大気圧プラズマ発生装置
【課題】長尺の放電路を形成し、長尺のプラズマを発生、照射する大気圧プラズマ発生装置を提供。
【解決手段】噴出口２１１からアルゴン流が電極４１及び電極４２間の高周波電力によりプラズマ化され、予備プラズマとして筒状部１５内部に左端から右方向へ噴出される。噴出口２２１においては、アルゴン流が電極４３及び電極４４間の高周波電力によりプラズマ化され、予備プラズマとして筒状部１５内部に右端から左方向へ噴出される。電極４１と電極４３との間に高周波電力を印加すると、放電領域１５０の両端からなだれ込む２つのアルゴンプラズマ間で放電が生じ放電領域１５０全体が放電状態となる。導入口１３を介してアルゴン及び酸素の混合気体を供給すると、酸素プラズマＰ１５０が生じて、筒状部１５の下側に設けられた１７０個の第２の孔部１５２から下方向に照射される。即ち、長さ５０ｃｍに及ぶ長尺の酸素プラズマＰ１５０が生成し、照射される。
【解決手段】噴出口２１１からアルゴン流が電極４１及び電極４２間の高周波電力によりプラズマ化され、予備プラズマとして筒状部１５内部に左端から右方向へ噴出される。噴出口２２１においては、アルゴン流が電極４３及び電極４４間の高周波電力によりプラズマ化され、予備プラズマとして筒状部１５内部に右端から左方向へ噴出される。電極４１と電極４３との間に高周波電力を印加すると、放電領域１５０の両端からなだれ込む２つのアルゴンプラズマ間で放電が生じ放電領域１５０全体が放電状態となる。導入口１３を介してアルゴン及び酸素の混合気体を供給すると、酸素プラズマＰ１５０が生じて、筒状部１５の下側に設けられた１７０個の第２の孔部１５２から下方向に照射される。即ち、長さ５０ｃｍに及ぶ長尺の酸素プラズマＰ１５０が生成し、照射される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大気圧下で処理対象を処理可能な、大気圧プラズマ発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶画面その他のディスプレイ基板としてのガラス基板や、種々の半導体基板の表面の清浄方法として、大気圧下で酸素を含むガスをプラズマ化して照射する技術が多用されている。その他、被処理対象物の表面の清浄方法や滅菌方法として、大気圧プラズマは今後もその用途が拡大することが期待されている。
【０００３】
処理すべき基板等の板状物や膜状物の面積が大きい場合、細長い矩形状領域にプラズマ照射を行いながら、被処理対象物を搬送することで、迅速な大面積のプラズマ処理が行われている。この点で、連続処理可能な大気圧プラズマ処理は非常に有用である。
【０００４】
上述したような、長尺の矩形状範囲のプラズマ発生装置としては、当該長尺な２つの電極を空隙を有して相対させる方法が一般的である。即ち、例えば長辺側が１０ｃｍの矩形状範囲のプラズマを発生させるためには、長さが１０ｃｍの２つの電極を数ｍｍ離して対向電極を形成し、当該空隙の長辺方向に垂直に例えば酸素とアルゴンの混合気体を通過させながら２つの電極に高周波を印加することで、長手方向が１０ｃｍの照射領域に大気圧プラズマが生成可能である。
【０００５】
本発明者らによる特許文献１には、所定長さのマイクロホローカソード電極を、微小間隔で対向させて、その間隔にガスを流して、プラズマを発生する大気圧プラズマ発生装置が開示されている。また、特許文献２には、軸方向に伸びた同心円筒状の電極間に、ガスを軸方向に流して、軸の垂直な方向に放電させて、ガスを外側円筒に軸方向に沿って設けられた孔からプラズマを発生する大気圧プラズマ発生装置が開示されている。また、軸方向に伸びた平行平板電極間に電圧を印加して平行平板間で放電させると共に、平行平板間において、軸に垂直方向にガスを流して、軸方向に垂直な方向にプラズマを出力する装置が開示されている。また、特許文献３には、軸方向に長く伸びた円筒空間の両端にリング状電極を対向させて、軸方向にガスを供給すると共に、リング状の電極間の軸方向に放電を発生させて、軸方向にプラズマを出力する大気圧プラズマ発生装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１９６２１０
【特許文献２】特開２００３−１０９７９９
【特許文献３】特表２００８−５３３６６６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１、２の大気圧プラズマ発生装置は、長く伸びた対向電極間で放電を発生させ、この放電方向に垂直な方向からガスを供給するようにしている。しかし、大気圧で電極間で放電させることは容易ではない。この特許文献１、２の場合には、対向する電極面積が広いために、電極表面の一部の点部分で放電が開始して、大きな電流が流れると、電極への配線での電圧降下のために、電極間の電圧は放電と共に急速に低下する。このため、電極表面の他の部分では、放電が起こらないという問題がある。すなわち、大気圧放電の場合には、広い電極間で、一様な放電を実現することが困難である。したがって、放電方向に垂直な方向にガスを流したとしても、この特許文献１、２の大気圧プラズマ発生装置では、照射面上において線状に一様な密度のプラズマを発生することは困難である。
【０００８】
また、特許文献３は、軸方向の両端に設けらた平板状の対向するリング電極間に軸方向に放電を発生させて、リング電極に設けられた中心孔からガスを軸方向に流して、プラズマを軸方向に出力している。しかし、この大気圧プラズマ発生装置においても、対向する電極面間で、一様な放電を実現することは困難であり、この場合には、対向する電極面の点間の線状放電に平行にガスを流すものであるため、照射面上において、効率良く、長い線状となるプラズマを出力することが困難であるという問題がある。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、照射面上において、線状となる幅の広い平面状の大気圧プラズマを出力できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本第１発明は、大気圧プラズマ発生装置において、一軸方向に伸びた柱状の主プラズマ化領域を形成する絶縁体から成る筐体部と、主プラズマ化領域の一端において軸方向に開口する第１の噴出口と、第１の噴出口において軸方向に垂直な方向に空隙を有して対峙する第１及び第２の電極と、第１の噴出口に向って所定の気体を供給する第１の気体供給手段とを有する第１の予備プラズマ発生部と、主プラズマ化領域の他端において軸方向の第１の噴出口に向かって開口する第２の噴出口と、第２の噴出口において軸方向に垂直な方向に空隙を有して対峙する第３及び第４の電極と、第２の噴出口に向って所定の気体を供給する第２の気体供給手段とを有する第２の予備プラズマ発生部と、主プラズマ化領域の軸方向に垂直に所定の気体を供給する第３の気体供給手段と、主プラズマ化領域でプラズマ化された、第１の気体供給手段、第２の気体供給手段及び第３の気体供給手段から供給された気体の混合気体プラズマを、主プラズマ化領域の前記軸方向に垂直な方向に噴出し、主プラズマ化領域の軸方向に沿って配設された噴出口とを有することを特徴とする大気圧プラズマ発生装置である。
