JP7328500B2 - Atmospheric plasma processing equipment - Google Patents
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Description
本開示は、大気圧近傍放電で生じた活性粒子(プラズマ)を、ターゲットに照射する大気圧プラズマ処理装置に関する。 The present disclosure relates to an atmospheric pressure plasma processing apparatus that irradiates a target with active particles (plasma) generated by near-atmospheric discharge.
従来より、大気圧下でプラズマを生成する各種の手法が知られている。例えば、特許文献1には、高圧電極と接地電極とを持ち、接地電極に多数の開口が形成されていることで、高圧電極と接地電極との間で発生した、いわゆる低温プラズマが接地電極を通過して、ターゲットに照射可能な装置が開示されている。 Conventionally, various techniques for generating plasma under atmospheric pressure are known. For example, in Patent Document 1, a high-voltage electrode and a ground electrode are provided, and a large number of openings are formed in the ground electrode. A device is disclosed through which a target can be irradiated.
しかし、特許文献1のように、接地電極を通過したプラズマがターゲットに照射される方式では、有効な照射距離が短くなってしまいやすい。結果、ターゲットの形状等に制限を受けやすく、また、作業性の面からも不利である。 However, in the method of irradiating the target with the plasma that has passed through the ground electrode as in Patent Document 1, the effective irradiation distance tends to be short. As a result, the shape of the target tends to be restricted, and it is also disadvantageous in terms of workability.
本開示は、従来技術の問題点を鑑みてなされたものであり、大気圧近傍放電で生じたプラズマを、好適にターゲットに照射する、大気圧プラズマ処理装置を提供すること、を技術課題の1つとする。 The present disclosure has been made in view of the problems of the prior art, and one of the technical problems to be solved is to provide an atmospheric pressure plasma processing apparatus that suitably irradiates a target with plasma generated by near-atmospheric pressure discharge. one.
本開示の第1態様に係る大気圧プラズマ処理装置は、高圧電極として電圧が印加される電極板と、前記電極板の接地電極側表面に配置される誘電体と、前記誘電体に対して前記接地電極側に間隔を空けて配置されており、開口が互いに間隔を空けて複数形成された、照射窓と、放電に供されるガスを、少なくとも前記誘電体と前記照射窓との間に供給するためのガス供給路と、前記誘電体における前記接地電極側の表面のうち、それぞれの前記開口と対向する領域に貼り付けられた導電性の複数の小片と、を備えており、前記照射窓に対して前記ガスの下流側に接地電極が配置される場合において、前記電極板に電圧を印加することで前記開口において放電を発生させ、前記放電で生じた活性粒子を含む放電ガスを、複数の前記開口から前記接地電極に向けて噴出させる。
本開示の第2態様に係る大気圧プラズマ処理装置は、高圧電極として電圧が印加される電極板と、前記電極板の接地電極側表面に配置される誘電体と、前記誘電体に対して前記接地電極側に間隔を空けて配置されており、開口が互いに間隔を空けて複数形成された、照射窓と、放電に供されるガスを、少なくとも前記誘電体と前記照射窓との間に供給するためのガス供給路と、を備えており、前記照射窓は、前記開口が複数形成された絶縁体による板状部材を含み、前記照射窓には、前記開口の内面に、それぞれ、導電材料が取り付けられており、前記照射窓に対して前記ガスの下流側に接地電極が配置される場合において、前記電極板に電圧を印加することで前記開口において放電を発生させ、前記放電で生じた活性粒子を含む放電ガスを、複数の前記開口から前記接地電極に向けて噴出させる。
本開示の第3態様に係る大気圧プラズマ処理装置は、高圧電極として電圧が印加される電極板と、前記電極板の接地電極側表面に配置される誘電体と、前記誘電体に対して前記接地電極側に間隔を空けて配置されており、開口が互いに間隔を空けて複数形成された、照射窓と、前記照射窓に設置された中間電極と、放電に供されるガスを、少なくとも前記誘電体と前記照射窓との間に供給するためのガス供給路と、を備えており、前記照射窓に対して前記ガスの下流側に接地電極が配置される場合において、第1の電圧を前記電極板と前記中間電極との間に印加すると共に、第2の電圧を前記中間電極と前記接地電極との間に印加することで、前記開口において放電を発生させ、前記放電で生じた活性粒子を含む放電ガスを、複数の前記開口から前記接地電極に向けて噴出させる。
An atmospheric pressure plasma processing apparatus according to a first aspect of the present disclosure includes an electrode plate to which a voltage is applied as a high voltage electrode, a dielectric disposed on the ground electrode side surface of the electrode plate, and an irradiation window having a plurality of openings spaced apart from each other, and a gas to be used for discharge is supplied between at least the dielectric and the irradiation window. and a plurality of conductive small pieces attached to regions of the surface of the dielectric on the ground electrode side facing the openings, and the irradiation window. When a ground electrode is arranged downstream of the gas, a discharge is generated in the opening by applying a voltage to the electrode plate, and a plurality of discharge gases containing active particles generated by the discharge are generated. from the opening toward the ground electrode.
