、被処理体にプラズマを適切に照射できない虞がある。このようなことに鑑みて、プラズマ照射装置１０には、レーザ照射装置２２が設けられており、レーザ照射装置２２によって照射されたレーザ光によって、プラズマの照射位置を確認することが可能となっている。
　詳しくは、レーザ照射装置２２は、上述したように、円筒部２３の端面に連結されており、円筒部２３の軸方向にレーザ光を照射する。つまり、レーザ照射装置２２は、プラズマの噴出方向と同軸的に、レーザ光を照射する。また、レーザ光は、直進性があり、平行光である。このため、レーザ照射装置２２から照射されたレーザ光は、円筒部２３内を通過して、円筒部２３の噴出口から、プラズマの噴出方向と同軸的に照射される。そして、そのレーザ光は、被処理体のプラズマが照射されている個所に照射される。被処理体に照射されるレーザ光の波長は、可視領域の波長を含んでいるため、作業者は、レーザ光を目視にて確認することが可能である。これにより、作業者は、レーザ光により、プラズマの照射位置を確認することが可能となり、被処理体にプラズマを適切に照射することが可能となる。
　また、プラズマ照射装置１０では、レーザ照射装置２２が、処理ガスがプラズマ化される箇所の上流側に配設されている。詳しくは、処理ガスは、ガス供給装置２０によって、屈曲部２４を介して、円筒部２３の内部に供給される。そして、円筒部２３の内部に供給された処理ガスは、噴出口に向かって流れる。この際、処理ガスは、円筒部２３の屈曲部２４が連結されている個所と噴出口との間において、プラズマ化される。一方、レーザ照射装置２２は、円筒部２３の噴出口と反対側の端面に連結されている。このように、レーザ照射装置２２は、処理ガスがプラズマ化される箇所の上流側に配設されている。このため、レーザ照射装置２２は、処理ガスに曝されるが、プラズマには曝されない。これにより、レーザ照射装置２２へのプラズマ照射を防止することが可能となる。
　なお、プラズマ照射装置１０によるプラズマ照射は、レーザ光によって照射位置を確認した後に行われる。詳しくは、まず、レーザ照射装置２２によってレーザ光が照射される。この際、ガス供給装置２０による処理ガスの供給および、電極１４，１６への電圧の印加は行われていない。そして、作業者は、円筒部２３の噴出口を被処理体に向けることで、レーザ光をプラズマ照射予定位置に一致させる。レーザ光がプラズマ照射予定位置に一致したら、ガス供給装置２０により処理ガスが供給され、電極１４，１６に電圧が印加される。これにより、プラズマ照射予定位置に適切にプラズマを照射すること可能となる。
　また、プラズマは、活性酸素ラジカルを含んでおり、プラズマ照射された被処理体は、表面において活性化するため、種々の目的で被処理体にプラズマが照射される。具体的には、例えば、医療分野では、皮膚にプラズマを照射することで皮膚が活性化するため、皮膚の再生を目的として、プラズマ照射が行われる。また、例えば、骨にプラズマを照射することで、骨の表面の親水性が高くなり、接着剤の接合強度が高くなる。このため、骨の接合を目的として、プラズマ照射が行われる。また、例えば、工業分野では、金属等の表面処理，表面改質等を目的として、プラズマ照射が行われる。このように、様々な分野において、プラズマ照射の技術が用いられている。
　このため、プラズマ照射の目的に応じて、プラズマの照射温度が調整される。具体的には、例えば、皮膚の再生を目的として皮膚にプラズマが照射される場合には、ガス供給装置２０によって比較的低い温度の処理ガスが供給される。これにより、プラズマの照射温度を、皮膚に照射するために適した温度にすることが可能となる。また、例えば、骨，金属等にプラズマが照射される場合には、ガス供給装置２０によって比較的高い温度の処理ガスが供給される。これにより、プラズマの照射温度を高温とし、効果的にプラズマ処理を行うことが可能となる。
　また、レーザ照射装置２２は、上述したように、紫外線領域および、可視領域の波長のレーザ光を照射する。このため、レーザ光が照射された被処理体の表面は、紫外線により活性化する。つまり、プラズマの照射位置を確認するためのレーザ光によっても、被処理体の表面が活性化する。これにより、レーザ光の照射および、プラズマの照射によって、被処理体の表面が活性化され、効果的に被処理体の表面処理を行うことが可能となる。ただし、被処理体には、紫外線の照射が好ましくないものがある。このため、プラズマ照射装置１０では、上述したように、レーザ照射装置２２の代わりに、レーザ照射装置５０をプラズマ照射装置１０に装着することが可能である。レーザ照射装置５０は、紫外線領域を含まず、可視領域の波長のレーザ光を照射する。これにより、紫外線の照射が好ましくない被処理体に対しても、レーザ光を照射し、プラズマの照射位置を確認することが可能となる。
　［第２実施例］
　第２実施例のプラズマ照射装置７０を、図３および図４に示す。プラズマ照射装置７０は、本体部７２と、アース板７４と、照射ノズル７６と、１対の電極７８，８０と、レーザ照射装置８２とを備えている。ちなみに、図３は、プラズマ照射装置７０の要部の透過図であり、図４は、図３のＡＡ線における断面図である。なお、図３には、図が雑然となることを避けるべく、レーザ照射装置８２は図示されていない。