【００１１】
本発明の特徴は、互いに対向して放出される２つの予備プラズマを言わば熱電極として扱い、それらの間で放電を生ぜしめ、当該放電領域に垂直に、主目的たる気体を供給して、当該気体をプラズマ化させるものである。したがって、軸方向に対向する２つの電極の配設部分における主プラズマ化領域の軸方向に垂直な断面においては、一定の面を有したプラズマが生成される。その結果、一定の断面面積を有したプラズマが、主プラズマ化領域の軸方向に伸びて、絶縁体で区画された主プラズマ化領域の全体に一様なプラズマが生成される。この結果、軸方向には、最大数ｍに及び得る、柱状の放電領域が形成でき、且つその長手方向に垂直に主目的たるプラズマを放出できるので、矩形のプラズマ照射領域の長辺が最大数ｍに及び得る。
【００１２】
第１発明において、第１の予備プラズマ発生部に設けられた所定の気体を供給する第１の気体供給手段と、第２の予備プラズマ発生部に設けられた所定の気体を供給する第２の気体供給手段は、例えば同じ気体や、同じ組成の混合気体を供給しても良く、それぞれ異なる、或いは組成比の異なる混合気体を供給しても良いものとする。
【００１３】
第２の発明は、第１の発明において、第１及び第２の電極間に電圧を印加してその間に放電させてプラズマを発生させ、第３及び第４の電極間に電圧を印加してその間に放電させてプラズマを発生させ、第１の電極と、第３の電極との間に電圧を印加して、主プラズマ化領域の軸方向にプラズマを生成することを特徴とする。
【００１４】
また、第３の発明は、第１発明又は第２発明において、第１及び第２の電極間に電圧を印加する第１の電源と、第３及び第４の電極間に電圧を印加する第２の電源と、第１の電極と、第３の電極との間に電圧を印加する第３の電源とを有することを特徴とする。
【００１５】
印加する電圧は、直流、交流、何れであっても良く、直流と交流とが混合したものであっても良い。第１及び第２の電極間、第３及び第４の電極間には、直流を印加して、第１の電極と第３の電極間には、交流を印加するものであっても良く、その逆に、第１及び第２の電極間、第３及び第４の電極間には、交流を印加して、第１の電極と第３の電極間には、直流を印加するものであっても良い。また、両方とも、交流、又は、直流であっても良い。このように電圧を印加することで、主プラズマ領域の全体に、軸方向に長く伸びた一様のプラズマを生成することができる。
【００１６】
ここで所定の気体を供給する第３の気体供給手段は、第１の予備プラズマ発生部に設けられた第１の気体供給手段が供給する気体や、第２の予備プラズマ発生部に設けられた第２の気体供給手段が供給する気体と、例えば同じ気体や、同じ組成の混合気体を供給しても良く、それらとは異なる、或いは組成比の異なる混合気体を供給しても良いものとする。
【００１７】
第４の発明は、第１発明から第３発明において、主プラズマ化領域の軸方向の長さは、３ｃｍ以上２ｍ以下であることを特徴とする。
【００１８】
第５の発明は、第１発明から第４発明において、主プラズマ化領域の軸方向の断面形状は、軸方向及び第３の気体供給手段による気体の供給方向に垂直な一辺は、０．１ｍｍ以上１ｃｍ以下、軸方向及び第３の気体供給手段による気体の供給方向に平行な一辺は、５ｍｍ以上２ｃｍ以下の正方形又は長方形であることを特徴とする。
【００１９】
第６発明は、第１発明から第５発明において、噴出口は、主プラズマ化領域の軸方向に沿って、複数配設されていることを特徴とする。
【００２０】
第７発明は、第１発明から第６発明において、第３の気体供給手段は、主プラズマ化領域の軸方向に垂直に、主プラズマ領域に向かって開口し、軸方向に沿って、多数、配設された孔を有することを特徴とする。
【００２１】
上記の全ての発明において、第１の噴出口、第２の噴出口に向って気体を供給する第１の気体供給手段、第２の気体供給手段は、アルゴンガスを供給する手段で構成しても良い。また、第３の気体供給手段は、酸素ガスを供給する手段で構成しても良い。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の特徴は、得るべき矩形状のプラズマ照射領域の長辺方向が、主プラズマ化領域又は放電領域の長さ方向であることであり、長尺の柱状のプラズマ化領域を形成可能とした、又は、長尺の放電路を形成可能としたものである。
【００２３】
互いに対向して放出される２つの予備プラズマが、熱電極により放出された荷電粒子と見做すことができる。それらの第１の電極及び第２の電極間、及び第３の電極及び第４の電極間で、放電を生ぜしめることで、これらの電極間に予備プラズマが生成される。そして、第１の電極と第３の電極間に軸方向に印加される電圧により、主プラズマ化領域の軸方向の両端に発生した予備プラズマが、主プラズマ化領域の軸方向に成長して、絶縁体で区画された主プラズマ化領域の全体に渡り柱状のプラズマが生成される。
【００２４】
そして、この主プラズマ化領域の軸方向に垂直な方向から、プラズマの主成分となる気体を供給して、当該気体の柱状のプラズマを生成させる。例えば、２つの予備プラズマを形成するための気体とは異なる第３の気体、例えば、不活性ガスと酸素の混合気体を軸方向に垂直に供給する。当該第３の気体中の原子又は分子から、イオンが形成され、励起分子が形成され、ラジカルが形成され、或いは例えば酸素分子が含まれる場合にオゾン分子が形成される。
【００２５】
したがって、軸方向に対向する２つの電極の配設部分における主プラズマ化領域の軸方向に垂直な断面においては、一定の面を有したプラズマが生成される。その結果、一定の断面面積を有したプラズマが、主プラズマ化領域の軸方向に伸びて、絶縁体で区画された主プラズマ化領域の全体に一様なプラズマが生成される。この結果、軸方向には、最大数ｍに及び得る、柱状の放電領域が形成でき、且つ、その長手方向に垂直に主目的たるプラズマを放出できるので、矩形のプラズマ照射領域の長辺が最大数ｍに及び得る。この長尺の主プラズマ化領域又は放電領域に垂直に酸素を含むガスを供給すれば、放電領域の長さが長辺となる矩形状の酸素プラズマ照射領域が形成可能となる。これにより、一度に長尺の矩形状の酸素プラズマ照射領域を形成できるので、大面積の処理対象であっても迅速な酸素プラズマ処理が可能となる。なお、酸素ガスは一例であり、他のガスを用いることができる。
【００２６】
尚、本発明は、任意のプラズマ生成種に適用できるのであり、上記説明で用いたのアルゴンと酸素を他の任意の気体、或いは、霧状物又は微粒子を分散させた気体等に置換可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の具体的な一実施例に係るプラズマ発生装置１００の外観図。
【図２．Ａ】プラズマ発生装置１００の軸方向に平行な断面図。
【図２．Ｂ】プラズマ発生装置１００の第１の予備プラズマ発生部の軸方向に垂直な断面図。