An atmospheric pressure plasma processing apparatus according to a second aspect of the present disclosure includes an electrode plate to which a voltage is applied as a high voltage electrode, a dielectric disposed on the ground electrode side surface of the electrode plate, and an irradiation window having a plurality of openings spaced apart from each other, and a gas to be used for discharge is supplied between at least the dielectric and the irradiation window. and a gas supply path for performing the irradiation, wherein the irradiation window includes a plate-like member made of an insulator in which a plurality of the openings are formed, and the irradiation window includes a conductive material on the inner surface of the opening, respectively. is attached, and a ground electrode is arranged on the downstream side of the gas with respect to the irradiation window, a discharge is generated in the opening by applying a voltage to the electrode plate, and the discharge generated by the discharge A discharge gas containing active particles is ejected from the plurality of openings toward the ground electrode.
An atmospheric pressure plasma processing apparatus according to a third aspect of the present disclosure includes an electrode plate to which a voltage is applied as a high voltage electrode, a dielectric disposed on the ground electrode side surface of the electrode plate, and An irradiation window arranged at intervals on the ground electrode side and having a plurality of openings spaced apart from each other; an intermediate electrode provided in the irradiation window; a gas supply path for supplying between a dielectric and the irradiation window, wherein a first voltage is applied when a ground electrode is arranged downstream of the gas with respect to the irradiation window. A discharge is generated in the opening by applying a second voltage between the electrode plate and the intermediate electrode and applying a second voltage between the intermediate electrode and the ground electrode, and the activation caused by the discharge is generated. A discharge gas containing particles is ejected from the plurality of openings toward the ground electrode.
本開示の第4態様に係る大気圧プラズマ処理装置は、高圧電極として電圧が印加される電極板と、前記電極板の接地電極側表面に配置される誘電体と、前記誘電体に対して前記接地電極側に間隔を空けて配置されており、少なくとも1つのスリット状の開口が形成された、照射窓と、放電に供されるガスを、少なくとも前記誘電体と前記照射窓との間に供給するためのガス供給路と、前記誘電体における前記接地電極側の表面のうち、それぞれの前記開口と対向する領域に貼り付けられた導電性の小片と、を備えており、前記照射窓に対して前記ガスの下流側に接地電極が配置される場合において、前記電極板に電圧を印加することで前記開口において放電を発生させ、前記放電で生じた活性粒子を含む放電ガスを、前記開口から前記接地電極に向けてスリット状に噴出させる。
本開示の第5態様に係る大気圧プラズマ処理装置は、高圧電極として電圧が印加される電極板と、前記電極板の接地電極側表面に配置される誘電体と、前記誘電体に対して前記接地電極側に間隔を空けて配置されており、少なくとも1つのスリット状の開口が形成された、照射窓と、放電に供されるガスを、少なくとも前記誘電体と前記照射窓との間に供給するためのガス供給路と、を備えており、前記照射窓は、前記開口が複数形成された絶縁体による板状部材を含み、前記照射窓には、前記開口の内面に、導電材料が取り付けられており、前記照射窓に対して前記ガスの下流側に接地電極が配置される場合において、前記電極板に電圧を印加することで前記開口において放電を発生させ、前記放電で生じた活性粒子を含む放電ガスを、前記開口から前記接地電極に向けてスリット状に噴出させる。
本開示の第6態様に係る大気圧プラズマ処理装置は、高圧電極として電圧が印加される電極板と、前記電極板の接地電極側表面に配置される誘電体と、前記誘電体に対して前記接地電極側に間隔を空けて配置されており、少なくとも1つのスリット状の開口が形成された、照射窓と、前記照射窓に設置された中間電極と、放電に供されるガスを、少なくとも前記誘電体と前記照射窓との間に供給するためのガス供給路と、を備えており、前記照射窓に対して前記ガスの下流側に接地電極が配置される場合において、第1の電圧を前記電極板と前記中間電極との間に印加すると共に、第2の電圧を前記中間電極と前記接地電極との間に印加することで、前記開口において放電を発生させ、前記放電で生じた活性粒子を含む放電ガスを、前記開口から前記接地電極に向けてスリット状に噴出させる。
