WO2019180839A1 - プラズマ装置、プラズマ生成方法 - Google Patents

プラズマ装置、プラズマ生成方法 Download PDF

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gas
electrode
discharge
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神藤　高広
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株式会社Ｆｕｊｉ
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    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/48—Generating plasma using an arc

Definitions

  • the present disclosure relates to a plasma apparatus and a plasma generation method for generating plasma.
  • Patent Document 1 discloses a plasma apparatus including a pair of flat electrodes, a discharge space provided between the pair of electrodes and supplied with a processing gas, and a dielectric material covering each of the pair of electrodes. Is described. In this plasma apparatus, a discharge is generated between a pair of electrodes, whereby the processing gas supplied to the discharge space is turned into plasma and plasma is generated.
  • the problem of the present disclosure is to be able to generate plasma efficiently.
  • the plasma device includes a dielectric barrier discharger and an arc discharger.
  • the arc discharger In a discharge space to which a gas for generating plasma is supplied, the arc discharger is located downstream of the dielectric barrier discharger. Provided. Dielectric barrier discharge occurs in the dielectric barrier discharger, and arc discharge occurs in the arc discharger. Since the gas for generating plasma is activated in the dielectric barrier discharge, the gas for generating plasma can be favorably converted into plasma in the arc discharge.
  • Discharge means that a high electric field is generated in a space between a pair of electrodes, thereby causing a dielectric breakdown in a gas existing in the space between the pair of electrodes (gas molecules are ionized and electrons and ions increase).
  • dielectric barrier discharge refers to discharge through a dielectric (not including gas) that occurs when an alternating voltage is applied to a pair of electrodes
  • arc discharge refers to a discharge that does not pass through a dielectric.
  • the current flowing between the pair of electrodes is limited by the dielectric material. Therefore, in the dielectric barrier discharge, arc discharge does not occur, and no large energy is given to the gas existing in the discharge space.
  • the polarity reversal speed is increased, and discharge can be continuously generated.
  • the electric current which flows between a pair of electrodes is not restricted. Therefore, a large current flows between the pair of electrodes, and a large energy is given to the gas existing in the space.
  • FIG. 4A is a perspective view of a dielectric surrounding member that is a constituent member of the plasma device. It is sectional drawing of the nozzle which can be attached or detached to the said plasma apparatus. It is a figure which shows notionally the periphery of the power supply device of the said plasma apparatus. It is a figure showing the switching circuit of the said power supply device. It is a figure which shows notionally the operation
  • the plasma apparatus according to the present disclosure will be described based on the drawings.
  • the plasma generation method according to the present disclosure is performed.
  • This plasma apparatus generates plasma at atmospheric pressure.
  • the 1 includes a plasma generation unit 12, a heated gas supply unit 14, a power supply device 16 shown in FIG.
  • the plasma generation unit 12 and the heated gas supply unit 14 are provided side by side.
  • the plasma generation unit 12 generates plasma by converting the supplied processing gas into plasma.
  • the heating gas supply unit 14 supplies a heating gas obtained by heating the heating gas to the plasma generation unit 12.
  • the plasma generated by the plasma generation unit 12 is output together with the heating gas supplied by the heating gas supply unit 14 and is irradiated onto the workpiece W.
  • a processing gas is supplied in the direction of arrow P, and plasma is output.
  • the plasma generation unit 12 includes a generation unit main body 18 formed of an insulator such as ceramics, a pair of electrode units 24 and 26, a dielectric surrounding member 22, and the like.
  • the generator main body 18 generally has a shape extending in the longitudinal direction, and the pair of electrode portions 24 and 26 are held apart in the width direction. Further, a space between the pair of electrode portions 24 and 26 of the generation unit main body 18 is a discharge space 21, and the processing gas is supplied in the P direction.
  • the width direction of the generator main body 18, that is, a pair of electrode portions 24 and 26 (hereinafter, “a pair” is omitted, and the electrode portions 24 and 26 or the plurality of electrode portions 24 and 26 are simply omitted.
  • the direction in which the plasma generation unit 12 and the heated gas supply unit 14 are aligned is the y direction, and the longitudinal direction of the generation unit body 18 is the same.
  • the z direction is assumed.
  • the z direction is the same as the P direction, and the side to which the processing gas is supplied is the upstream side, and the side to which plasma is output is the downstream side.
  • the x direction, the y direction, and the z direction are orthogonal to each other.
  • Each of the plurality of electrode portions 24 and 26 has a shape extending in the longitudinal direction, and includes a pair of electrode rods 27 and 28 and a pair of electrode holders 29 and 30, respectively.
  • Each of the plurality of electrode holders 29 and 30 has a larger diameter than each of the plurality of electrode bars 27 and 28, and is held and fixed to each of the electrode holders 29 and 30 at positions where the electrode bars 27 and 28 are eccentric. The Further, in a state where the electrode rods 27 and 28 are respectively held by the electrode holders 29 and 30, a part of the electrode rods 27 and 28 are in a state of protruding from the electrode holders 29 and 30.
  • the electrode portions 24 and 26 extend in the z direction, that is, in the same direction as the process gas supply direction P, and the electrode holders 29 and 30 are upstream,
  • the generator 28 is held in a posture in which 28 is positioned on the downstream side. Further, the direction x in which the electrode portions 24 and 26 are separated from each other intersects the direction z (P) in which the processing gas is supplied.
  • the distance D1 between the electrode holders 29 and 30 is smaller than the distance D2 between the electrode rods 26 and 27 (D1 ⁇ D2).
  • the electrode holders 29 and 30 are each made of a conductive material and have a function as an electrode.
  • the electrode rods 27 and 28 are fixed to the electrode holders 29 and 30 so that they can be energized with each other. In other words, the electrode holders 29 and 30 and the electrode rods 27 and 28 are electrically integrated.
  • a voltage is applied to both the electrode rods 27 and 28 and the electrode holders 29 and 30.
  • 28 and electrode holders 29, 30 both act as electrodes.
  • each of the electrode rods 27 and 28 and each of the electrode holders 29 and 30 are electrically integrated with each other. It is only necessary to connect to either of them, and wiring can be simplified accordingly.
  • An AC voltage having an arbitrary size and frequency is applied to the electrode rods 27 and 28 and the electrode holders 29 and 30.
  • the dielectric surrounding member 22 covers the outer peripheries of the electrode holders 29 and 30, and is made of a dielectric material such as ceramics (also referred to as an insulator). As shown in FIGS. 4A to 4C, the dielectric surrounding member 22 includes a pair of electrode covers 34 and 36 that are provided apart from each other, and a connecting portion 38 that connects the pair of electrode covers 34 and 36.