【図３】プラズマ発生装置１００を駆動させた状態を示す断面図。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の一実施例について、図面を用いて説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００２９】
図１は、本発明の具体的な第１の実施例に係る大気圧プラズマ発生装置１００の構成を示す外観図である。図１の大気圧プラズマ発生装置１００は、プラズマの発生において減圧や外気の遮断を要しない、大気圧プラズマ発生装置である。図１において、プラズマ発生装置１００は、概略直方体状の筐体部１０、筐体部１０の軸方向（ｘ軸方向）の両端に設けられた第１の予備プラズマ発生部２１及び第２の予備プラズマ発生部２２、筐体部１０の上部に接続されたアルゴン及び酸素の混合気体供給管３０（第３の気体供給手段）、３つの高周波電源５１、５２及び５３（第１の電源、第２の電源、第３の電源）から成る。
【００３０】
図２．Ａは、図１のプラズマ発生装置１００の筐体部１０の軸方向（ｘ軸方向）に平行な断面図であり、図２．Ｂは、第１の予備プラズマ発生部２１の軸方向（ｘ軸方向）に垂直な断面図である。筐体部１０は、略直方体形状の外側筐体１１と、ｘ軸方向に伸びた円筒形状の筒状部１５から成る。筒状部１５は絶縁体から成り、ｘ軸方向の長さが約５０ｃｍであって、ｘ軸方向に沿って１７０個の第１の孔部１５１と、１７０個の第２の孔部１５２を有する。また、筒状部１５内部の円柱状の空間は主プラズマ化領域１５０（放電領域）である。外側筐体１１は、絶縁体から成り、内部空間１２と、その上側においてアルゴン及び酸素の混合気体供給管３０を接続するための４つの導入口１３とを有する。
【００３１】
筒状部１５を外側筐体１１の内部空間１２の下側からに組み込んで筐体部１０が形成される。筒状部１５は内部空間１２側に１７０個の第１の孔部１５１が配置され、外側に向けて１７０個の第２の孔部１５２が配置される。
【００３２】
筒状部１５のｘ軸方向の両端には、第１の予備プラズマ発生部２１及び第２の予備プラズマ発生部２２が接合される。
【００３３】
筒状部１５の左端に接続される第１の予備プラズマ発生部２１の構成は次の通りである。筒状部１５の主プラズマ化領域（放電領域）１５０と連通するように、第１の噴出口２１１が設けられており、当該第１の噴出口２１１を上下から挟むように第１の電極４１と第２の電極４２が設けられている。また、第１の噴出口２１１を介して筒状部１５の主プラズマ化領域（放電領域）１５０に向ってｘ軸方向にアルゴンが供給可能なように、アルゴン供給管２１２が設けられている。これら、第１の電極４１と第２の電極４２、アルゴン供給管２１２を固定するため、絶縁体から成る固定部２１０が設けられている。
【００３４】
筒状部１５の右端に接続される第２の予備プラズマ発生部２２の構成も同様である。即ち、筒状部１５の主プラズマ化領域（放電領域）１５０と連通するように、第２の噴出口２２１が設けられており、当該第２の噴出口２２１を上下から挟むように第３の電極４３と第４の電極４４が設けられている。また、第２の噴出口２２１を介して筒状部１５の主プラズマ化領域（放電領域）１５０に向ってアルゴンを供給可能なように、アルゴン供給管２２２が設けられている。これら、第３の電極４３と第４の電極４４、アルゴン供給管２２２を固定するため、絶縁体から成る固定部２２０が設けられている。
【００３５】
図２．Ａに示される通り、第１の予備プラズマ発生部２１のアルゴン供給管２１２及び第１の噴出口２１１を介して、筒状部１５の主プラズマ化領域（放電領域）１５０の左端から−ｘ軸方向に沿って、ｘ軸方向の長さの中央部に向けてアルゴンが供給される。また、第２の予備プラズマ発生部２２のアルゴン供給管２２２及び第２の噴出口２２１を介して、筒状部１５の主プラズマ化領域（放電領域）１５０の右端からｘ軸方向に沿って、ｘ軸方向の長さの中央部に向けてアルゴンが供給される。このように、第１の予備プラズマ発生部２１の第１の噴出口２１１と、第２の予備プラズマ発生部２２の第２の噴出口２２１とは、ｘ軸方向に離間して、互いに対向した位置に配置されている。
【００３６】
図２．Ｂは、図２．Ａにおける一点鎖線経路に沿った２．Ｂ−２．Ｂ矢視方向の断面図である。上述した通り、筒状部１５を外側筐体１１の内部空間１２の下側から組み込んで筐体部１０が形成されており、内部空間１２側に向けて筒状部１５の１７０個の第１の孔部１５１が配置され、外側である下側（ｙ軸方向）に向けて、ｘ軸方向に沿って１７０個の第２の孔部１５２が配置されている。
【００３７】
尚、第１の孔部１５１及び第２の孔部１５２はいずれも円柱状側面を有し、その開口部である上下の円周の直径は１ｍｍとした。また、図２．Ｂに示される通り、第１の孔部１５１の中心軸と、第２の孔部１５２の中心軸とは一直線上に配置していない。これは、主プラズマ化領域１５０において、混合気体供給管３０から内部空間１２を介して、供給されるガスが一様に分散するようにするためである。これにより、主プラズマ化領域１５０において発生するプラズマ密度が均一一様となる。
【００３８】
図３は、図１のプラズマ発生装置１００を駆動させ、主プラズマ化領域１５０におけるプラズマの発生状況と、ｘ軸方向の長さ５０ｃｍの領域に、プラズマを照射させる状態にを示した概念図である。尚、図３の装置構成のうち、図１、図２．Ａ、及び図２．Ｂにおける対応する構成要素については、同一符号を付して、説明を省略する。
【００３９】
第１の予備プラズマ発生部２１の第１の電極４１と第２の電極４２に第１の高周波電源５１が接続される。第２の予備プラズマ発生部２２の第３の電極４３と第４の電極４４に第２の高周波電源５２が接続される。また、第１の予備プラズマ発生部２１の第１の電極４１と、第２の予備プラズマ発生部２２の第３の電極４３に第３の高周波電源５３が接続される。第１の電極４１と第２の電極４２は、−ｘ軸方向に伸びて、先端部分が相互に対向するようにｙ軸方向、及び−ｙ軸方向に曲げられている。
【００４０】
また、第１のアルゴン供給管２１２から、筒状部１５内部に図３の左端から−ｘ軸方向にアルゴン（Ａｒ）が供給される。第２のアルゴン供給管２２２から、筒状部１５内部に図３の右端からｘ軸方向に向けてアルゴン（Ａｒ）が供給される。
【００４１】
こうして、第１の予備プラズマ発生部２１の、第１の噴出口２１１においては、アルゴン流が第１の電極４１及び第２の電極４２間の高周波電力によりプラズマ化され、予備プラズマとして筒状部１５の内部の、主プラズマ化領域（放電領域）１５０の左端から−ｘ軸方向へ噴出される。同様に、第２の予備プラズマ発生部２２の、第２の噴出口２２１においては、アルゴン流が第３の電極４３及び第４の電極４４間の高周波電力によりプラズマ化され、予備プラズマとして筒状部１５内部の、主プラズマ化領域（放電領域）１５０の右端からｘ軸方向へ噴出される。
【００４２】
