JPH02235401A

JPH02235401A - マイクロ波導入窓

Info

Publication number: JPH02235401A
Application number: JP5510689A
Authority: JP
Inventors: Hideomi Takahashi; 秀臣高橋; Kiyohisa Terai; 清寿寺井; Kazuo Minami; 和雄南
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-03-09
Filing date: 1989-03-09
Publication date: 1990-09-18

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的コ（産業上の利用分野）本発明は、マイクロ波を応用したプラズマ処理装置やマ
イクロ波レーザ装置に用いられるマイクロ波導入窓に関
するものである。

（従来の技術）従来、マイクロ波を応用したプラズマ処理装置やマイク
ロ波レーザ装置に用いられるマイクロ波導入窓は、導波
管内に湿気や雨等が侵入することを防止するためや、マ
イクロ波及びミリ波帯電子管の人出力回路の真空封じ等
に用いられている。

この様なマイクロ波導入窓は、第４図に示した様に構成
されている。即ち、雲母、ガラス、テフロン等の薄い誘
電体板２が、２つの導波管３ａ，３ｂに設けられたチョ
ーク・フランジ４ａ，４ｂの間に挟み込まれてマイクロ
波導入窓１が構成されている。また、前記誘電体板２の
外側には、気密性を保持するためにガスケット５が設け
られ、さらに、チョーク・フランジ４ａにはチョーク溝
６が形成されている。

この様な構成を有するマイクロ波導入窓１においては、
チョーク溝６の作用によって、マイクロ波はこの７ラン
ジ接続面において、その反射が極小の状態で大気側から
低圧力側に導入される。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上述した様な従来のマイクロ波導入窓に
おいては、以下に述べる様な解決すべき課題があった。

即ち、チョーク・フランジ４ａに設けられたチョーク溝
６は、２つの導波管３ａ，３ｂの接続部分Ａを等価的に
短絡状態とするもので、薄い誘電体板２は実質的に無損
失であるから、ガスケット５を配設しなければ、チョー
ク・フランジ４ａ．４ｂの接続面は無損失、無反射とな
り、連続した導波管と同様となる。

しかし、実際は、気密性を保持するためにガスケット５
は不可欠で、このガスケット５部分で損失が不可避的に
発生する。また、マイクロ波の導入窓部分での損失を増
大させるだけでなく、条件によっては低圧力側にあるガ
スケットにおいてマイクロ波部分放電を生じ、マイクロ
波がこの部分で全反射されてしまい、窓としての機能が
失われるという欠点があった。これは、薄い誘電体板が
挿入されたフランジ接続面全体には、マイクロ波電界が
定在波となって浸透しており、そのため、ゴムの様な柔
かい弾力性のあるガスケット５が誘重体板２の外側に挿
入されると、いわゆるｔａｎδ損がガスケット５に発生
するためである。

本発明は、以上の欠点を解決するために提案されたもの
で、その目的は、いかなる場合でもガスケットにマイク
ロ波電界がかからない構造とすることにより、ｔａｎδ
損を無くした、無損失のマイクロ波導入窓を提供するこ
とにある。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明は、大気圧より低圧雰囲気中にマイクロ波電力を
導入するために設けられ、前記２つのガス系統を分離し
、且つ、マイクロ波を無損失で導入することができるよ
うに、一対のフランジの間に低損失の誘電体板を配設し
、前記誘電体板の外側にガスケットを設けたマイクロ波
導入窓において、誘電体板からなる窓部分の周辺部及び
ガスケット部分の内、少なくとも窓部分の周辺部に金属
被膜を形成したことを特徴とするものである。

（作用）本発明のマイクロ波導入窓によれば、誘電体板の窓部分
の周辺部に金属被膜を施す二七により、ガスケットにマ
イクロ波電界が印加されないようにすることができ、ｔ
ａｎδ損を防止することができる。