  • Each of the plurality of electrode covers 34 and 36 has a generally hollow cylindrical shape, and both ends in the longitudinal direction are open.
  • the electrode covers 34 and 36 are disposed with the electrode holders 29 and 30 mainly positioned on the inner peripheral side of the electrode covers 34 and 36 with the longitudinal direction extending in the z direction. Note that gaps are provided between the inner peripheral surfaces of the electrode covers 34 and 36 and the outer peripheral surfaces of the electrode holders 29 and 30, respectively, and these gaps serve as gas passages 34c and 36c described later. Further, the downstream end portions 27 s and 28 s, which are part of the downstream ends of the electrode rods 27 and 28 that protrude from the electrode holders 29 and 30, are formed from the downstream openings of the electrode covers 34 and 36. It protrudes.
  • a gas passage 40 penetrating in the z direction is formed.
  • the peripheral wall forming the gas passage 40 of the connecting portion 38 is formed integrally with the electrode covers 34 and 36.
  • a dielectric material made of a dielectric (which does not contain gas, hereinafter the same).
  • a dielectric which does not contain gas, hereinafter the same.
  • a plurality of gas passages 42, 44, 46, etc. are formed on the upstream side of the portion where the electrode portions 24, 26 of the generator main body 18 are held.
  • a nitrogen gas supply device 50 shown in FIG. 6 is connected to the gas passages 42 and 44, and an active gas that supplies the nitrogen gas supply device 50 and dry air (including active oxygen) as an active gas to the gas passage 46.
  • a supply device 52 is connected.
  • the nitrogen gas supply device 50 includes a nitrogen gas source and a flow rate adjusting mechanism, and can supply nitrogen gas at a desired flow rate.
  • the active gas supply device 52 includes an active gas source and a flow rate adjusting mechanism, and can supply the active gas at a desired flow rate.
  • the processing gas includes the active gas supplied from the active gas supply device 52 and the nitrogen gas supplied from the nitrogen gas supply device 50 (which is an aspect of an inert gas). .
  • the gas passages 34c and 36c inside the electrode covers 34 and 36 are communicated with the gas passages 42 and 44, respectively, in the openings on the upstream side of the electrode covers 34 and 36. Nitrogen gas is supplied to the gas passages 34c and 36c in the P direction, respectively.
  • a gas passage 40 formed in the dielectric surrounding member 22 is communicated with the gas passage 46.
  • a processing gas containing nitrogen gas and active gas is supplied to the gas passage 40 in the P direction.
  • a discharge chamber 56 is formed between the downstream end portions 27 s and 28 s of the pair of electrode rods 27 and 28 protruding from the electrode covers 34 and 36 of the generation unit main body 18, and in the x direction on the downstream side of the discharge chamber 56.
  • a plurality of (six in the present embodiment) plasma passages 60a, 60b,..., Are formed so as to extend in the z direction.
  • the upstream ends of the plurality of plasma passages 60a, 60b,... Open to the discharge chamber 56, respectively.
  • a plurality of different types of nozzles 80 and 83 are detachably attached to the downstream end of the generator body 18.
  • the nozzles 80, 83 and the like are manufactured from an insulator such as ceramics.
  • the discharge space 21 is constituted by the discharge chamber 56, the gas passage 40, and the like.
  • the heated gas supply unit 14 includes a protective cover 70, a gas pipe 72, a heater 73, a connecting unit 74, and the like as shown in FIGS.
  • the protective cover 70 is attached to the generator main body 18 of the plasma generator 12.
  • the gas pipe 72 extends in the z direction inside the protective cover 70, and a heating gas supply device (see FIG. 5) 76 is connected to the gas pipe 72.
  • the heating gas supply device 76 includes a heating gas source and a flow rate adjusting unit, and can supply the heating gas at a desired flow rate.
  • the heating gas may be an active gas such as dry air or an inert gas such as nitrogen.
  • a heater 73 is disposed on the outer peripheral side of the gas pipe 72, the gas pipe 72 is heated by the heater 73, and the heating gas flowing through the gas pipe 72 is heated.
  • the connecting portion 74 connects the gas pipe 72 to the nozzle 80, and includes a heated gas supply passage 78 that is generally L-shaped in a side view. With the nozzle 80 attached to the generator 18, one end of the heating gas supply passage 78 is connected to the gas pipe 72 and the other end is connected to the heating gas passage 62 formed in the nozzle 80. .
  • the nozzle 80 includes a passage structure 81 in which a plurality (six in this embodiment) of plasma output passages 80a, 80b,.
  • the passage structure 81 and the nozzle main body 82 are attached to the generating unit main body 18 in a state where the passage structure 81 is located inside the accommodating chamber 82a formed in the nozzle main body 82, respectively.
  • 80 is attached to the generator main body 18.
  • the heated gas is supplied to the gap between the storage chamber 82 a of the nozzle body 82 and the passage structure 81 via the heated gas passage 62. Plasma or the like and heated gas are output from the opening 82b at the tip of the storage chamber 82a of the nozzle body 82 of the nozzle 80.
  • One plasma output passage 83 a is formed in the passage structure 84 of the nozzle 83.
  • the passage structure 84 and the nozzle body 85 are each attached to the generation unit body 18 in a state where the passage structure 84 is positioned in the storage chamber 85a formed inside the nozzle body 85.
  • the plasma passages 60a, 60b,... And the plasma output passage 83a are communicated with each other with the nozzle 80 attached to the generation unit main body 18.
  • the heating gas is supplied to the gap between the storage chamber 85a of the nozzle body 85 and the passage structure 84, and plasma or the like and the heating gas are output from the opening 85b at the tip of the storage chamber 85a.
  • the present plasma apparatus includes a control device 86 mainly composed of a computer.
  • the control device 86 includes an execution unit 86c, a storage unit 86m, an input / output unit 86i, a timer 86t, and the like.
  • the input / output unit 86i includes a nitrogen gas supply device 50, an active gas supply device 52, a heating gas supply device 76, and a heater.
  • the power supply device 16, the display 87, and the like are connected, and a start switch 88, a stop switch 89, and the like are connected.
  • the display 87 displays the status of the plasma apparatus.
  • the start switch 88 is a switch operated when instructing to drive the plasma apparatus
  • the stop switch 89 is a switch operated when instructing to stop the plasma apparatus.
  • the plasma apparatus can be supplied with an AC voltage from a commercial AC power supply 93, and the operation of the control device 86 is started. Is done.
  • the present plasma device is switched from a non-driveable state where the drive is impossible to a driveable state where the drive is possible.
  • the start of the plasma switch is started when the start switch 88 is turned on, and the stop switch 89 is turned on while the plasma device is driven, thereby generating the plasma of the plasma device.
  • the drive for is stopped. That is, when the stop switch 89 is turned on, no voltage is applied to the electrode portions 24 and 26, and the heating gas is not heated. May be started.
  • the power supply device 16 includes a power cable 90, a current sensor 94, an A / D (AC / DC) converter 95, a switching circuit 96, a booster 98, and the like.