この状態で、第１の予備プラズマ発生部２１の第１の電極４１と、第２の予備プラズマ発生部２２の第３の電極４３との間に第３の高周波電源５３により高周波電力を印加すると、柱状の空間である主プラズマ化領域（放電領域）１５０の両端から流れ込む２つの予備プラズマ（アルゴンプラズマ）間で放電が生ずる。これにより、柱状の空間である主プラズマ化領域（放電領域）１５０全体が放電状態となり、且つプラズマ生成領域となる。
【００４３】
また、アルゴン及び酸素の混合気体供給管３０から、導入口１３、内部空間１２、第１の孔部１５１を介して、放電状態となった主プラズマ化領域（放電領域）１５０に酸素をアルゴンと供に、主プラズマ化領域１５０の軸方向に垂直な方向（ｙ軸方向）に供給される。これにより、主プラズマ化領域１５０において、供給された酸素がイオン化、ラジカル化、酸素分子の活性化（励起状態）、或いは反応によりオゾンが生成されて、酸素プラズマＰ１５０となる。そして、酸素プラズマＰ１５０は、酸素ガスの供給される方向であるｙ軸方向な流れ、筒状部１５の下側側壁に設けられた１７０個の第２の孔部１５２から図３において、筒状部１５の側壁に垂直なｙ軸方向に外部に向かって照射される。
【００４４】
筒状部１５の側壁の下面に設けられた１７０個の第２の孔部１５２は、直径が１ｍｍであり、ｘ軸方向に、一列に、長さ約５０ｃｍに渡って配置されている。これらの孔部１５２からプラズマが外部に噴射されることにより、幅５０ｃｍの帯び状に、酸素プラズマＰ１５０が外部に出力される。
【００４５】
即ち、図１のプラズマ発生装置１００は、減圧及び外気の遮断の必要のない、有用な大気圧プラズマ発生装置である。
【００４６】
主プラズマ化領域１５０の軸方向（ｘ軸方向）の長さは、２ｍ以下まで実現可能である。また、下限値は特に限定されないが、３ｃｍ以上とすることが望ましい。上記実施例では、主プラズマ領域は、内径２ｍｍの円筒形状としたが、主プラズマ化領域１５０のｘ軸に垂直な断面を長方形としても良い。長方形とする場合には、一辺の長さは２ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲が望ましい。断面形状は、一辺の長さが２ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲において正方形や、長方形とすることが望ましい。この範囲の場合に、主プラズマ化領域１５０のｘ軸方向の長さを２ｍ以下とすることができる。断面積は３ｍｍ2 以上２５ｍｍ2 以下が望ましい。また、筒状部１５の１７０個の第２の孔部１５２に連続して、ｙ軸方向に伸びた５ｃｍ程度の長さを有する多数の孔をｘ軸方向に配設した部材を設けても良い。この場合に、この孔は、ｙ軸に対して傾斜させても良い。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
ディスプレイその他のガラス基板表面の清浄化や各種半導体基板表面の清浄化、その他処理対象物表面の不純物除去、更には滅菌処理等に用いることができる。本発明は特に第面積の板状物、膜状物の大気圧下の連続処理に適している。
【符号の説明】
【００４８】
１００：プラズマ発生装置
１０：筐体部
１１：外側筐体
１２：内部空間
１３：導入口
１５：筒状部
１５０：主プラズマ化領域（放電領域）
１５１：第１の孔部
１５２：第２の孔部
２１：第１の予備プラズマ発生部
２１１：第１の噴出口
２１２：第１のアルゴン供給管（所定の気体を供給する第１の手段）
２２：第２の予備プラズマ発生部
２２１：第２の噴出口
２２２：第２のアルゴン供給管（所定の気体を供給する第２の手段）
３０：アルゴン及び酸素の混合気体供給管（所定の気体を供給する第３の手段）
４１、４２、４３、４４：第１、第２、第３、第４の電極
５１、５２、５３：第１、第２、第３の高周波電源
５５：他の高周波電源
６０：電極板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大気圧下で処理対象を処理可能な、大気圧プラズマ発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶画面その他のディスプレイ基板としてのガラス基板や、種々の半導体基板の表面の清浄方法として、大気圧下で酸素を含むガスをプラズマ化して照射する技術が多用されている。その他、被処理対象物の表面の清浄方法や滅菌方法として、大気圧プラズマは今後もその用途が拡大することが期待されている。
【０００３】
処理すべき基板等の板状物や膜状物の面積が大きい場合、細長い矩形状領域にプラズマ照射を行いながら、被処理対象物を搬送することで、迅速な大面積のプラズマ処理が行われている。この点で、連続処理可能な大気圧プラズマ処理は非常に有用である。
【０００４】
上述したような、長尺の矩形状範囲のプラズマ発生装置としては、当該長尺な２つの電極を空隙を有して相対させる方法が一般的である。即ち、例えば長辺側が１０ｃｍの矩形状範囲のプラズマを発生させるためには、長さが１０ｃｍの２つの電極を数ｍｍ離して対向電極を形成し、当該空隙の長辺方向に垂直に例えば酸素とアルゴンの混合気体を通過させながら２つの電極に高周波を印加することで、長手方向が１０ｃｍの照射領域に大気圧プラズマが生成可能である。
【０００５】
本発明者らによる特許文献１には、所定長さのマイクロホローカソード電極を、微小間隔で対向させて、その間隔にガスを流して、プラズマを発生する大気圧プラズマ発生装置が開示されている。また、特許文献２には、軸方向に伸びた同心円筒状の電極間に、ガスを軸方向に流して、軸の垂直な方向に放電させて、ガスを外側円筒に軸方向に沿って設けられた孔からプラズマを発生する大気圧プラズマ発生装置が開示されている。また、軸方向に伸びた平行平板電極間に電圧を印加して平行平板間で放電させると共に、平行平板間において、軸に垂直方向にガスを流して、軸方向に垂直な方向にプラズマを出力する装置が開示されている。また、特許文献３には、軸方向に長く伸びた円筒空間の両端にリング状電極を対向させて、軸方向にガスを供給すると共に、リング状の電極間の軸方向に放電を発生させて、軸方向にプラズマを出力する大気圧プラズマ発生装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１９６２１０
【特許文献２】特開２００３−１０９７９９
【特許文献３】特表２００８−５３３６６６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１、２の大気圧プラズマ発生装置は、長く伸びた対向電極間で放電を発生させ、この放電方向に垂直な方向からガスを供給するようにしている。しかし、大気圧で電極間で放電させることは容易ではない。この特許文献１、２の場合には、対向する電極面積が広いために、電極表面の一部の点部分で放電が開始して、大きな電流が流れると、電極への配線での電圧降下のために、電極間の電圧は放電と共に急速に低下する。このため、電極表面の他の部分では、放電が起こらないという問題がある。すなわち、大気圧放電の場合には、広い電極間で、一様な放電を実現することが困難である。したがって、放電方向に垂直な方向にガスを流したとしても、この特許文献１、２の大気圧プラズマ発生装置では、照射面上において線状に一様な密度のプラズマを発生することは困難である。
