JPS59130097A - 放電プラズマの発生方法 - Google Patents
放電プラズマの発生方法Info
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- JPS59130097A JPS59130097A JP58004736A JP473683A JPS59130097A JP S59130097 A JPS59130097 A JP S59130097A JP 58004736 A JP58004736 A JP 58004736A JP 473683 A JP473683 A JP 473683A JP S59130097 A JPS59130097 A JP S59130097A
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- plasma
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- plasma generation
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明Ｃま、マイクロ波発振機等の発振管を備えた尚周
波型Δあ先を用いる放電プラズマの発生方法【こ関する
。
波型Δあ先を用いる放電プラズマの発生方法【こ関する
。
放電プラズマ発生用のマイクロ披見」辰％＋こおける発
振管１こは、その殆どがマグネトロンが用いられている
。このマグネトロンの駆動には負の高電圧が必要であり
、通常商用電源からの電流を整流してマグネトロン【こ
供給している。
振管１こは、その殆どがマグネトロンが用いられている
。このマグネトロンの駆動には負の高電圧が必要であり
、通常商用電源からの電流を整流してマグネトロン【こ
供給している。
低温プラズマ（非平衡プラズマ）の発生（こ必要とされ
る発振機の出力は］、 Ｋｗ 以下で充分であり、その
必要とされる電力容量に応じて、嬉１図に示す単相半波
整流方式と、第２図１こ示す単相全波整流方式とが使用
されている。同図１仁おいて、１（は単相単巻変圧器、
２は単相高圧変圧器、３は高圧整流スタック、４はフィ
ルタ回路、５はマダイ・トロンであって、マダイ・トロ
ン５の陰極は図示しないフィラメノト変圧８ａ＋こ接続
さ）ｔている。
る発振機の出力は］、 Ｋｗ 以下で充分であり、その
必要とされる電力容量に応じて、嬉１図に示す単相半波
整流方式と、第２図１こ示す単相全波整流方式とが使用
されている。同図１仁おいて、１（は単相単巻変圧器、
２は単相高圧変圧器、３は高圧整流スタック、４はフィ
ルタ回路、５はマダイ・トロンであって、マダイ・トロ
ン５の陰極は図示しないフィラメノト変圧８ａ＋こ接続
さ）ｔている。
尚、 ｌｉ（で、リップルの低減化を図るため第３図に
示すような三相全波整流方式が用いられている。同図Ｇ
こおいて、６は三相単巻変圧器、７は三相高圧変圧器で
ある。
示すような三相全波整流方式が用いられている。同図Ｇ
こおいて、６は三相単巻変圧器、７は三相高圧変圧器で
ある。
ところでプラズマが発生する時は、マグネトロン側から
みて結合インピーダンスが急激Ｅこ変化する過渡期（こ
あり、従って上記従来例の如くプラズマの発生と維持と
を同一の回路で行う場合でＣ′ｉ、プラズマの発生を、
プラズマを維持する条件で行わさるを得ないことになる
が、かかる条件でのプラズマの発生は難しく、このため
初期点弧の際、プラズマが発生し易いように他の条件を
変えるか、或いは出力をプラズマの定常状態（こおける
よりも高くするか、或いは別の起動装置を用いるかしな
ければならず、プラズマが発生してから安定な状態に達
する才でにかなりの時間を要し、しかもかかる操作は熟
練を要するものであった。
みて結合インピーダンスが急激Ｅこ変化する過渡期（こ
あり、従って上記従来例の如くプラズマの発生と維持と
を同一の回路で行う場合でＣ′ｉ、プラズマの発生を、
プラズマを維持する条件で行わさるを得ないことになる
が、かかる条件でのプラズマの発生は難しく、このため
初期点弧の際、プラズマが発生し易いように他の条件を
変えるか、或いは出力をプラズマの定常状態（こおける
よりも高くするか、或いは別の起動装置を用いるかしな
ければならず、プラズマが発生してから安定な状態に達
する才でにかなりの時間を要し、しかもかかる操作は熟
練を要するものであった。