  • an AC voltage supplied from a commercial AC power supply 93 is converted into a DC voltage by an A / D converter 95, and PWM (Plus Width Modulation) control is performed by a switching circuit 96. Is done.
  • a pulse signal having a voltage having a desired frequency obtained by performing the PWM control is boosted by the booster 98 and applied to the electrode units 24 and 26. Further, an alternating current flowing through the power supply device 16 is detected by the current sensor 94.
  • the switching circuit 96 is configured by bridge connection of first to fourth switching elements 101 to 104.
  • a MOSFET element is used as the switching element.
  • the drain D is connected to the high voltage terminal 105 of the output part of the A / D converter 95, and the source S is connected to the first output terminal 106.
  • the drain D is connected to the first output terminal 106, and the source S is connected to the low voltage terminal 107 of the A / D converter 95.
  • the drain D is connected to the high voltage terminal 105 of the A / D converter 95, and the source S is connected to the second output terminal 108.
  • the fourth switching element 104 the drain D is connected to the second output terminal 108, and the source S is connected to the low voltage terminal 107 of the A / D converter 94.
  • the first output terminal 106 and the second output terminal 108 are input to the booster 98 through a smoothing circuit (not shown).
  • the gate G of the first switching element 101, the gate G of the fourth switching element 104, the gate G of the second switching element 102, and the gate G of the third switching element 103 are collectively connected to the input / output unit of the control device 86, respectively. Is done.
  • the first to fourth switching elements 101 to 104 are electrically connected between the drain D and the source S only when a control signal is input to the gate G. When the ON signal is input to the gate G of the first switching element 101 and the fourth switching element 104, and when the ON signal is input to the gate G of the second switching element 102 and the third switching element 103, the current The direction of is reversed.
  • the plasma apparatus configured as described above is brought into a driving state by the ON operation of the start switch 88.
  • an AC voltage of 2 kHz or more is applied to the electrode parts 24 and 26 by the power supply device 16.
  • an AC voltage of 8 kHz or more and 9 kHz or less can be applied.
  • nitrogen gas is supplied to the gas passages 34c and 36c at a desired flow rate, and the processing gas is supplied to the discharge space 21 at a desired flow rate.
  • a heating gas is supplied to the heating gas passage 62.
  • a processing gas is supplied to the discharge space 21 in the P direction.
  • a dielectric barrier discharge is generated between the pair of electrode holders 29 and 30 via the electrode covers 34 and 36.
  • arc discharge occurs between the downstream end portions 27 s and 28 s of the pair of electrode rods 27 and 28.
  • dielectric barrier discharge charges are stored in the electrode covers 34 and 36 by applying an AC voltage to the electrode holders 29 and 30, but when the polarity is reversed, the stored charges are released. Causes discharge. Further, the current flowing between the electrode holders 29 and 30 is limited by the electrode covers 34 and 36. For this reason, in the dielectric barrier discharge, it is normal that arc discharge does not occur, and it is normal that large energy is not applied to the processing gas. In the present embodiment, since a high-frequency AC voltage is applied to the electrode holders 29 and 30, the polarity reversal speed is increased, and discharge can be favorably generated.
  • the processing gas since the energy applied to the processing gas is small, the processing gas is not always ionized and turned into plasma. However, the process gas is brought to a high energy potential, that is, excited or heated. Thereafter, since large energy is imparted to the processing gas in the arc discharge, the processing gas that has not been converted into plasma in the dielectric barrier discharge can be converted into plasma well. Further, since the processing gas that has received the dielectric barrier discharge is already in a state of high energy potential, it is more easily converted into plasma by receiving the arc discharge. Note that discharge occurs in both the portion of the discharge space 21 between the pair of electrode holders 29 and 30 and the portion between the downstream end portions 27s and 28s of the pair of electrode rods 27 and 28, respectively. This was confirmed by the generation of light in
  • the dielectric barrier discharge region R1 is provided on the upstream side of the discharge space 21 and the arc discharge region R2 is provided on the downstream side.
  • Plasma is generated in two stages: application of energy to the process gas by the dielectric (dielectric barrier discharge process) and application of energy to the process gas by the arc discharge (arc discharge process).
  • the processing gas can be efficiently converted into plasma. Accordingly, the concentration of plasma irradiated to the object to be processed can be stably increased, and the plasma processing can be favorably performed on the object to be processed.
  • the distance between the electrode holders 29 and 30 is smaller than the distance between the electrodes 27 and 28, that is, the downstream end portions 27s and 28s. As described above, dielectric barrier discharge can be easily generated between the electrode holders 29 and 30.
  • the dielectric barrier discharge region R1 can be widened and the processing gas can be activated satisfactorily.
  • the electrode holders 29 and 30 correspond to the first electrode
  • the electrode rods 27 and 28 correspond to the second electrode
  • the electrode covers 34 and 36 correspond to the dielectric barrier.
  • the electrode holders 29 and 30, the electrode covers 34 and 36, the gas passage 40, etc. constitute a dielectric barrier discharger 110 (see FIG. 8), and downstream end portions 27 s and 28 s of the electrode rods 27 and 28, a discharge chamber.
  • the arc discharger 112 (see FIG. 8) is constituted by 56 and the like.
  • a processing gas supply device is configured by the nitrogen gas supply device 50, the active gas supply device 52, and the like.
  • the electrode holders 29 and 30 correspond to the pair of electrodes described in claim 9, the electrode covers 34 and 36 correspond to the pair of dielectrics, and the power supply device 16 corresponds to the high-frequency power source.
  • the processing gas that is a gas for generating plasma includes dry air containing active oxygen and nitrogen gas, but the type of processing gas is not limited.
  • the electrode covers 34 and 36 as dielectric barriers cover the outer periphery of the electrode holders 29 and 30, but if the dielectric barrier is located between the portions of the electrode holders 29 and 30 facing each other, It is not necessary to form a shape that covers the outer periphery of the electrode holders 29 and 30.
  • the heating gas supply unit 14 is not indispensable.
  • the present disclosure can be implemented in various modifications and improvements based on the knowledge of those skilled in the art in addition to the aspects described in the above embodiments. it can.
  • Plasma generation part 21 Discharge space 22: Dielectric surrounding member 24, 26: Electrode part 27, 28: Electrode rod 27s, 28s: Downstream end part 29, 30: Electrode holder 34, 36: Electrode cover 34c, 36c : Gas passage 40: Gas passage 42, 44, 46: Gas passage 50: Nitrogen gas supply device 52: Active gas supply device 56: Discharge chamber 86: Control device 96: Switching circuit 110: Dielectric barrier discharger 112: Arc discharge Electric appliance