【０００８】
また、特許文献３は、軸方向の両端に設けらた平板状の対向するリング電極間に軸方向に放電を発生させて、リング電極に設けられた中心孔からガスを軸方向に流して、プラズマを軸方向に出力している。しかし、この大気圧プラズマ発生装置においても、対向する電極面間で、一様な放電を実現することは困難であり、この場合には、対向する電極面の点間の線状放電に平行にガスを流すものであるため、照射面上において、効率良く、長い線状となるプラズマを出力することが困難であるという問題がある。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、照射面上において、線状となる幅の広い平面状の大気圧プラズマを出力できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本第１発明は、大気圧プラズマ発生装置において、一軸方向に伸びた柱状の主プラズマ化領域を形成する絶縁体から成る筐体部と、主プラズマ化領域の一端において軸方向に開口する第１の噴出口と、第１の噴出口において軸方向に垂直な方向に空隙を有して対峙する第１及び第２の電極と、第１の噴出口に向って所定の気体を供給する第１の気体供給手段とを有する第１の予備プラズマ発生部と、主プラズマ化領域の他端において軸方向の第１の噴出口に向かって開口する第２の噴出口と、第２の噴出口において軸方向に垂直な方向に空隙を有して対峙する第３及び第４の電極と、第２の噴出口に向って所定の気体を供給する第２の気体供給手段とを有する第２の予備プラズマ発生部と、主プラズマ化領域の軸方向に垂直に所定の気体を供給する第３の気体供給手段と、主プラズマ化領域でプラズマ化された、第１の気体供給手段、第２の気体供給手段及び第３の気体供給手段から供給された気体の混合気体プラズマを、主プラズマ化領域の前記軸方向に垂直な方向に噴出し、主プラズマ化領域の軸方向に沿って配設された噴出口とを有することを特徴とする大気圧プラズマ発生装置である。
【００１１】
本発明の特徴は、互いに対向して放出される２つの予備プラズマを言わば熱電極として扱い、それらの間で放電を生ぜしめ、当該放電領域に垂直に、主目的たる気体を供給して、当該気体をプラズマ化させるものである。したがって、軸方向に対向する２つの電極の配設部分における主プラズマ化領域の軸方向に垂直な断面においては、一定の面を有したプラズマが生成される。その結果、一定の断面面積を有したプラズマが、主プラズマ化領域の軸方向に伸びて、絶縁体で区画された主プラズマ化領域の全体に一様なプラズマが生成される。この結果、軸方向には、最大数ｍに及び得る、柱状の放電領域が形成でき、且つその長手方向に垂直に主目的たるプラズマを放出できるので、矩形のプラズマ照射領域の長辺が最大数ｍに及び得る。
【００１２】
第１発明において、第１の予備プラズマ発生部に設けられた所定の気体を供給する第１の気体供給手段と、第２の予備プラズマ発生部に設けられた所定の気体を供給する第２の気体供給手段は、例えば同じ気体や、同じ組成の混合気体を供給しても良く、それぞれ異なる、或いは組成比の異なる混合気体を供給しても良いものとする。
【００１３】
第２の発明は、第１の発明において、第１及び第２の電極間に電圧を印加してその間に放電させてプラズマを発生させ、第３及び第４の電極間に電圧を印加してその間に放電させてプラズマを発生させ、第１の電極と、第３の電極との間に電圧を印加して、主プラズマ化領域の軸方向にプラズマを生成することを特徴とする。
【００１４】
また、第３の発明は、第１発明又は第２発明において、第１及び第２の電極間に電圧を印加する第１の電源と、第３及び第４の電極間に電圧を印加する第２の電源と、第１の電極と、第３の電極との間に電圧を印加する第３の電源とを有することを特徴とする。
【００１５】
印加する電圧は、直流、交流、何れであっても良く、直流と交流とが混合したものであっても良い。第１及び第２の電極間、第３及び第４の電極間には、直流を印加して、第１の電極と第３の電極間には、交流を印加するものであっても良く、その逆に、第１及び第２の電極間、第３及び第４の電極間には、交流を印加して、第１の電極と第３の電極間には、直流を印加するものであっても良い。また、両方とも、交流、又は、直流であっても良い。このように電圧を印加することで、主プラズマ領域の全体に、軸方向に長く伸びた一様のプラズマを生成することができる。
【００１６】
ここで所定の気体を供給する第３の気体供給手段は、第１の予備プラズマ発生部に設けられた第１の気体供給手段が供給する気体や、第２の予備プラズマ発生部に設けられた第２の気体供給手段が供給する気体と、例えば同じ気体や、同じ組成の混合気体を供給しても良く、それらとは異なる、或いは組成比の異なる混合気体を供給しても良いものとする。
【００１７】
第４の発明は、第１発明から第３発明において、主プラズマ化領域の軸方向の長さは、３ｃｍ以上２ｍ以下であることを特徴とする。
【００１８】
第５の発明は、第１発明から第４発明において、主プラズマ化領域の軸方向の断面形状は、軸方向及び第３の気体供給手段による気体の供給方向に垂直な一辺は、０．１ｍｍ以上１ｃｍ以下、軸方向及び第３の気体供給手段による気体の供給方向に平行な一辺は、５ｍｍ以上２ｃｍ以下の正方形又は長方形であることを特徴とする。
【００１９】
第６発明は、第１発明から第５発明において、噴出口は、主プラズマ化領域の軸方向に沿って、複数配設されていることを特徴とする。
【００２０】
第７発明は、第１発明から第６発明において、第３の気体供給手段は、主プラズマ化領域の軸方向に垂直に、主プラズマ領域に向かって開口し、軸方向に沿って、多数、配設された孔を有することを特徴とする。
【００２１】
上記の全ての発明において、第１の噴出口、第２の噴出口に向って気体を供給する第１の気体供給手段、第２の気体供給手段は、アルゴンガスを供給する手段で構成しても良い。また、第３の気体供給手段は、酸素ガスを供給する手段で構成しても良い。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の特徴は、得るべき矩形状のプラズマ照射領域の長辺方向が、主プラズマ化領域又は放電領域の長さ方向であることであり、長尺の柱状のプラズマ化領域を形成可能とした、又は、長尺の放電路を形成可能としたものである。
【００２３】
互いに対向して放出される２つの予備プラズマが、熱電極により放出された荷電粒子と見做すことができる。それらの第１の電極及び第２の電極間、及び第３の電極及び第４の電極間で、放電を生ぜしめることで、これらの電極間に予備プラズマが生成される。そして、第１の電極と第３の電極間に軸方向に印加される電圧により、主プラズマ化領域の軸方向の両端に発生した予備プラズマが、主プラズマ化領域の軸方向に成長して、絶縁体で区画された主プラズマ化領域の全体に渡り柱状のプラズマが生成される。
【００２４】