捷たマグネトロンはその内部抵抗が低く、かつその駆動
（こは高電圧が必要なため、充分な平滑効果を得ようと
するとコンデンサ等の＄１工“１をかなり大きくせざる
牙得す、特Ｅこ第１図及び第２図（こ示す従来の方法で
は、整流後の脈流の周波数が低いため、マグネトロンの
陽極電流は脈動的で放電プラズマは断続的しこしか発生
しない。
（こは高電圧が必要なため、充分な平滑効果を得ようと
するとコンデンサ等の＄１工“１をかなり大きくせざる
牙得す、特Ｅこ第１図及び第２図（こ示す従来の方法で
は、整流後の脈流の周波数が低いため、マグネトロンの
陽極電流は脈動的で放電プラズマは断続的しこしか発生
しない。
従ってプラズマが発生していない間（こ励起された活性
種がエネルギーを放出し尽してしまうこと番こなり、こ
のためプラズマが消え易くなる。
種がエネルギーを放出し尽してしまうこと番こなり、こ
のためプラズマが消え易くなる。
これを防止するためには、発振機の出力を高くして安定
したプラズマの維持発生を図ればよいが、こうした場合
１こは低い励起状態でプラズマを発生させることはでき
ないこと【こなる。
したプラズマの維持発生を図ればよいが、こうした場合
１こは低い励起状態でプラズマを発生させることはでき
ないこと【こなる。
尚第３図に示す方法ではマグネトロン（こ流れる陽極電
流のリップルを理論的には１５％程度に押えることがで
きるが、実際Ｉこは線間電圧の相違、各相の位相差のず
れ等から２０％程度〔こ押えるのかや・つとである。
流のリップルを理論的には１５％程度に押えることがで
きるが、実際Ｉこは線間電圧の相違、各相の位相差のず
れ等から２０％程度〔こ押えるのかや・つとである。
本発明は、プラズマを発生させるための電源回路を、プ
ラズマ発生用回路とプラズマ維持用回路とに分けること
によって上記問題点を解決しようというもので、これを
図面〔こ丞す実施例を参１！αしながら説明すると、第
４図番こ示すよう（こプラズマを発生させるための％諒
回路は、プラズマ維持用回路１０と、プラズマ発生用回
路１１とをこ分けられている。
ラズマ発生用回路とプラズマ維持用回路とに分けること
によって上記問題点を解決しようというもので、これを
図面〔こ丞す実施例を参１！αしながら説明すると、第
４図番こ示すよう（こプラズマを発生させるための％諒
回路は、プラズマ維持用回路１０と、プラズマ発生用回
路１１とをこ分けられている。
プラズマ維持用回路１０１こおいて、マグネトロン（こ
よる発振管１２は、高周波インノく一タ１３、サイリス
タ式電圧調整器１４、単相高圧変圧器１６、高圧整流ヌ
タソク１６及びフィルり回路１７を介して単相の商用電
源（こ接続されている。
よる発振管１２は、高周波インノく一タ１３、サイリス
タ式電圧調整器１４、単相高圧変圧器１６、高圧整流ヌ
タソク１６及びフィルり回路１７を介して単相の商用電
源（こ接続されている。
またプラズマ発生用回路１１をこおいて、発振管１２は
、単相高圧変圧器１８と尚圧整流スタック１９とを介し
てスイッチ２０の閉成番こより上記商用電源と徽続司能
となっている。
、単相高圧変圧器１８と尚圧整流スタック１９とを介し
てスイッチ２０の閉成番こより上記商用電源と徽続司能
となっている。
従ってプラズマの初期点弧時【こ、スイッチ２０を閉成
してプラズマ発生用回路１１を閉じれは、発振管１２１
こ瞬時的（こ高電圧が加わることになり、プラズマがイ
ｌ′（［を実に発生する。プラズマが点弧したならばス
イッチ２Ｑを開き、プラズマ発生用回路１１を開成する
。以後は発振管１２はプラズマにイト持用回路１０＋こ
よって電圧を供給されること番こなる。
してプラズマ発生用回路１１を閉じれは、発振管１２１
こ瞬時的（こ高電圧が加わることになり、プラズマがイ
ｌ′（［を実に発生する。プラズマが点弧したならばス
イッチ２Ｑを開き、プラズマ発生用回路１１を開成する
。以後は発振管１２はプラズマにイト持用回路１０＋こ
よって電圧を供給されること番こなる。
尚プラズマ発生用回路１１から発振管１２昏こ’／Ｍれ
る電流はリップルが大きい方が好寸しい。
る電流はリップルが大きい方が好寸しい。
それは陽極電流の実効値を押え、ピーク値を高くできる
ため、プラズマ点弧の際の消費電力を押えることができ
るからである０ ところでプラズマの発生を目的としたマイクロ波発振機
においては、マダイ・トロ／の陽極に流れる電流は完全
な直流であることが好捷しい０しかしマグネトロンに印