（実施例）以下、本発明の一実施例を第１図乃至第３図に゜基づい
て具体的に説明する。なお、゜第４図に示しだ従来型と
同一の部材には同一の符号を付して、説明は省略する。

本実施例においては、第１図（Ａ）に示した様に、２つ
の導波管（例えば、マイクロ波発振器側導波管とレーザ
発振器側導波管）３ａ，３ｂのチョーク・フランジ４ａ
，４ｂの間に、石英等から成るマイクロ波損失の少ない
薄い誘電体板１０が配設されている。また、この薄い誘
電体板１０には、第１図（Ｂ）に示した様に、ａｘｂの
マイクロ波窓部分１０ａの周辺部１０ｂに、金属被膜１
１が施されている。なお、第１図（Ｃ）に示した様に、
誘電体板１０の外側に配設されたガスヶット５部分にも
同様に金属被膜１１を施しても良い。

また、金属被膜１１を形成する方法としては、金属蒸着
やスパッタリング等の技術を適用することができる。

この様な構成を有する本実施例のマイクロ波導入窓にお
いては、２つの導波管３ａ，３ｂはそれぞれチョーク・
フランジ４ａ，４ｂに気密に接続されているので、石英
ガラス等の薄い誘電体板１０とガスケット５によって、
両側の導波管が気密に分離されている。また、第１図（
Ｂ）に示した様に、マイクロ波窓部分１０ａの周辺部１
０ｂに、金属被膜１１が施されているので、マイクロ波
はスムーズにこの窓部分を通過し、且つ、ガスケット５
は効果的にマイクロ波遮蔽されるので、ガスケット５部
分でのｔａｎδ損は皆無となる。さらに、第１図（Ｃ）
に示した様に、ガスケット５部分にも金属被膜１１を施
した場合には、ガスケット５は完全に遮蔽され、マイク
ロ波窓部分の周辺部１０ｂに施した金属被膜１１と金属
製のチョーク・フ今ンジ４ａ，４ｂとの電気的接触も良
好となる。従って、ガスケット５のマイクロ波遮蔽が良
好となるたけでなく、マイクロ波の透過特性も良好なも
のとなる。

この様に、誘電体板１０のマイクロ波窓部分の周辺部及
びガスケット部分に金属被膜を施すと、マイクロ波電界
の様な高周波電界が導体中に浸透する深さδは大幅に低
減される。即ち、一般にマイクロ波電界の様な高周波電
界が導体中に浸透する深さδは、次式で与えられる。

δ＝ｆ７７丁７丁 δ：導電率 ω：角周波数 μ：透磁率従って、例えば、金属被膜として金メッキを施したとす
ると、金の体積抵抗率ρは、ρ＝２．　４ｘ１０−６（
Ω・ｃｍ）であるから、マイクロ波周波数ｆをｆ　（＝
ω／２π）＝２．４５ＧＨｚとすると、ｔｔ＝ｔｔａ　
＝４　ｙｒ　ｘ　１　０−７（Ｈ／ｍ）となるの＝１．
６ｘｌＯ−４（ｃｍ）となる。即ち、数μの金の被膜を施すことは、全体を金
から構成したのと同様の作用をすることが分る。そのた
め、金属被膜の施されたガスケットは、完全にマイクロ
波が遮蔽されるので、ｔａｎδ損を皆無とすることがで
きる。また、薄い誘電体板の周辺にも金属被膜を施した
場合には、チョク・フランジの接続面での反射も皆無に
近くなる。

なお、第２図は、上記の様な横成を有するマイクロ波導
入窓２２をマイクロ波レーザ装置に適用した例を示した
ものである。即ち、レーザ発振部２１には、マイクロ波
導入窓２２を介して、マイクロ波発振器２３が接続され
ている。マイクロ波発振器２３で放出されたマイクロ波
電力は、マイクロ波導入窓２２及び導波管２４を通って
レーザ発振部２１に導入される。なお、レーザ発振部２
１は、導波管放電部２５、マイクロ波導入部２６、マイ
クロ波出射部２７、熱交換部２８及び送風部２つを循環
風洞３０で接続して構成されている。