そして、この主プラズマ化領域の軸方向に垂直な方向から、プラズマの主成分となる気体を供給して、当該気体の柱状のプラズマを生成させる。例えば、２つの予備プラズマを形成するための気体とは異なる第３の気体、例えば、不活性ガスと酸素の混合気体を軸方向に垂直に供給する。当該第３の気体中の原子又は分子から、イオンが形成され、励起分子が形成され、ラジカルが形成され、或いは例えば酸素分子が含まれる場合にオゾン分子が形成される。
【００２５】
したがって、軸方向に対向する２つの電極の配設部分における主プラズマ化領域の軸方向に垂直な断面においては、一定の面を有したプラズマが生成される。その結果、一定の断面面積を有したプラズマが、主プラズマ化領域の軸方向に伸びて、絶縁体で区画された主プラズマ化領域の全体に一様なプラズマが生成される。この結果、軸方向には、最大数ｍに及び得る、柱状の放電領域が形成でき、且つ、その長手方向に垂直に主目的たるプラズマを放出できるので、矩形のプラズマ照射領域の長辺が最大数ｍに及び得る。この長尺の主プラズマ化領域又は放電領域に垂直に酸素を含むガスを供給すれば、放電領域の長さが長辺となる矩形状の酸素プラズマ照射領域が形成可能となる。これにより、一度に長尺の矩形状の酸素プラズマ照射領域を形成できるので、大面積の処理対象であっても迅速な酸素プラズマ処理が可能となる。なお、酸素ガスは一例であり、他のガスを用いることができる。
【００２６】
尚、本発明は、任意のプラズマ生成種に適用できるのであり、上記説明で用いたのアルゴンと酸素を他の任意の気体、或いは、霧状物又は微粒子を分散させた気体等に置換可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の具体的な一実施例に係るプラズマ発生装置１００の外観図。
【図２．Ａ】プラズマ発生装置１００の軸方向に平行な断面図。
【図２．Ｂ】プラズマ発生装置１００の第１の予備プラズマ発生部の軸方向に垂直な断面図。
【図３】プラズマ発生装置１００を駆動させた状態を示す断面図。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の一実施例について、図面を用いて説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００２９】
図１は、本発明の具体的な第１の実施例に係る大気圧プラズマ発生装置１００の構成を示す外観図である。図１の大気圧プラズマ発生装置１００は、プラズマの発生において減圧や外気の遮断を要しない、大気圧プラズマ発生装置である。図１において、プラズマ発生装置１００は、概略直方体状の筐体部１０、筐体部１０の軸方向（ｘ軸方向）の両端に設けられた第１の予備プラズマ発生部２１及び第２の予備プラズマ発生部２２、筐体部１０の上部に接続されたアルゴン及び酸素の混合気体供給管３０（第３の気体供給手段）、３つの高周波電源５１、５２及び５３（第１の電源、第２の電源、第３の電源）から成る。
【００３０】
図２．Ａは、図１のプラズマ発生装置１００の筐体部１０の軸方向（ｘ軸方向）に平行な断面図であり、図２．Ｂは、第１の予備プラズマ発生部２１の軸方向（ｘ軸方向）に垂直な断面図である。筐体部１０は、略直方体形状の外側筐体１１と、ｘ軸方向に伸びた円筒形状の筒状部１５から成る。筒状部１５は絶縁体から成り、ｘ軸方向の長さが約５０ｃｍであって、ｘ軸方向に沿って１７０個の第１の孔部１５１と、１７０個の第２の孔部１５２を有する。また、筒状部１５内部の円柱状の空間は主プラズマ化領域１５０（放電領域）である。外側筐体１１は、絶縁体から成り、内部空間１２と、その上側においてアルゴン及び酸素の混合気体供給管３０を接続するための４つの導入口１３とを有する。
【００３１】
筒状部１５を外側筐体１１の内部空間１２の下側からに組み込んで筐体部１０が形成される。筒状部１５は内部空間１２側に１７０個の第１の孔部１５１が配置され、外側に向けて１７０個の第２の孔部１５２が配置される。
【００３２】
筒状部１５のｘ軸方向の両端には、第１の予備プラズマ発生部２１及び第２の予備プラズマ発生部２２が接合される。
【００３３】
筒状部１５の左端に接続される第１の予備プラズマ発生部２１の構成は次の通りである。筒状部１５の主プラズマ化領域（放電領域）１５０と連通するように、第１の噴出口２１１が設けられており、当該第１の噴出口２１１を上下から挟むように第１の電極４１と第２の電極４２が設けられている。また、第１の噴出口２１１を介して筒状部１５の主プラズマ化領域（放電領域）１５０に向ってｘ軸方向にアルゴンが供給可能なように、アルゴン供給管２１２が設けられている。これら、第１の電極４１と第２の電極４２、アルゴン供給管２１２を固定するため、絶縁体から成る固定部２１０が設けられている。
【００３４】
筒状部１５の右端に接続される第２の予備プラズマ発生部２２の構成も同様である。即ち、筒状部１５の主プラズマ化領域（放電領域）１５０と連通するように、第２の噴出口２２１が設けられており、当該第２の噴出口２２１を上下から挟むように第３の電極４３と第４の電極４４が設けられている。また、第２の噴出口２２１を介して筒状部１５の主プラズマ化領域（放電領域）１５０に向ってアルゴンを供給可能なように、アルゴン供給管２２２が設けられている。これら、第３の電極４３と第４の電極４４、アルゴン供給管２２２を固定するため、絶縁体から成る固定部２２０が設けられている。
【００３５】
図２．Ａに示される通り、第１の予備プラズマ発生部２１のアルゴン供給管２１２及び第１の噴出口２１１を介して、筒状部１５の主プラズマ化領域（放電領域）１５０の左端から−ｘ軸方向に沿って、ｘ軸方向の長さの中央部に向けてアルゴンが供給される。また、第２の予備プラズマ発生部２２のアルゴン供給管２２２及び第２の噴出口２２１を介して、筒状部１５の主プラズマ化領域（放電領域）１５０の右端からｘ軸方向に沿って、ｘ軸方向の長さの中央部に向けてアルゴンが供給される。このように、第１の予備プラズマ発生部２１の第１の噴出口２１１と、第２の予備プラズマ発生部２２の第２の噴出口２２１とは、ｘ軸方向に離間して、互いに対向した位置に配置されている。
【００３６】
図２．Ｂは、図２．Ａにおける一点鎖線経路に沿った２．Ｂ−２．Ｂ矢視方向の断面図である。上述した通り、筒状部１５を外側筐体１１の内部空間１２の下側から組み込んで筐体部１０が形成されており、内部空間１２側に向けて筒状部１５の１７０個の第１の孔部１５１が配置され、外側である下側（ｙ軸方向）に向けて、ｘ軸方向に沿って１７０個の第２の孔部１５２が配置されている。
【００３７】
尚、第１の孔部１５１及び第２の孔部１５２はいずれも円柱状側面を有し、その開口部である上下の円周の直径は１ｍｍとした。また、図２．Ｂに示される通り、第１の孔部１５１の中心軸と、第２の孔部１５２の中心軸とは一直線上に配置していない。これは、主プラズマ化領域１５０において、混合気体供給管３０から内部空間１２を介して、供給されるガスが一様に分散するようにするためである。これにより、主プラズマ化領域１５０において発生するプラズマ密度が均一一様となる。
【００３８】