An atmospheric pressure plasma processing apparatus according to a fourth aspect of the present disclosure includes an electrode plate to which a voltage is applied as a high voltage electrode, a dielectric disposed on the ground electrode side surface of the electrode plate, and an irradiation window having at least one slit-like opening formed thereon and spaced apart on the side of the ground electrode; and a gas to be used for discharge is supplied between at least the dielectric and the irradiation window. and a conductive small piece affixed to a region of the surface of the dielectric on the ground electrode side facing the opening, wherein the irradiation window is provided with a gas supply path for In the case where a ground electrode is arranged downstream of the gas, a discharge is generated in the opening by applying a voltage to the electrode plate, and the discharge gas containing active particles generated by the discharge is discharged from the opening. It is jetted in a slit shape toward the ground electrode.
An atmospheric pressure plasma processing apparatus according to a fifth aspect of the present disclosure includes an electrode plate to which a voltage is applied as a high voltage electrode, a dielectric disposed on the ground electrode side surface of the electrode plate, and an irradiation window having at least one slit-like opening formed thereon and spaced apart on the side of the ground electrode; and a gas to be used for discharge is supplied between at least the dielectric and the irradiation window. and a gas supply path for the irradiation, wherein the irradiation window includes a plate-shaped member made of an insulating material in which a plurality of the openings are formed, and a conductive material is attached to the inner surface of the opening in the irradiation window. In the case where a ground electrode is arranged downstream of the gas with respect to the irradiation window, a discharge is generated in the opening by applying a voltage to the electrode plate, and the active particles generated by the discharge discharge gas is jetted from the opening toward the ground electrode in a slit shape.
An atmospheric pressure plasma processing apparatus according to a sixth aspect of the present disclosure includes an electrode plate to which a voltage is applied as a high voltage electrode, a dielectric disposed on the ground electrode side surface of the electrode plate, and An irradiation window having at least one slit-like opening formed thereon, an intermediate electrode disposed on the irradiation window, and a gas to be used for discharge are arranged at a distance on the ground electrode side, and comprise at least the above-mentioned a gas supply path for supplying between a dielectric and the irradiation window, wherein a first voltage is applied when a ground electrode is arranged downstream of the gas with respect to the irradiation window. A discharge is generated in the opening by applying a second voltage between the electrode plate and the intermediate electrode and applying a second voltage between the intermediate electrode and the ground electrode, and the activation caused by the discharge is generated. A discharge gas containing particles is jetted from the opening toward the ground electrode in a slit shape.
本開示によれば、大容量のプラズマを効率的に発生できる。 According to the present disclosure, large-capacity plasma can be efficiently generated.
以下、図面を参照しつつ、幾つかの実施例に係るプラズマ処理装置を説明する。なお、各実施例における構成の一部又は全部は、相互に適用可能である。 Hereinafter, plasma processing apparatuses according to several embodiments will be described with reference to the drawings. Part or all of the configuration in each embodiment can be applied to each other.