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Abstract

本開示の課題は、効率よくプラズマを生成可能とすることである。　本開示に係るプラズマ装置においては、誘電体バリア放電器とアーク放電器とを含むが、プラズマを生成するための気体が供給される放電空間において、誘電体バリア放電器より下流側にアーク放電器が設けられる。誘電体バリア放電器においては誘電体バリア放電が起き、アーク放電器においてアーク放電が起きる。誘電体バリア放電において、プラズマを生成するための気体が活性化されるため、アーク放電において、前述の気体を良好にプラズマ化することができる。

Description

プラズマ装置、プラズマ生成方法
　本開示は、プラズマを生成するプラズマ装置、プラズマ生成方法に関するものである。
　特許文献１には、一対の平板状を成す電極と、一対の電極の間に設けられ、処理ガスが供給される放電空間と、一対の電極の各々を覆う誘電体物とを備えたプラズマ装置が記載されている。このプラズマ装置においては、一対の電極間で放電が生じ、それにより、放電空間に供給された処理ガスがプラズマ化されて、プラズマが生成される。
特許第４８３３２７２号
概要
解決しようとする課題
　本開示の課題は、効率よくプラズマを生成可能とすることである。
課題を解決するための手段、作用および効果
　本開示に係るプラズマ装置は、誘電体バリア放電器とアーク放電器とを含むが、プラズマを生成するための気体が供給される放電空間において、アーク放電器が誘電体バリア放電器より下流側に設けられる。誘電体バリア放電器においては誘電体バリア放電が起き、アーク放電器においてアーク放電が起きる。誘電体バリア放電において、プラズマを生成するための気体が活性化されるため、アーク放電において、プラズマを生成するための気体を良好にプラズマ化することができる。
　なお、放電とは、一対の電極の間の空間に高電界を生じさせることにより、一対の電極の間の空間に存在する気体に絶縁破壊（気体の分子が電離して、電子、イオンが増えた状態）を生じさせて、一対の電極の間に電流が流れるようにすることである。そのうちの、誘電体バリア放電とは、一対の電極に交流電圧を加えた場合に生じる、誘電体物（気体は含まない）を介する放電をいい、アーク放電とは、誘電体物を介さない放電をいう。誘電体バリア放電においては、誘電体物に電荷が蓄えられるが、極性が反転した場合には、蓄えられた電荷が放出されるのであり、それにより放電が起きる。また、誘電体物により、一対の電極の間に流れる電流が制限される。そのため、誘電体バリア放電においては、アーク放電に至ることがなく、放電空間に存在する気体に大きなエネルギが付与されることはない。また、一対の電極に高周波数の交流電圧が付与される場合には、極性の反転速度が早くなり、放電を連続的に起こすことが可能である。また、アーク放電においては、一対の電極の間に流れる電流に制限が加えられることがない。そのため、一対の電極の間に大きな電流が流れ、空間に存在する気体に大きなエネルギが付与される。
本開示の一実施形態であるプラズマ装置の斜視図である。本プラズマ装置においては、本開示の一実施形態であるプラズマ生成方法が実施される。 上記プラズマ装置の一部の断面図である。 上記プラズマ装置の図２の一部を含む部分の断面図である。 上記プラズマ装置の構成部材である誘電体包囲部材の斜視図であり、図４Ａ，図４Ｂ，図４Ｃは、それぞれ、誘電体包囲部材を異なる角度から見た場合の斜視図である。 上記プラズマ装置に着脱可能なノズルの断面図である。 上記プラズマ装置の電源装置の周辺を概念的に示す図である。 上記電源装置のスイッチング回路を表す図である。 上記プラズマ装置における作動を概念的に示す図である。 上記プラズマ装置の作動状態における電圧を示す図である。
実施形態
　以下、図面に基づいて、本開示に係るプラズマ装置について説明する。本プラズマ装置においては、本開示に係るプラズマ生成方法が実施される。本プラズマ装置は、大気圧でプラズマを発生させるものである。
　図１に記載のプラズマ装置は、プラズマ生成部１２、加熱ガス供給部１４、図６に示す電源装置１６等を含む。プラズマ生成部１２と加熱ガス供給部１４とは並んで設けられる。プラズマ生成部１２は、供給された処理ガスをプラズマ化して、プラズマを生成するものである。加熱ガス供給部１４は、加熱用ガスを加熱することにより得られる加熱ガスをプラズマ生成部１２に供給するものである。本プラズマ装置においては、プラズマ生成部１２によって生成されたプラズマが、加熱ガス供給部１４によって供給された加熱ガスと共に出力され、被処理物Ｗに照射される。図１において、矢印Ｐの方向に、処理ガスが供給され、プラズマが出力される。
　プラズマ生成部１２は、図２～４に示すように、セラミックス等の絶縁体で形成された生成部本体１８、一対の電極部２４，２６、誘電体包囲部材２２等を含む。生成部本体１８は概して長手方向に伸びた形状を成し、一対の電極部２４，２６が幅方向に離間して保持される。また、生成部本体１８の一対の電極部２４，２６の間は放電空間２１とされ、処理ガスがＰ方向に供給される。以下、本プラズマ装置において、生成部本体１８の幅方向、すなわち、一対の電極部２４，２６（以下、「一対の」を省略して、単に電極部２４，２６または複数の電極部２４，２６等と称する場合がある。他の用語についても同様とする。）が並ぶ方向をｘ方向、プラズマ生成部１２と加熱ガス供給部１４とが並ぶ方向をｙ方向、生成部本体１８の長手方向をｚ方向とする。ｚ方向はＰ方向と同じであり、処理ガスが供給される側が上流側、プラズマが出力される側が下流側である。なお、ｘ方向、ｙ方向、ｚ方向は互いに直交する。
　複数の電極部２４，２６の各々は、長手方向に伸びた形状を成し、それぞれ、一対の電極棒２７，２８と一対の電極ホルダ２９，３０とを含む。複数の電極ホルダ２９，３０の各々は、複数の電極棒２７，２８よりそれぞれ大径とされ、電極ホルダ２９，３０の各々に、電極棒２７，２８が偏心した位置に保持されて、固定される。また、電極棒２７，２８の各々がそれぞれ電極ホルダ２９，３０に保持された状態で、電極棒２７，２８の一部は電極ホルダ２９，３０から突出した状態にある。電極部２４，２６（電極ホルダ２９，３０および電極棒２７，２８）は、ｚ方向、すなわち、処理ガスの供給方向Ｐと同じ向きに伸び、電極ホルダ２９，３０が上流側、電極棒２７，２８が下流側に位置する姿勢で生成部本体１８に保持される。また、電極部２４，２６が互いに離間する方向ｘと処理ガスが供給される方向ｚ（Ｐ）とは交差する。なお、電極ホルダ２９，３０の間隔Ｄ１は、電極棒２６，２７の間隔Ｄ２より小さい（Ｄ１＜Ｄ２）。
　電極ホルダ２９，３０は、それぞれ、導電性を有する材料で製造されたものであり、電極としての機能を有する。電極棒２７，２８は、それぞれ、電極ホルダ２９，３０に互いに通電可能な状態で固定される。換言すれば、電極ホルダ２９，３０と電極棒２７，２８とは電気的に一体的に設けられるのである。また、電極部２４，２６が生成部本体１８に保持され、電源装置１６に接続された状態で、電極棒２７，２８と電極ホルダ２９，３０との両方に電圧が印加され、これら電極棒２７，２８および電極ホルダ２９，３０はいずれも電極として作用する。
　このように、電極棒２７，２８の各々と電極ホルダ２９，３０の各々とがそれぞれ電気的に一体的に設けられるため、電源装置１６を電極ホルダ２９，３０と電極棒２７，２８とのいずれか一方に接続すればよく、その分、配線を簡単にすることができる。
　なお、電極棒２７，２８、電極ホルダ２９，３０には、任意の大きさ、周波数の交流電圧が印加される。
　誘電体包囲部材２２は、電極ホルダ２９，３０の外周を覆うものであり、セラミックス等の誘電体（絶縁体と称することもできる）で製造されたものである。誘電体包囲部材２２は、図４Ａ～図４Ｃに示すように、互いに離間して設けられた一対の電極カバー３４，３６と、一対の電極カバー３４，３６を連結する連結部３８とを含む。