図３は、図１のプラズマ発生装置１００を駆動させ、主プラズマ化領域１５０におけるプラズマの発生状況と、ｘ軸方向の長さ５０ｃｍの領域に、プラズマを照射させる状態にを示した概念図である。尚、図３の装置構成のうち、図１、図２．Ａ、及び図２．Ｂにおける対応する構成要素については、同一符号を付して、説明を省略する。
【００３９】
第１の予備プラズマ発生部２１の第１の電極４１と第２の電極４２に第１の高周波電源５１が接続される。第２の予備プラズマ発生部２２の第３の電極４３と第４の電極４４に第２の高周波電源５２が接続される。また、第１の予備プラズマ発生部２１の第１の電極４１と、第２の予備プラズマ発生部２２の第３の電極４３に第３の高周波電源５３が接続される。第１の電極４１と第２の電極４２は、−ｘ軸方向に伸びて、先端部分が相互に対向するようにｙ軸方向、及び−ｙ軸方向に曲げられている。
【００４０】
また、第１のアルゴン供給管２１２から、筒状部１５内部に図３の左端から−ｘ軸方向にアルゴン（Ａｒ）が供給される。第２のアルゴン供給管２２２から、筒状部１５内部に図３の右端からｘ軸方向に向けてアルゴン（Ａｒ）が供給される。
【００４１】
こうして、第１の予備プラズマ発生部２１の、第１の噴出口２１１においては、アルゴン流が第１の電極４１及び第２の電極４２間の高周波電力によりプラズマ化され、予備プラズマとして筒状部１５の内部の、主プラズマ化領域（放電領域）１５０の左端から−ｘ軸方向へ噴出される。同様に、第２の予備プラズマ発生部２２の、第２の噴出口２２１においては、アルゴン流が第３の電極４３及び第４の電極４４間の高周波電力によりプラズマ化され、予備プラズマとして筒状部１５内部の、主プラズマ化領域（放電領域）１５０の右端からｘ軸方向へ噴出される。
【００４２】
この状態で、第１の予備プラズマ発生部２１の第１の電極４１と、第２の予備プラズマ発生部２２の第３の電極４３との間に第３の高周波電源５３により高周波電力を印加すると、柱状の空間である主プラズマ化領域（放電領域）１５０の両端から流れ込む２つの予備プラズマ（アルゴンプラズマ）間で放電が生ずる。これにより、柱状の空間である主プラズマ化領域（放電領域）１５０全体が放電状態となり、且つプラズマ生成領域となる。
【００４３】
また、アルゴン及び酸素の混合気体供給管３０から、導入口１３、内部空間１２、第１の孔部１５１を介して、放電状態となった主プラズマ化領域（放電領域）１５０に酸素をアルゴンと供に、主プラズマ化領域１５０の軸方向に垂直な方向（ｙ軸方向）に供給される。これにより、主プラズマ化領域１５０において、供給された酸素がイオン化、ラジカル化、酸素分子の活性化（励起状態）、或いは反応によりオゾンが生成されて、酸素プラズマＰ１５０となる。そして、酸素プラズマＰ１５０は、酸素ガスの供給される方向であるｙ軸方向な流れ、筒状部１５の下側側壁に設けられた１７０個の第２の孔部１５２から図３において、筒状部１５の側壁に垂直なｙ軸方向に外部に向かって照射される。
【００４４】
筒状部１５の側壁の下面に設けられた１７０個の第２の孔部１５２は、直径が１ｍｍであり、ｘ軸方向に、一列に、長さ約５０ｃｍに渡って配置されている。これらの孔部１５２からプラズマが外部に噴射されることにより、幅５０ｃｍの帯び状に、酸素プラズマＰ１５０が外部に出力される。
【００４５】
即ち、図１のプラズマ発生装置１００は、減圧及び外気の遮断の必要のない、有用な大気圧プラズマ発生装置である。
【００４６】
主プラズマ化領域１５０の軸方向（ｘ軸方向）の長さは、２ｍ以下まで実現可能である。また、下限値は特に限定されないが、３ｃｍ以上とすることが望ましい。上記実施例では、主プラズマ領域は、内径２ｍｍの円筒形状としたが、主プラズマ化領域１５０のｘ軸に垂直な断面を長方形としても良い。長方形とする場合には、一辺の長さは２ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲が望ましい。断面形状は、一辺の長さが２ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲において正方形や、長方形とすることが望ましい。この範囲の場合に、主プラズマ化領域１５０のｘ軸方向の長さを２ｍ以下とすることができる。断面積は３ｍｍ2 以上２５ｍｍ2 以下が望ましい。また、筒状部１５の１７０個の第２の孔部１５２に連続して、ｙ軸方向に伸びた５ｃｍ程度の長さを有する多数の孔をｘ軸方向に配設した部材を設けても良い。この場合に、この孔は、ｙ軸に対して傾斜させても良い。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
ディスプレイその他のガラス基板表面の清浄化や各種半導体基板表面の清浄化、その他処理対象物表面の不純物除去、更には滅菌処理等に用いることができる。本発明は特に第面積の板状物、膜状物の大気圧下の連続処理に適している。
【符号の説明】
【００４８】
１００：プラズマ発生装置
１０：筐体部
１１：外側筐体
１２：内部空間
１３：導入口
１５：筒状部
１５０：主プラズマ化領域（放電領域）
１５１：第１の孔部
１５２：第２の孔部
２１：第１の予備プラズマ発生部
２１１：第１の噴出口
２１２：第１のアルゴン供給管（所定の気体を供給する第１の手段）
２２：第２の予備プラズマ発生部
２２１：第２の噴出口
２２２：第２のアルゴン供給管（所定の気体を供給する第２の手段）
３０：アルゴン及び酸素の混合気体供給管（所定の気体を供給する第３の手段）
４１、４２、４３、４４：第１、第２、第３、第４の電極
５１、５２、５３：第１、第２、第３の高周波電源
５５：他の高周波電源
６０：電極板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気圧プラズマ発生装置において、
一軸方向に伸びた柱状の主プラズマ化領域を形成する絶縁体から成る筐体部と、
前記主プラズマ化領域の一端において前記軸方向に開口する第１の噴出口と、
前記第１の噴出口において前記軸方向に垂直な方向に空隙を有して対峙する第１及び第２の電極と、
前記第１の噴出口に向って所定の気体を供給する第１の気体供給手段とを有する第１の予備プラズマ発生部と、
前記主プラズマ化領域の他端において前記軸方向の前記第１の噴出口に向かって開口する第２の噴出口と、
前記第２の噴出口において前記軸方向に垂直な方向に空隙を有して対峙する第３及び第４の電極と、
前記第２の噴出口に向って所定の気体を供給する第２の気体供給手段とを有する第２の予備プラズマ発生部と、
前記主プラズマ化領域の前記軸方向に垂直に所定の気体を供給する第３の気体供給手段と、
主プラズマ化領域でプラズマ化された、前記第１の気体供給手段、第２の気体供給手段及び第３の気体供給手段から供給された気体の混合気体プラズマを、前記主プラズマ化領域の前記軸方向に垂直な方向に噴出し、前記主プラズマ化領域の前記軸方向に沿って配設された噴出口と、
を有することを特徴とする大気圧プラズマ発生装置。
【請求項２】