また、前記導波管放電部２５の軸方向両端部には、半透
過ミラー３１ａと全反射ミラー３１ｂとが配設され、光
共振器が構成されている。

この様に、本発明のマイクロ波導入窓を適用したマイク
ロ波レーザ装置においては、以下に述べる様にしてレー
ザ光を得ることができる。即ち、レーザ発振部２１には
、本発明のマイクロ波導入窓２２を介してマイクロ波発
振器２３よりマイクロ波電力が供給され、導波管放電部
２５内においてマイクロ波グロー放電３２が形成される
。なお、レーザ発振部２１の内部は、始め、真空排気装
置（図示せず）によって排気された後、レーザガス供給
装置（図示せず）より、一定ガス圧力までレーザガスが
充填されている。また、一対のミラー３１ａ，３１ｂで
構成された光共振器を往復する光が、マイクロ波グロー
放電３２で励起されたレーザガス中を通る時に増幅され
、位相の揃ったレーザ光３３となって外部に放出される
。

また、上述した様なマイクロ波レーザ装置におけるレー
ザ出力特性を第３図に示した。即ち、本発明のマイクロ
波導入窓を用いたマイクロ波レーザ装置においては、レ
ーザ出力特性は従来例と比較して大幅に向上する。ここ
で、従来例のレーザ出力が極端に小さいのは、マイクロ
波導入窓部分での放電によって、マイクロ波をレーザ発
振部に導入できなくなるためである。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
く、マイクロ波レーザ装置ばかりでなく、マイクロ波プ
ラズマ処理装置等のマイクロ波導入窓としても用いるこ
とができる。

「発明の効果〕以」二述べた様に、本発明によれば、誘電体板からなる
窓部分の周辺部及びガスケット部分の内、少なくとも窓
部分の周辺部に金属被膜を形成するという簡単な手段に
よって、ガスケット部分のｔａｎδ損を無くした、無損
失のマイクロ波導入窓を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）〜（Ｃ）は本発明のマイクロ波導入窓の一
実施例を示すもので、（Ａ）及び（Ｃ）は断面図、（Ｂ
）は斜視図、第２図はマイクロ波レーザ装置に本発明の
マイクロ波導入窓を適用した場合の概略図、第３図は本
発明のマイクロ波導入窓を用いたマイクロ波レーザ装置
の性能を従来例と比較したものであり、第４図は従来の
マイクロ波導入窓の一例を示す断面図である。１・・・マイクロ波導入窓、２・・・誘電体板、３ａ，
３ｂ・・・導波管、４ａ，４ｂ・・・チョーク・フラン
ジ、５・・・ガスケット、６・・・チョーク溝、１０・
・・誘電体板、１０ａ・・・マイクロ波窓部分、１０ｂ
・・・周辺部、１１・・・金属被膜、２１・・・レーザ
発振部、２２・・・マイクロ波導入窓、２３・・・マイ
クロ波発振器、２４・・・導波管、２５・・・導波管放
電部、２６・・・マイクロ波導入部、２７・・・マイク
ロ波出射部、２８・・・熱交換部、２９・・・送風部、
３０・・・循環風洞、３１ａ・・・半透過ミラー、３ｌ
ｂ・・・全反射ミラー、３２・・・マイクロ波グロー放
電、３３・・・レーザ光。

Claims

【特許請求の範囲】大気圧より低圧雰囲気中にマイクロ波電力を導入するた
めに設けられ、前記２つのガス系統を分離し、且つ、マ
イクロ波を無損失で導入することができるように、一対
のフランジの間に低損失の誘電体板を配設し、前記誘電
体板の外側にガスケットを設けたマイクロ波導入窓にお
いて、前記誘電体板からなる窓部分の周辺部及び前記ガスケッ
ト部分の内、少なくとも窓部分の周辺部に金属被膜を形
成したことを特徴とするマイクロ波導入窓。