　複数の電極カバー３４，３６は、それぞれ、概して中空筒状を成し、長手方向の両端部が開口とされる。電極カバー３４，３６は、長手方向がｚ方向に伸びた姿勢で、電極カバー３４，３６の内周側に主として電極ホルダ２９，３０が位置する状態で配設される。なお、電極カバー３４，３６の内周面と電極ホルダ２９，３０の外周面との間には、それぞれ、隙間が設けられ、これら隙間が後述するガス通路３４ｃ、３６ｃとされる。また、電極棒２７，２８の、上述の電極ホルダ２９，３０から突出した一部の下流側の端部である下流側端部２７ｓ，２８ｓは、電極カバー３４，３６の下流側の開口部から突出している。
　連結部３８には、ｚ方向に貫通するガス通路４０が形成される。本実施例において、図３に示すように、連結部３８のガス通路４０を形成する周壁は電極カバー３４，３６と一体的に形成される。ガス通路４０の内部には、誘電体(気体を含まない。以下、同様とする)で製造された部材（誘電体物と称することができる）は存在しない。換言すれば、電極カバー３４，３６の互いに対向する部分の間に、誘電体包囲部材２２とは別の誘電体で製造された部材は存在しないことになる。
　生成部本体１８の電極部２４，２６が保持された部分の上流側には、複数のガス通路４２，４４，４６等が形成される。ガス通路４２，４４には、図６に示す窒素ガス供給装置５０が接続され、ガス通路４６には、窒素ガス供給装置５０と、活性ガスであるドライエア（活性酸素を含む）を供給する活性ガス供給装置５２とが接続される。窒素ガス供給装置５０は、窒素ガス源と流量調整機構とを含み、窒素ガスを所望の流量で供給可能なものである。活性ガス供給装置５２は、活性ガス源と流量調整機構とを含み、活性ガスを所望の流量で供給可能なものである。本実施例においては、処理ガスが、活性ガス供給装置５２から供給された活性ガスと窒素ガス供給装置５０から供給された窒素ガス（不活性ガスの一態様である）とを含むものとされる。
　ガス通路４２，４４には、それぞれ、前述の電極カバー３４，３６の内部のガス通路３４ｃ、３６ｃが、電極カバー３４，３６の上流側の開口部において連通させられる。ガス通路３４ｃ、３６ｃには、それぞれ、窒素ガスがＰ方向に供給される。
　ガス通路４６には誘電体包囲部材２２に形成されたガス通路４０が連通させられる。ガス通路４０には、窒素ガスと活性ガスとを含む処理ガスがＰ方向に供給される。
　生成部本体１８の、電極カバー３４，３６から突出した一対の電極棒２７，２８の下流側端部２７ｓ，２８ｓの間には放電室５６が形成され、放電室５６の下流側に、ｘ方向に間隔を隔てて並んで、ｚ方向に伸びた複数(本実施例においては６本)のプラズマ通路６０ａ、６０ｂ・・・が形成される。複数のプラズマ通路６０ａ、６０ｂ・・・の上流側の端部は、それぞれ、放電室５６に開口する。また、生成部本体１８の下流側の端部には、互いに異なる種類の複数のノズル８０，８３等がそれぞれ着脱可能に取り付けられる。ノズル８０，８３等は、セラミックス等の絶縁体で製造される。なお、本実施例において、放電室５６、ガス通路４０等によって放電空間２１が構成される。
　加熱ガス供給部１４は、図１，２に示すように、保護カバー７０、ガス管７２、ヒータ７３、連結部７４等を含む。保護カバー７０は、プラズマ生成部１２の生成部本体１８に取り付けられる。ガス管７２は、保護カバー７０の内部において、ｚ方向に伸びて配設され、ガス管７２には、加熱用ガス供給装置（図５参照）７６が接続される。加熱用ガス供給装置７６は、加熱用ガス源と流量調整部とを含み、加熱用ガスを所望の流量で供給可能なものである。加熱用ガスは、ドライエア等の活性ガスとしても、窒素等の不活性ガスとしてもよい。また、ガス管７２の外周側はヒータ７３が配設されており、ガス管７２がヒータ７３によって加熱され、ガス管７２を流れる加熱用ガスが加熱される。
　連結部７４は、ガス管７２をノズル８０に連結するものであり、側面視において概してＬ字形を成す加熱ガス供給通路７８を含む。生成部本体１８にノズル８０が取り付けられた状態で、加熱ガス供給通路７８は、一端部がガス管７２に連通させられ、他端部がノズル８０に形成された加熱ガス通路６２に連通させられる。
　ノズル８０は、図２，３に示すように、互いに平行に設けられた複数(本実施例においては６本)のプラズマ出力通路８０ａ、８０ｂ・・・が形成された通路構造体８１と、ノズル本体８２とを含む。通路構造体８１と、ノズル本体８２とが、それぞれ、ノズル本体８２に形成された収容室８２ａの内部に、通路構造体８１が位置する状態で、生成部本体１８に取り付けられ、それにより、ノズル８０が生成部本体１８に取り付けられる。このように、ノズル８０が生成部本体１８に取付けられた状態で、プラズマ通路６０ａ、６０ｂ・・・とプラズマ出力通路８０ａ、８０ｂ・・・とがそれぞれ連通させられる。また、ノズル本体８２の収容室８２ａと通路構造体８１との隙間には加熱ガス通路６２を経て加熱ガスが供給される。ノズル８０のノズル本体８２の収容室８２ａの先端の開口８２ｂからは、プラズマ等と加熱ガスとが出力される。
　生成部本体１８には、ノズル８０とは異なる図５に示すノズル８３を取り付けることもできる。ノズル８３の通路構造体８４には、プラズマ出力通路８３ａが１つ形成される。また、通路構造体８４と、ノズル本体８５とが、それぞれ、ノズル本体８５の内部に形成された収容室８５ａに通路構造体８４が位置する状態で、生成部本体１８に取り付けられる。このように、生成部本体１８にノズル８０が取り付けられた状態で、複数のプラズマ通路６０ａ、６０ｂ・・・とプラズマ出力通路８３ａとが連通させられる。また、ノズル本体８５の収容室８５ａと通路構造体８４との間の隙間には加熱ガスが供給され、収容室８５ａの先端の開口８５ｂから、プラズマ等と加熱ガスとが出力される。
　本プラズマ装置は、図６に示すように、コンピュータを主体とする制御装置８６を含む。制御装置８６は実行部８６ｃ、記憶部８６ｍ、入出力部８６ｉ、タイマ８６ｔ等を含み、入出力部８６ｉには、窒素ガス供給装置５０、活性ガス供給装置５２、加熱用ガス供給装置７６、ヒータ７３、電源装置１６、ディスプレイ８７等が接続されるとともに、開始スイッチ８８、停止スイッチ８９等が接続される。ディスプレイ８７には、本プラズマ装置の状態等が表示される。
　開始スイッチ８８は、プラズマ装置の駆動を指示する場合に操作されるスイッチであり、停止スイッチ８９は、プラズマ装置の停止を指示する場合に操作されるスイッチである。例えば、本プラズマ装置の電源ケーブル９０をコンセントに接続し、図示しないブレーカを入れることにより、本プラズマ装置に、商用の交流電源９３から交流電圧が供給可能な状態となり、制御装置８６の作動が開始される。それにより、本プラズマ装置は、駆動が不能な状態である駆動不能状態から駆動が可能となる駆動可能状態に切り換わる。そして、駆動可能状態においては、開始スイッチ８８のＯＮ操作が行われることによりプラズマ装置の駆動が開始され、プラズマ装置の駆動中に停止スイッチ８９のＯＮ操作が行われることにより、プラズマ装置のプラズマ生成のための駆動が停止させられる。すなわち、停止スイッチ８９のＯＮ操作が行われた場合には、電極部２４，２６への電圧の印加は行われず、加熱用ガスの加熱も行われることがないが、図示しない冷却装置の作動等が開始される場合もある。
　電源装置１６は、電源ケーブル９０、電流センサ９４、Ａ／Ｄ（交流直流）変換器９５、スイッチング回路９６、昇圧器９８等を含む。電源ケーブル９０がコンセントに接続された状態において、商用の交流電源９３から供給された交流電圧が、Ａ／Ｄ変換器９５において直流電圧に変換されて、スイッチング回路９６によりＰＷＭ（Plus Width Modulation）制御が行われる。また、ＰＷＭ制御が行われることによって得られた所望の周波数の電圧のパルス信号は、昇圧器９８により昇圧されて、電極部２４，２６に印加される。また、電源装置１６に流れる交流電流が電流センサ９４によって検出される。