前記第１及び第２の電極間に電圧を印加してその間に放電させてプラズマを発生させ、前記第３及び第４の電極間に電圧を印加してその間に放電させてプラズマを発生させ、前記第１の電極と、前記第３の電極との間に電圧を印加して、前記主プラズマ化領域の前記軸方向にプラズマを生成す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。
【請求項３】
前記第１及び第２の電極間に電圧を印加する第１の電源と、
前記第３及び第４の電極間に電圧を印加する第２の電源と、
前記第１の電極と、前記第３の電極との間に電圧を印加する第３の電源と、
を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の大気圧プラズマ発生装置。
【請求項４】
前記主プラズマ化領域の前記軸方向の長さは、３ｃｍ以上２ｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の大気圧プラズマ発生装置。
【請求項５】
前記主プラズマ化領域の前記軸方向の断面形状は、前記軸方向及び前記第３の気体供給手段による気体の供給方向に垂直な一辺は、０．１ｍｍ以上１ｃｍ以下、前記軸方向及び前記第３の気体供給手段による気体の供給方向に平行な一辺は、５ｍｍ以上２ｃｍ以下の正方形又は長方形であることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の大気圧プラズマ発生装置。
【請求項６】
前記噴出口は、前記主プラズマ化領域の前記軸方向に沿って、複数配設されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の大気圧プラズマ発生装置。
【請求項７】
前記第３の気体供給手段は、前記主プラズマ化領域の前記軸方向に垂直に、前記主プラズマ領域に向かって開口し、前記軸方向に沿って、多数、配設された孔を有することを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の大気圧プラズマ発生装置。
【請求項１】
大気圧プラズマ発生装置において、
一軸方向に伸びた柱状の主プラズマ化領域を形成する絶縁体から成る筐体部と、
前記主プラズマ化領域の一端において前記軸方向に開口する第１の噴出口と、
前記第１の噴出口において前記軸方向に垂直な方向に空隙を有して対峙する第１及び第２の電極と、
前記第１の噴出口に向って所定の気体を供給する第１の気体供給手段とを有する第１の予備プラズマ発生部と、
前記主プラズマ化領域の他端において前記軸方向の前記第１の噴出口に向かって開口する第２の噴出口と、
前記第２の噴出口において前記軸方向に垂直な方向に空隙を有して対峙する第３及び第４の電極と、
前記第２の噴出口に向って所定の気体を供給する第２の気体供給手段とを有する第２の予備プラズマ発生部と、
前記主プラズマ化領域の前記軸方向に垂直に所定の気体を供給する第３の気体供給手段と、
主プラズマ化領域でプラズマ化された、前記第１の気体供給手段、第２の気体供給手段及び第３の気体供給手段から供給された気体の混合気体プラズマを、前記主プラズマ化領域の前記軸方向に垂直な方向に噴出し、前記主プラズマ化領域の前記軸方向に沿って配設された噴出口と、
を有することを特徴とする大気圧プラズマ発生装置。
【請求項２】
前記第１及び第２の電極間に電圧を印加してその間に放電させてプラズマを発生させ、前記第３及び第４の電極間に電圧を印加してその間に放電させてプラズマを発生させ、前記第１の電極と、前記第３の電極との間に電圧を印加して、前記主プラズマ化領域の前記軸方向にプラズマを生成す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。
【請求項３】
前記第１及び第２の電極間に電圧を印加する第１の電源と、
前記第３及び第４の電極間に電圧を印加する第２の電源と、
前記第１の電極と、前記第３の電極との間に電圧を印加する第３の電源と、
を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の大気圧プラズマ発生装置。
【請求項４】
前記主プラズマ化領域の前記軸方向の長さは、３ｃｍ以上２ｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の大気圧プラズマ発生装置。
【請求項５】
前記主プラズマ化領域の前記軸方向の断面形状は、前記軸方向及び前記第３の気体供給手段による気体の供給方向に垂直な一辺は、０．１ｍｍ以上１ｃｍ以下、前記軸方向及び前記第３の気体供給手段による気体の供給方向に平行な一辺は、５ｍｍ以上２ｃｍ以下の正方形又は長方形であることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の大気圧プラズマ発生装置。
【請求項６】
前記噴出口は、前記主プラズマ化領域の前記軸方向に沿って、複数配設されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の大気圧プラズマ発生装置。
【請求項７】
前記第３の気体供給手段は、前記主プラズマ化領域の前記軸方向に垂直に、前記主プラズマ領域に向かって開口し、前記軸方向に沿って、多数、配設された孔を有することを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の大気圧プラズマ発生装置。
【図１】
【図２．Ａ】
【図２．Ｂ】
【図３】
【図２．Ａ】
【図２．Ｂ】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−２１８８０１（Ｐ２０１０−２１８８０１Ａ）
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−６２６３２（Ｐ２００９−６２６３２）
【出願日】平成２１年３月１６日（２００９．３．１６）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２０年度、文部科学省、知的クラスター創成事業（第二期）「先進プラズマナノ基盤技術の開発」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（５０４１３９６６２）国立大学法人名古屋大学 (996)
【出願人】（３０４０３６００８）ＮＵエコ・エンジニアリング株式会社 (59)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１６日（２００９．３．１６）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２０年度、文部科学省、知的クラスター創成事業（第二期）「先進プラズマナノ基盤技術の開発」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（５０４１３９６６２）国立大学法人名古屋大学 (996)
【出願人】（３０４０３６００８）ＮＵエコ・エンジニアリング株式会社 (59)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]