「第1実施例」
第1実施例におけるプラズマ処理装置1は、大気圧下で所定のガスを電離させて、プラズマを生成する。以下の説明では、プラズマ処理装置1は、主に、水をターゲットとして、プラズマ処理を行う場合を説明する。プラズマ処理が施された水は、プラズマ活性処理水(PAM:Plasma Activated Medium)として、近年、医療分野やアグリ分野等において、その応用が期待されている。但し、プラズマ処理装置1は、水以外の種々の物質を、ターゲットとすることもできる。
"First Example"
The plasma processing apparatus 1 in the first embodiment ionizes a predetermined gas under atmospheric pressure to generate plasma. In the following description, the plasma processing apparatus 1 mainly performs plasma processing using water as a target. In recent years, plasma-treated water is expected to be applied as plasma activated medium (PAM) in the medical field, agriculture field, and the like. However, the plasma processing apparatus 1 can also target various substances other than water.
<構成>
まず、図1を参照して、プラズマ処理装置1の概略構成を示す。プラズマ処理装置1は、少なくとも装置本体2を有する。追加的に、プラズマ処理装置1は、接地電極3、ホース5、配線9a、および、電源ユニット9(定圧電源)、のうち少なくもいずれかを有していてもよい。装置本体2に対して、ホース5と、配線9aと、が接続される。ホース5は、ガスボンベ等の、ガスの供給源に接続されている。また、配線9aは、電源ユニット9と接続されている。電源ユニット9は、kHzオーダーの周波数のパルス電流を、装置本体2へ出力する。装置本体2では、このパルス波に基づいてプラズマが生成される。電源ユニット9からの出力における周波数は、例えば、数kHz~数10kHz程度であってもよい。また、必ずしも、kHzオーダーに限定される必要は無く、例えば、MHzオーダーや、GHzオーダーであってもよい。
装置本体2は、例えば、手持ち型のプラズマ処理装置として利用されてもよい。この場合、例えば、装置本体2には、ユーザーが把持するための把持部が形成されていてもよい。
<Configuration>
First, referring to FIG. 1, a schematic configuration of a plasma processing apparatus 1 is shown. The plasma processing apparatus 1 has at least an apparatus
The device
また、図1において、プラズマ処理装置1の下方には、装置本体2とは分離して接地電極3が配置さている。接地電極3は、電気的に接地される。第1実施例では、SUS板が、接地電極3として利用される。プラズマ処理のターゲットTは、接地電極3と装置本体2との間に配置される。なお、ターゲットTが導体である場合、ターゲットTに、接地電極を兼用させることができる。
Further, in FIG. 1, a
第1実施例のプラズマ処理装置1は、電極板11と、誘電体13と、照射窓15と、ガスインレット20と、を少なくとも有する。また、プラズマ処理装置1は、更に、ケース19を有する。ケース19は、電極板11、誘電体13、および、照射窓15を収容する。ケース19は、第1実施例では、直径100mm程度の円筒状に形成されており、下面が大気開放されている。
The plasma processing apparatus 1 of the first embodiment has at least an
電極板11は、配線9aと電気的に接続されており、これにより、高圧電極として電圧が印加される。電極板11は、平面部を有しており、接地電極3へ平面部を向けて配置される。第1実施例では、一例として、銅が、電極板11の材料として用いられる。より詳細には、直径70mm程度の銅板として、電極板11が形成される。但し、必ずしもこれに限られるものでは無く、種々の導電体を電極板11の材料として利用できる。
The
誘電体13は、電極板11の接地電極側表面に配置される。誘電体13は、電極板11と隙間を空けずに配置されることが好ましい。電極板11の接地電極側表面の全体が、誘電体13で覆われてもよい。誘電体13は、電極板11と一体に接合されていてもよい。誘電体13は、電極板11と接地電極3との間でのアーク放電を防止する。更に、電極全体から均等に電子が放出されるように促すこともできる。誘電体13は、強誘電体であることが好ましい。第1実施例では、一例として、ニオブ酸リチウムが、誘電体13の材料として用いられる。しかし、必ずしもこれに限られるものでは無く、ピエゾ等の他の強誘電体であってもよい。また、強誘電体に限らず、石英などの一般的な誘電体を、誘電体13の材料として採用してもよい。