　スイッチング回路９６は、図７に示すように、第１ないし第４の４個のスイッチング素子１０１～１０４のブリッジ接続によって構成される。本実施例においては、スイッチング素子としてＭＯＳＦＥＴ素子が用いられる。第１スイッチング素子１０１については、ドレインＤがＡ／Ｄ変換器９５の出力部の高圧端子１０５に接続され、ソースＳが第１出力端子１０６に接続される。第２スイッチング素子１０２については、ドレインＤが第１出力端子１０６に接続され、ソースＳがＡ／Ｄ変換器９５の低圧端子１０７に接続される。第３スイッチング素子１０３については、ドレインＤがＡ／Ｄ変換器９５の高圧端子１０５に接続され、ソースＳが第２出力端子１０８に接続される。第４スイッチング素子１０４については、ドレインＤが第２出力端子１０８に接続され、ソースＳがＡ／Ｄ変換器９４の低圧端子１０７に接続される。
　第１出力端子１０６および第２出力端子１０８は、図示しない平滑回路を経て昇圧器９８に入力される。第１スイッチング素子１０１のゲートＧおよび第４スイッチング素子１０４のゲートＧ、第２スイッチング素子１０２のゲートＧおよび第３スイッチング素子１０３のゲートＧは、それぞれ、まとめて制御装置８６の入出力部に接続される。
　第１ないし第４スイッチング素子１０１～１０４は、ゲートＧに制御信号が入力されているときだけ、ドレインＤとソースＳとの間が導通する。第１スイッチング素子１０１，第４スイッチング素子１０４のゲートＧにＯＮ信号が入力された場合と、第２スイッチング素子１０２，第３スイッチング素子１０３のゲートＧにＯＮ信号が入力された場合とでは、電流の向きが逆になる。
　以上のように構成されたプラズマ装置は、開始スイッチ８８のＯＮ操作により駆動状態とされる。スイッチング回路９６の制御により、電極部２４，２６には、電源装置１６によって２ｋＨｚ以上の交流電圧が印加されるのであり、例えば、８ｋＨｚ以上９ｋＨｚ以下の交流電圧が印加されるようにすることができる。また、ガス通路３４ｃ、３６ｃには窒素ガスが所望の流量で供給され、放電空間２１には処理ガスが所望の流量で供給される。さらに、加熱ガス通路６２には、加熱ガスが供給される。
　放電空間２１には処理ガスがＰ方向に供給されるが、上流側のガス通路４０において、一対の電極ホルダ２９，３０の間で電極カバー３４，３６を介して誘電体バリア放電が生じ、それより下流側の放電室５６において、一対の電極棒２７，２８の下流側端部２７ｓ，２８ｓの間でアーク放電が生じる。
　誘電体バリア放電においては、電極ホルダ２９、３０に交流電圧が加えられることにより、電極カバー３４，３６に電荷が蓄えられるが、極性が反転すると、蓄えられた電荷が放出されるのであり、それにより放電が起きる。また、電極カバー３４，３６により、電極ホルダ２９，３０の間に流れる電流が制限される。そのため、誘電体バリア放電においては、アーク放電に至らないのが普通であり、大きなエネルギが処理ガスに付与されないのが普通である。また、本実施例においては、電極ホルダ２９，３０に高周波の交流電圧が付与されるため、極性の反転速度が早くなり、放電を良好に起こすことができる。
　それに対して、アーク放電においては、一対の電極棒２７，２８の下流側端部２７ｓ，２８ｓの間に大きな電流が流れ、処理ガスに大きなエネルギが付与される。
　このように、誘電体バリア放電においては、処理ガスに付与されるエネルギが小さいため、処理ガスが電離して、プラズマ化されるとは限らない。しかし、処理ガスは、エネルギポテンシャルが高い状態にされる、すなわち、励起状態にされたり、加熱されたりする。
　その後、アーク放電において、処理ガスに大きなエネルギが付与されるため、誘電体バリア放電においてプラズマ化されなかった処理ガスも、良好にプラズマ化することができる。また、誘電体バリア放電を受けた処理ガスは、すでにエネルギポテンシャルが高い状態にあるため、アーク放電を受けることにより、より一層、プラズマ化し易くなる。なお、放電空間２１の、一対の電極ホルダ２９，３０の間の部分と、一対の電極棒２７，２８の下流側端部２７ｓ，２８ｓの間の部分との両方で放電が起きることは、それぞれの部分において、光が発生させられることにより確認された。
　このように、本実施例においては、図８に示すように、放電空間２１の上流側に誘電体バリア放電領域Ｒ１が設けられ、下流側にアーク放電領域Ｒ２が設けられるため、誘電体バリア放電による処理ガスへのエネルギの付与（誘電体バリア放電工程）と、アーク放電による処理ガスへのエネルギの付与（アーク放電工程）との２段階でプラズマの生成が行われる。その結果、処理ガスを効率よくプラズマ化することができる。また、それにより、被処理物に照射されるプラズマの濃度を安定的に高くすることができ、被処理物に対してプラズマ処理を良好に行うことができる。
　なお、図９には、本プラズマ装置の作動状態における電圧の変化を、簡略化して示す。図９の実線が示すように、電極部２４，２６に印加される電圧が増加し、放電開始電圧より高くなった場合に、誘電体バリア放電が起きるが、その後、電圧がさらに増加し、アーク放電が起きると、短絡し、電圧は０となる。本実施例においては、交流電流の１周期において４～８回ほど誘電体バリア放電およびアーク放電が起きると考えられる。
　また、ガス通路４０の内部には誘電体によって製造された部材が設けられていない。さらに、電極ホルダ２９，３０の間隔は、電極２７，２８、すなわち、下流側端部２７ｓ，２８ｓの間隔より小さくされている。以上により、電極ホルダ２９，３０の間で、誘電体バリア放電を生じ易くすることができる。
　さらに、電極ホルダ２９，３０が伸びる方向と処理ガスの供給方向とが同じにされているため、誘電体バリア放電領域Ｒ１を広くすることができ、良好に処理ガスを活性化することができる。
　以上のように、本実施例においては、電極ホルダ２９，３０が第１電極に対応し、電極棒２７，２８が第２電極に対応し、電極カバー３４，３６が誘電体バリアに対応する。また、電極ホルダ２９，３０、電極カバー３４，３６、ガス通路４０等により誘電体バリア放電器１１０（図８参照）が構成され、電極棒２７，２８の下流側端部２７ｓ，２８ｓ、放電室５６等によりアーク放電器１１２（図８参照）が構成される。さらに、窒素ガス供給装置５０、活性ガス供給装置５２等により処理ガス供給装置が構成される。なお、電極ホルダ２９，３０が請求項９に記載の一対の電極に対応し、電極カバー３４，３６が一対の誘電体物に対応し、電源装置１６が高周波電源に対応する。
　なお、上記実施例において、プラズマを生成するための気体である処理ガスが活性酸素を含むドライエアと窒素ガスとを含むものとされたが、処理ガスの種類は問わない。また、上記実施例において、一対の電極部２４，２６が設けられたが、複数対の電極部を設けることもできる。さらに、誘電体バリアとしての電極カバー３４，３６は、電極ホルダ２９，３０の外周を覆うものであったが、誘電体バリアは電極ホルダ２９，３０の互いに対向する部分の間に位置すれば、電極ホルダ２９，３０の外周を覆う形状を成す必要はない。また、加熱ガス供給部１４は不可欠ではない等、その他、本開示は、前記実施形態に記載の態様の他、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。
　１２：プラズマ生成部　２１：放電空間　２２：誘電体包囲部材　２４，２６：電極部　２７，２８：電極棒　２７ｓ，２８ｓ：下流側端部　２９，３０：電極ホルダ　３４，３６：電極カバー　３４ｃ、３６ｃ：ガス通路　４０：ガス通路　４２，４４，４６：ガス通路　５０：窒素ガス供給装置　５２：活性ガス供給装置　５６:放電室　８６：制御装置　９６：スイッチング回路　１１０：誘電体バリア放電器　１１２：アーク放電器