加される電圧は約３〜４Ｋｖ と比較的高く、また消費
電力もＩ Ｋｗ 程度と大きいので、電池等の完全な
直流電源の使用は不可能てあり、整流器を用いて商用交
流電源より直流を得なければならず、完全な直流による
マグネトロンの駆動は現実的には不可能である。
ため、プラズマ点弧の際の消費電力を押えることができ
るからである０ ところでプラズマの発生を目的としたマイクロ波発振機
においては、マダイ・トロ／の陽極に流れる電流は完全
な直流であることが好捷しい０しかしマグネトロンに印
加される電圧は約３〜４Ｋｖ と比較的高く、また消費
電力もＩ Ｋｗ 程度と大きいので、電池等の完全な
直流電源の使用は不可能てあり、整流器を用いて商用交
流電源より直流を得なければならず、完全な直流による
マグネトロンの駆動は現実的には不可能である。
そこで商用交流電源を整流して得られる陽極電流のリッ
プルがどの程度まで許されるかということが問題番こな
る。第５図は陽極電流Ａとプラズマの発光強度Ｂとの関
係を示すもので、ここで陽極電流の実効値０．２ Ａ、
マグネトロンの出力のピーク値９５０Ｗ、実効値８６０
Ｗであり、横軸は時間ｔを表わし、１目盛は５ ｍ ｓ
ｅｃ、また縦軸は電流ｌを表わし、］、 ｆｌ盛は０．
］ 、Ａである。同図から読み取れるようｌこリップ
ルが６０％程度（こなればプラズマの連続発生が可能ニ
ナリ、さら【こマグネトロンの出力が２００Ｗ以下で、
いかなる気体においてもプラズマを連続発生させるため
（こは陽極電流のリップルを１０％以下１こ押えなけれ
ばならないと考えられる。ここで連続発生させるとい９
怠味はＩｎ５ｅｃ以下の断続もないということである。
プルがどの程度まで許されるかということが問題番こな
る。第５図は陽極電流Ａとプラズマの発光強度Ｂとの関
係を示すもので、ここで陽極電流の実効値０．２ Ａ、
マグネトロンの出力のピーク値９５０Ｗ、実効値８６０
Ｗであり、横軸は時間ｔを表わし、１目盛は５ ｍ ｓ
ｅｃ、また縦軸は電流ｌを表わし、］、 ｆｌ盛は０．
］ 、Ａである。同図から読み取れるようｌこリップ
ルが６０％程度（こなればプラズマの連続発生が可能ニ
ナリ、さら【こマグネトロンの出力が２００Ｗ以下で、
いかなる気体においてもプラズマを連続発生させるため
（こは陽極電流のリップルを１０％以下１こ押えなけれ
ばならないと考えられる。ここで連続発生させるとい９
怠味はＩｎ５ｅｃ以下の断続もないということである。
陽極電流のリップルを１０％以下〔こ押える整流回路の
１として第４図に示す高周波インバータ方式が考えられ
る。同方式は商用文流（周波数５０Ｈｚ４７ｚは６０Ｈ
ｚ）ｉ数拾Ｉ（Ｉ（ｚ ｌこ変調し、整流後のリップル
を低減させフィルタ回路４の平滑効果を高める役割を果
たす。
１として第４図に示す高周波インバータ方式が考えられ
る。同方式は商用文流（周波数５０Ｈｚ４７ｚは６０Ｈ
ｚ）ｉ数拾Ｉ（Ｉ（ｚ ｌこ変調し、整流後のリップル
を低減させフィルタ回路４の平滑効果を高める役割を果
たす。
ところでマグネトロンは第６図【こ示すように僅かな陽
極電圧変動で出力が変化するため、低出力で安定■こ発
振させるため昏こは陽極電流を一定（こすることが必要
ζこｌる。但し、同図ｔこおいて横軸は陽極電流ｉ ’
（ｍＡ ）、縦軸は平均出力Ｐｏ（Ｗ）’、表わす。そ
こで本発明では第４図（こ示すように電流検知器２１を
設け、陽極電流を常時検出し、その信号をサイリスク式
電圧調整器１４！こフィードバンクすること（こより陽
極電流が常時一定ｔこなるよう（こ高圧変圧器１６を自
動的に調整する五う（こしている。
極電圧変動で出力が変化するため、低出力で安定■こ発
振させるため昏こは陽極電流を一定（こすることが必要
ζこｌる。但し、同図ｔこおいて横軸は陽極電流ｉ ’
（ｍＡ ）、縦軸は平均出力Ｐｏ（Ｗ）’、表わす。そ
こで本発明では第４図（こ示すように電流検知器２１を
設け、陽極電流を常時検出し、その信号をサイリスク式
電圧調整器１４！こフィードバンクすること（こより陽
極電流が常時一定ｔこなるよう（こ高圧変圧器１６を自
動的に調整する五う（こしている。
尚フィルタ回路４は平滑用であるとノ友にインバータ１
３（こよる高周波を除去するためのものである。
３（こよる高周波を除去するためのものである。
ここでより具体的な例について述べると、第１図ないし
第４図（こ示す電源回路を用い、各々の回路のマグネト
ロン（こ図示しない空洞共振器を接続し、同共振器内番