The dielectric 13 is arranged on the ground electrode side surface of the
照射窓15は、誘電体に対して接地電極3側に間隔を空けて配置されている。第1実施例の照射窓15は、ケース19の下側を蓋する板状の部材である。装置本体2では、照射窓15の下面(接地電極側表面)が、少なくとも大気に露出される。また、図2,図3に示すように、照射窓15には、複数の開口16が互いに間隔を空けて形成されている。照射窓15は、絶縁性の部材であってもよく、例えば、絶縁性のセラミックスであってもよい。複数の開口16は、各々から噴出されるガスの流量が略均一となるような間隔で形成されてもよい。なお、図3に示すように、第1実施例では、開口16は、断面が円形であるが、必ずしもこれに限られるものではなく、矩形等の異形状に適宜変更可能である。
The
第1実施例において、照射窓15と誘電体13との間隔は、各位置で一定であってもよい。間隔が狭すぎるとガスの流れを妨げてしまい、間隔が広すぎるとプラズマの生成効率が低下すると考えられる。そこで、一例として、第1実施例では、照射窓15と誘電体13との間隔が、0.5mm以上、1.5mm以下の範囲で設定されている。但し、必ずしもこれに限られるものではなく、間隔は適宜変更し得る。照射窓15と誘電体13との間には、スペーサー14が設けられていてもよく、スペーサー14を挟んで照射窓15と誘電体13とが設けられていることで、上記の間隔が維持されてもよい。
In the first embodiment, the distance between the
第1実施例では、誘電体13の下面(接地電極側表面)において、各々の開口16と対向する領域には、導電性の小片17が接着されている。電極板11に電圧が印加された際、小片17には電荷が集中する。これにより、電極板11と接地電極3との間では、特に、小片17が配置された箇所において、プラズマが発生しやすくなる。小片17の面積は、開口16の断面積(深さ方向と交差する方向の断面積)と等しくてもよい。但し、ここでいう「等しい」とは、小片17の面積と開口16の断面積とが完全一致する場合に限定されるものではなく、多少の誤差は許容され得る。なお、第1実施例において、両者は、直径3mmの円形に形成されている。また、開口16の断面形状と同様に、小片17の形状についても、円形に限定されるものでは無く、種々の形状を、適宜採用可能である。
In the first embodiment, a
ガスインレット20は、ガス供給路を形成している。ガスインレット20は、放電に供されるガスを、ケース19内に導入する。ケース19内へ導入されたガスは、図2の点線で示した流路で、照射窓15の開口16からケース19の外に排出される。その過程で、第1実施例では、少なくとも誘電体13と照射窓15との間に、ガスが供給される。放電に供されるガスには、いわゆる不活性ガスが用いられる。一例として、第1実施例では、ヘリウムガスが利用される。但し、必ずしもこれに限られるものではなく、ヘリウム以外の希ガスが利用されてもよい。また、窒素等の反応性の低いガスが、不活性ガスとして利用されてもよい。また、ガスインレット20には、図示無き調整弁が設けられていてもよく、調整弁において、バルブ開度を調整することで、ケース19内に導入されるガスの流量が調整されてもよい。
The
<動作説明>
次に、上記の実施例に係る装置の動作を説明する。まず、接地電極3に対する装置本体2の位置は、照射窓15と接地電極3との間に電離ガスが生じ、且つ、電離ガスがターゲットに照射される範囲内で調整される。つまり、装置本体2の位置は、不活性ガスの種類、流量、印加電圧の各種の条件に応じて適宜調整され得る。第1実施例のように、ヘリウムガスを用いる場合、誘電体13から接地電極3までの間隔が、18mm~35mmとなるように、調整される。このとき、照射窓15の下面と接地電極3との間隔は、10mm~27mm程度となる。接地電極3と照射窓15との間には、水が、ターゲットTとして配置される。この場合、水は、シャーレ等の上面が開放された容器に収容されていてもよい。
<Description of operation>
Next, the operation of the device according to the above embodiment will be described. First, the position of the apparatus
次に、ガスインレット20からヘリウムガスがケース19内に導入される。ヘリウムガスの流量は、3L/min~20L/minの範囲(より好ましくは、5L/min~12L/min の範囲)に調整される。ケース19内におけるヘリウムガスが適正な濃度
になった状態で、電源ユニット9(定圧電源)が駆動され、電極板11へ高電圧が印加される。例えば、9kVの電圧が、20kHzの周波数でパルス出力により印加される。