Claims (9)

  1. 　プラズマを生成するための気体である処理ガスが流れる放電空間と、
    　前記放電空間の前記処理ガスに対して誘電体バリア放電を行う誘電体バリア放電器と、
    　前記放電空間の前記処理ガスの流れる方向において前記誘電体バリア放電器より下流側に設けられ、前記処理ガスに対してアーク放電を行うアーク放電器と
    を含むプラズマ装置。
  2. 　前記誘電体バリア放電器が、前記処理ガスの流れる方向に対して交差する方向に互いに離間して設けられ、前記処理ガスの流れる方向に伸びた一対の電極である第１電極を含み、
    　前記アーク放電器が、前記処理ガスの流れる方向に対して交差する方向に互いに離間して設けられ、前記処理ガスの流れる方向に伸びた一対の電極である第２電極を含み、
    　前記第１電極と前記第２電極とが電気的に一体的なものとされた請求項１に記載のプラズマ装置。
  3. 　前記一対の第１電極の間の距離が、前記一対の第２電極の間の距離より小さくされた請求項２に記載のプラズマ装置。
  4. 　前記誘電体バリア放電器が、前記一対の第１電極の間に設けられた誘電体バリアを含む請求項２または３に記載のプラズマ装置。
  5. 　前記誘電体バリアが、前記一対の第１電極の各々を覆う一対の電極カバーから構成され、
    　前記一対の電極カバーの間に、誘電体によって製造された部材が存在しない請求項４に記載のプラズマ装置。
  6. 　当該プラズマ装置が、前記一対の第１電極の各々に交流電圧を印加する電源装置を含む請求項２ないし５のいずれか１つに記載のプラズマ装置。
  7. 　当該プラズマ装置が、前記放電空間に前記処理ガスを供給する処理ガス供給装置を含む請求項１ないし６のいずれか１つに記載のプラズマ装置。
  8. 　放電空間に存在する気体に対して誘電体バリア放電を行う誘電体バリア放電工程と、
    　その誘電体バリア放電工程において前記誘電体バルブ放電が行われた気体に対してアーク放電を行うアーク放電工程と
    を含むプラズマ生成方法。
  9. 　一対の電極と、
    　その一対の電極の各々の、互いに対向する部分同士の一部をそれぞれ覆う一対の誘電体物と、
    　前記一対の電極に高周波電圧を印加する高周波電源と
    を含むプラズマ装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2021059469A1 (ja) * 2019-09-27 2021-04-01