こサフストレイトパイプを配置して同パイプ内に０２番
５０ ＳＣＣｍ、 Ｈｅｔ２ ０ ５ＣＣＩＩＩ
Ｓ ｉ ＣＡ４ を ５ ｓｃｃｍ、 Ｇ
ｃ ＣＡ４に０．４０ ｓｅｃｍ、 ｒ’ｏｃｚ
、’！ｚ０．８ ｓｅｃｍ 流し、同バイブ内の圧力
を９５トールがら１０．５ ＋−−ル（こ保持しつつ放
電可能なまで発振機の出力を下げてプラズマの発生限界
値を測定したところ、第１図の回路ではマダイ・トロン
の出力実効イ１ｉＪ７２０Ｗ、ピーク値１３６０Ｗ、第
２図の回路でＣま出力実効値５７０’Ｗ、 ピーク値
１１００Ｗ。
第４図（こ示す電源回路を用い、各々の回路のマグネト
ロン（こ図示しない空洞共振器を接続し、同共振器内番
こサフストレイトパイプを配置して同パイプ内に０２番
５０ ＳＣＣｍ、 Ｈｅｔ２ ０ ５ＣＣＩＩＩ
Ｓ ｉ ＣＡ４ を ５ ｓｃｃｍ、 Ｇ
ｃ ＣＡ４に０．４０ ｓｅｃｍ、 ｒ’ｏｃｚ
、’！ｚ０．８ ｓｅｃｍ 流し、同バイブ内の圧力
を９５トールがら１０．５ ＋−−ル（こ保持しつつ放
電可能なまで発振機の出力を下げてプラズマの発生限界
値を測定したところ、第１図の回路ではマダイ・トロン
の出力実効イ１ｉＪ７２０Ｗ、ピーク値１３６０Ｗ、第
２図の回路でＣま出力実効値５７０’Ｗ、 ピーク値
１１００Ｗ。
第３図の回路では出力実効値５４０Ｗ、 ピーク値６０
０Ｗ以上でなければプラズマが発生しなかったの【こ対
し、本発明に係る第４図の回路では出力実効値１５０Ｗ
、ピーク値２００Ｗて充分であった。
０Ｗ以上でなければプラズマが発生しなかったの【こ対
し、本発明に係る第４図の回路では出力実効値１５０Ｗ
、ピーク値２００Ｗて充分であった。
次にサフヌトレイトバイプに２０００回の堆積工程を施
した後、中実化し、その端面を観察したおころ、第１図
及び第２図の回路を用いて得られた母材で観察されたコ
アとクラッドとの境界の構造不整は、第４図の回路を用
いて得られた母材では全く観察されなかった。
した後、中実化し、その端面を観察したおころ、第１図
及び第２図の回路を用いて得られた母材で観察されたコ
アとクラッドとの境界の構造不整は、第４図の回路を用
いて得られた母材では全く観察されなかった。
因み（こ構造不整の度合は陽極電流の平滑化【こ伴い少
なくなり、第１図１こ示す回路よりも第２図（こ示す回
路の方が少なく、捷た第２図Ｇこ示す回路よりも第３図
に示す回路の方が少ながった。
なくなり、第１図１こ示す回路よりも第２図（こ示す回
路の方が少なく、捷た第２図Ｇこ示す回路よりも第３図
に示す回路の方が少ながった。
以上のようｔこ本発明においては、プラズマ発生電源回
路をプラズマ発生用回路とプラズマ維狛用回路との２系
統に分けたので、プラズマ点弧時（こはプラズマ発生用
回路を利用することにより瞬時的Ｉこ高電圧が得られる
ことになり、従ってプラズマを発生させることが非常に
容易（こなり、ｔたプラズマが安定状頭に達するまでの
時間が大幅【こ短縮されること（こｌる。
路をプラズマ発生用回路とプラズマ維狛用回路との２系
統に分けたので、プラズマ点弧時（こはプラズマ発生用
回路を利用することにより瞬時的Ｉこ高電圧が得られる
ことになり、従ってプラズマを発生させることが非常に
容易（こなり、ｔたプラズマが安定状頭に達するまでの
時間が大幅【こ短縮されること（こｌる。
第１図ないし第３図は従来のプラズマ発生方法を示す電
源回路図、第４図は本発明（こ保る方法【こ用いられる
電源回路図、第５図はマグネトロンの陽極電流とプラズ
マの発光状態との関係を示すグラフ、第６図はマグネト
ロンの陽極電圧と出力との関係を示すグラフである。 ・１０・・・・・プラズマ維持用回路 １１・・・・・プラズマ発生用回路 １２・・・・・発振管 手続補正書 昭和５８年７１１厨１／７日 特許庁長官殿 ■、小事件表示 特願昭５８−４７３６２、発明の名
称 放電プラズマの発生方法３、補正をする者 事件との関係 特 許 出願人 古河電気工業株式会社 ４、代理人〒１００ ６ 補１Ｆの対象 明細書の１発明の詳細な説明」の欄 補正の内容 明細書第９頁１６行目と１７行目との間につきの文を加
入し捷す。 「なお、第４図中のフィルタ回路１７において、該フィ
ルタ回路１了から図示のコンデンサを省略することかあ
る。」 以 上
源回路図、第４図は本発明（こ保る方法【こ用いられる
電源回路図、第５図はマグネトロンの陽極電流とプラズ
マの発光状態との関係を示すグラフ、第６図はマグネト