　本体部７２は、概して直方体形状をなし、セラミックにより成形されている。本体部７２の内部には、反応室８６が形成されている。反応室８６の底面には、下方向に延びるように、４本の第１流路８８が形成されている。なお、第１流路８８は、本体部７２の下面側に貫通していない。また、本体部７２には、第１流路８８の下端部から本体部７２の前面に貫通する第２流路９０が、形成されている。その第２流路９０の本体部７２の前面側の端部は、封止栓９６によって塞がれている。さらに、本体部７２には、第２流路９０の両端部の間を上下方向に貫通する第３流路９８が、形成されている。なお、第３流路９８の上端部は、本体部７２の上面側に貫通していないが、第３流路９８の下端部は、本体部７２の下面側に貫通している。
　アース板７４は、金属により成形されており、本体部７２の下面に固定されている。アース板７４には、上下方向に貫通する４本の貫通穴１００が形成されており、貫通穴１００は、本体部７２の第３流路９８と同軸的に連通している。
　照射ノズル７６は、アース板７４の下面に固定されている。照射ノズル７６には、上下方向に貫通する４本のノズル穴１０２が形成されており、ノズル穴１０２は、アース板７４の貫通穴１００と同軸的に連通している。
　１対の電極７８，８０は、棒状をなし、離間した状態で反応室８６の内部に挿入されている。また、レーザ照射装置８２は、本体部７２の内部に配設されており、第３流路９８の上端に連結されている。レーザ照射装置８２は、レーザ光を照射する装置であり、第３流路９８の軸方向に沿ってレーザ光を照射する。
　このような構造により、プラズマ照射装置７０は、照射ノズル７６のノズル穴１０２の下端の開口（以下、「噴出口」と記載する場合がある）から、レーザ光を照射し、そのレーザ光を利用して、プラズマの照射予定位置にプラズマを照射する。詳しくは、まず、レーザ照射装置８２によって、第３流路９８の軸方向に沿ってレーザ光が照射される。これにより、レーザ光は、第３流路９８，貫通穴１００，ノズル穴１０２を通過し、噴射口から照射される。そして、作業者は、噴出口を被処理体に向けることで、レーザ光をプラズマ照射予定位置に一致させる。
　続いて、反応室８６に処理ガスが供給され、１対の電極７８，８０に電圧が印加される。これにより、１対の電極７８，８０間に電流が流れ、放電が生じることで、処理ガスがプラズマ化される。そして、そのプラズマが、第１流路８８，第２流路９０，貫通穴１００，ノズル穴１０２を介して、噴出口から噴出される。この際のプラズマの噴出方向は、第２流路９０，貫通穴１００，ノズル穴１０２の軸方向となる。このため、被処理体に照射されているレーザ光に向かって、プラズマが照射される。このように、第２実施例のプラズマ照射装置７０においても、第１実施例のプラズマ照射装置１０と同様に、プラズマの照射位置をレーザ光により確認し、プラズマの照射予定位置に適切にプラズマを照射することが可能となる。
　ちなみに、プラズマ照射装置１０は、大気圧プラズマ発生装置の一例である。本体部１２は、流路の一例である。電極１４，１６は、電極の一例である。ガス供給装置２０は、供給装置の一例である。レーザ照射装置２２は、照射装置の一例である。レーザ照射装置５０は、照射装置の一例である。プラズマ照射装置７０は、大気圧プラズマ発生装置の一例である。電極７８，８０は、電極の一例である。レーザ照射装置８２は、照射装置の一例である。第１流路８８，第２流路９０，貫通穴１００，ノズル穴１０２は、流路の一例である。
　なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の態様で実施することが可能である。具体的には、例えば、上記実施例では、被処理体に照射される光としてレーザ光が採用されているが、可視光であれば、種々の光を採用することが可能である。ただし、プラズマの照射位置を適切に確認するべく、直進性，収束性に優れた光、所謂、平行光を採用することが好ましい。
　１０：プラズマ照射装置（大気圧プラズマ発生装置）　　１２：本体部（流路）　　１４：電極　　１６：電極　　２０：ガス供給装置（供給装置）　　２２：レーザ照射装置（照射装置）　　５０：レーザ照射装置（照射装置）　　７０：プラズマ照射装置（大気圧プラズマ発生装置）　　７８：電極　　８０：電極　　８２：レーザ照射装置（照射装置）　　８８：第１流路（流路）　　９０：第２流路（流路）　　１００：貫通穴（流路）　　１０２：ノズル穴（流路）

Claims (3)

  1. 　プラズマを噴出する噴出口と、
    　前記噴出口からプラズマの噴出方向に光を照射する照射装置と
    　を備えることを特徴とする大気圧プラズマ発生装置。
  2. 　前記大気圧プラズマ発生装置が、
    　処理ガスを供給する供給装置と、
    　前記供給装置から供給された処理ガスを前記噴出口に向かって流すための流路と、
    　前記流路において処理ガスに電圧を印加してプラズマ化させる電極と
    　を備え、
    　前記照射装置が、前記流路の前記電極により処理ガスがプラズマ化される箇所より上流側に配設されることを特徴とする請求項１に記載の大気圧プラズマ発生装置。
  3. 　前記大気圧プラズマ発生装置が、異なる周波数の光を照射する複数の前記照射装置を備えており、
    　それら複数の照射装置のうちの任意の照射装置が、前記大気圧プラズマ発生装置に着脱可能に装着されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の大気圧プラズマ発生装置。
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