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019180839A1 (ja) * 2018-03-20 2019-09-26 株式会社Ｆｕｊｉ プラズマ装置、プラズマ生成方法
USD951194S1 (en) * 2019-12-03 2022-05-10 Fuji Corporation Head for an atmospheric pressure plasma equipment

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005056647A (ja) * 2003-08-01 2005-03-03 Haiden Kenkyusho:Kk プラズマ発生方法及びプラズマ発生装置
JP2006216468A (ja) * 2005-02-04 2006-08-17 Toyohashi Univ Of Technology プラズマ表面処理方法、プラズマ生成装置及びプラズマ表面処理装置
US20110108539A1 (en) * 2008-04-08 2011-05-12 Patrick Grabau Method and Device for Igniting an Arc
JP2013122215A (ja) * 2011-12-12 2013-06-20 Tohoku Univ 着火装置、及び着火方法
WO2016071680A1 (en) * 2014-11-04 2016-05-12 Fourth State Medicine Ltd Plasma generation

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6998574B2 (en) * 2004-03-29 2006-02-14 Linclon Global, Inc. Welding torch with plasma assist
GB0509648D0 (en) * 2005-05-12 2005-06-15 Dow Corning Ireland Ltd Plasma system to deposit adhesion primer layers
SE529053C2 (sv) * 2005-07-08 2007-04-17 Plasma Surgical Invest Ltd Plasmaalstrande anordning, plasmakirurgisk anordning och användning av en plasmakirurgisk anordning
US7662253B2 (en) * 2005-09-27 2010-02-16 Lam Research Corporation Apparatus for the removal of a metal oxide from a substrate and methods therefor
JP5260515B2 (ja) * 2006-07-31 2013-08-14 テクナ・プラズマ・システムズ・インコーポレーテッド 誘電体バリア放電を利用したプラズマ表面処理
US7453191B1 (en) * 2007-07-06 2008-11-18 Uion Co., Ltd. Induction concentration remote atmospheric pressure plasma generating apparatus
US8519354B2 (en) * 2008-02-12 2013-08-27 Purdue Research Foundation Low temperature plasma probe and methods of use thereof
CN201588711U (zh) * 2009-11-30 2010-09-22 中国科学院西安光学精密机械研究所 一种用于提高内燃机燃烧效率的等离子体发生器
US8338317B2 (en) * 2011-04-06 2012-12-25 Infineon Technologies Ag Method for processing a semiconductor wafer or die, and particle deposition device
DE102010011643B4 (de) * 2010-03-16 2024-05-29 Christian Buske Vorrichtung und Verfahren zur Plasmabehandlung von lebendem Gewebe
WO2012004175A1 (en) * 2010-07-09 2012-01-12 Vito Nv Method and device for atmospheric pressure plasma treatment
EP2622624A1 (en) * 2010-10-01 2013-08-07 Old Dominion University Research Foundation Method for scaling plasma reactors for gas treatment and devices therefrom
ITPD20130310A1 (it) * 2013-11-14 2015-05-15 Nadir S R L Metodo per la generazione di un getto o jet di plasma atmosferico e dispositivo minitorcia al plasma atmosferico
US10167556B2 (en) * 2014-03-14 2019-01-01 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Apparatus and method for depositing a coating on a substrate at atmospheric pressure
US9550694B2 (en) * 2014-03-31 2017-01-24 Corning Incorporated Methods and apparatus for material processing using plasma thermal source
US9284210B2 (en) * 2014-03-31 2016-03-15 Corning Incorporated Methods and apparatus for material processing using dual source cyclonic plasma reactor
GB2546450B (en) * 2014-09-30 2022-04-20 Omni Conversion Tech Inc A non-equilibrium plasma system and method of refining syngas
US20160200618A1 (en) * 2015-01-08 2016-07-14 Corning Incorporated Method and apparatus for adding thermal energy to a glass melt
CN106698385A (zh) 2015-07-23 2017-05-24 苏州纳康纳米材料有限公司 一种介质阻挡放电与电弧放电结合的放电模式制备纳米碳材料的方法
CA3000316A1 (en) * 2015-10-08 2017-04-13 Aquallence Ltd Israel Cold plasma ozone generator
US10879047B2 (en) * 2016-03-14 2020-12-29 Fuji Corporation Plasma generator
JP6644911B2 (ja) * 2016-11-24 2020-02-12 株式会社Ｆｕｊｉ プラズマ発生装置
US10446373B2 (en) * 2017-03-17 2019-10-15 Cu Aerospace, Llc Cyclotronic plasma actuator with arc-magnet for active flow control
WO2018185834A1 (ja) * 2017-04-04 2018-10-11 株式会社Ｆｕｊｉ プラズマ発生装置
DE102017003526A1 (de) 2017-04-11 2018-10-11 Lohmann & Rauscher Gmbh Vorrichtung zur human- und tiermedizinischen Behandlung und Verfahren von zum Erzeugen in der Plasmatherapie einsetzbarem reaktivem Gas
KR101880852B1 (ko) * 2017-05-16 2018-07-20 (주)어플라이드플라즈마 대기압 플라즈마 장치
CN107182165B (zh) * 2017-06-20 2024-05-14 华中科技大学 一种基于热电子发射阴极的等离子体发射装置
WO2019180839A1 (ja) * 2018-03-20 2019-09-26 株式会社Ｆｕｊｉ プラズマ装置、プラズマ生成方法
US11929237B2 (en) * 2018-08-28 2024-03-12 Fuji Corporation Plasma generation device and plasma head cooling method

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005056647A (ja) * 2003-08-01 2005-03-03 Haiden Kenkyusho:Kk プラズマ発生方法及びプラズマ発生装置
JP2006216468A (ja) * 2005-02-04 2006-08-17 Toyohashi Univ Of Technology プラズマ表面処理方法、プラズマ生成装置及びプラズマ表面処理装置
US20110108539A1 (en) * 2008-04-08 2011-05-12 Patrick Grabau Method and Device for Igniting an Arc
JP2013122215A (ja) * 2011-12-12 2013-06-20 Tohoku Univ 着火装置、及び着火方法
WO2016071680A1 (en) * 2014-11-04 2016-05-12 Fourth State Medicine Ltd Plasma generation

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3771297A4 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2021059469A1 (ja) * 2019-09-27 2021-04-01
WO2021059469A1 (ja) * 2019-09-27 2021-04-01 株式会社Ｆｕｊｉ プラズマ発生装置、およびプラズマ処理方法
CN114430935A (zh) * 2019-09-27 2022-05-03 株式会社富士 等离子体发生装置及等离子体处理方法
EP4037440A4 (en) * 2019-09-27 2022-11-16 Fuji Corporation PLASMA GENERATING DEVICE AND PLASMA TREATMENT METHOD
JP7461961B2 (ja) 2019-09-27 2024-04-04 株式会社Fuji プラズマ発生装置、およびプラズマ処理方法

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