ロンの陽極電圧と出力との関係を示すグラフである。 ・１０・・・・・プラズマ維持用回路 １１・・・・・プラズマ発生用回路 １２・・・・・発振管 手続補正書 昭和５８年７１１厨１／７日 特許庁長官殿 ■、小事件表示 特願昭５８−４７３６２、発明の名
称 放電プラズマの発生方法３、補正をする者 事件との関係 特 許 出願人 古河電気工業株式会社 ４、代理人〒１００ ６ 補１Ｆの対象 明細書の１発明の詳細な説明」の欄 補正の内容 明細書第９頁１６行目と１７行目との間につきの文を加
入し捷す。 「なお、第４図中のフィルタ回路１７において、該フィ
ルタ回路１了から図示のコンデンサを省略することかあ
る。」 以 上
Claims (2)
- （１） 放電プラズマを発生させるための発振管を有
する高周波電源回路を、プラズマ発生用回路とプラズマ
維持用回路との２系統に分け、プラズマの初期点弧時に
おいては上記プラズマ発生用回路を閉成し、プラズマ発
生後は上記プラズマ発生回路を開成することを特徴とす
る放電プラズマの発生方法０ ′ - （２） プラズマ維持回路で発振管（こ流れる陽極電
流のリップル率を・１５％以下（こ押えることを特徴と
する特許請求の範ｇ第１項記戦の放電プラズマの発生方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58004736A JPS59130097A (ja) | 1983-01-14 | 1983-01-14 | 放電プラズマの発生方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58004736A JPS59130097A (ja) | 1983-01-14 | 1983-01-14 | 放電プラズマの発生方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59130097A true JPS59130097A (ja) | 1984-07-26 |
Family
ID=11592189
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58004736A Pending JPS59130097A (ja) | 1983-01-14 | 1983-01-14 | 放電プラズマの発生方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59130097A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017500687A (ja) * | 2013-10-23 | 2017-01-05 | パーキンエルマー・ヘルス・サイエンシーズ・インコーポレイテッドＰｅｒｋｉｎｅｌｍｅｒ Ｈｅａｌｔｈ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｉｎｃ． | ハイブリッドジェネレータとその使用方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56147438A (en) * | 1980-04-16 | 1981-11-16 | Fujitsu Ltd | Microplasma treatment apparatus |
-
1983
- 1983-01-14 JP JP58004736A patent/JPS59130097A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56147438A (en) * | 1980-04-16 | 1981-11-16 | Fujitsu Ltd | Microplasma treatment apparatus |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017500687A (ja) * | 2013-10-23 | 2017-01-05 | パーキンエルマー・ヘルス・サイエンシーズ・インコーポレイテッドＰｅｒｋｉｎｅｌｍｅｒ Ｈｅａｌｔｈ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｉｎｃ． | ハイブリッドジェネレータとその使用方法 |
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