Next, helium gas is introduced into the
電極板11へ高電圧の印加が開始されると、誘電体13の下面と接地電極3との空間において、ヘリウムガスが電離され、これにより、プラズマが発生する(つまり、プラズマ放電が生じる)。
When the application of the high voltage to the
上記の空間において、ヘリウムガスは、誘電体13と照射窓15との間を通って、複数の開口16の各々からターゲットTへ噴出される。電離によって活性化された粒子(電子、イオン、および、ラジカル)が有効な距離は、大気圧中では短いので、誘電体13と照射窓15との間隔が広いほど、無駄な電離が生じやすくなると考えられる。これに対し、第1実施例では、誘電体13と照射窓15との間のスペースが制限されているので、活性化された粒子を含む放電ガス(つまり、プラズマ)を、開口16を通じてターゲットTへ、効率よく照射させやすくなっている。また、プラズマ処理装置1は、照射窓15の下方(放電ガスの下流側)に接地電極3が配置されているため、照射窓15から接地電極3までの空間をプラズマ処理に利用できる。これにより、特許文献1のように、接地電極を通過したプラズマがターゲットに照射される方式と比べて、有効な照射距離が長大化されやすくなっている。これにより 、プラズマ処理装置1は、プラズマ処理を効率よく施すこと
ができる。
In the space described above, the helium gas is jetted to the target T from each of the plurality of
しかも、第1実施例では、誘電体13の下面(接地電極側表面)において、各々の開口16と対向する領域には、導電性の小片17が接着されており、小片17-開口16-接地電極3の3者を結ぶ空間内に存在するヘリウムガスが、集中的に電離される。これによって、ターゲットTへ照射される放電ガスにおいて、活性粒子の割合を向上させることができる。つまり、大容量のプラズマが、効率的に生成および照射される。
Moreover, in the first embodiment, conductive
そして、プラズマ処理装置1は、複数の開口16の各々から放電ガスがターゲットTへ噴射されるので、ターゲットTにおける放電ガスの照射面積を広くできる。しかも、放電ガスが、複数の開口16から分散されて出射されるので、ターゲットTが水のような液体である場合、放電ガスによってターゲットTが吹き飛ばされ難くなる。これらにより、プラズマ処理装置1は、より一層、プラズマ処理を効率よく施すことができる。
In the plasma processing apparatus 1, since the discharge gas is jetted to the target T from each of the plurality of
「第2実施例」
次に、図4を参照し、第2実施例に係るプラズマ処理装置を説明する。第2実施例に係るプラズマ処理装置は、第1実施例に係るプラズマ処理装置に対し、追加的に、棒状部材17a、および、導電材料16a、を更に有する。第2実施例に係るプラズマ処理装置におけるその他の構成については、第1実施例と同様であってもよいため、特に断りが無い限り説明を省略する。
"Second embodiment"
Next, a plasma processing apparatus according to a second embodiment will be described with reference to FIG. The plasma processing apparatus according to the second embodiment further has a rod-shaped
棒状部材17aは、図4に示すように、小片17から開口内へ延びる導電性の部材である。図4に示すように、棒状部材17aの長さは、開口16を貫通する程度であってもよい。また、複数の開口16の内面に、導電材料16aが取り付けられていてもよい。導電材料16aは、開口16に沿ってパイプ状に形成されていてもよい。各部材16a,17aは、それぞれ、小片17-開口16-接地電極3の3者を結ぶ空間内で電流を流しやすくして、ヘリウムガスの電離を促すうえで、有効である。但し、導電材料16aの長さは、開口16の全長と一致している必要は無く、開口16の中ほどまでの長さであってもよい。
The
「第3実施例」
次に、図5を参照し、第3実施例に係るプラズマ処理装置100を説明する。図5において、第1および第2実施例と同様な構成については、第1および第2実施例と同一な符号を付し、詳細な説明は省略する。
"Third embodiment"
Next, a
第3実施例に係るプラズマ処理装置100は、高圧電極である電極板11と、接地電極3との間に、中間電極21が設けられている。そして、電極板11と中間電極21との間、中間電極21と接地電極3との間、のそれぞれにおいて高電圧が印加される。これにより、大気圧下でプラズマが生じさせる際に、電極板11と接地電極3との間でのアーク放電が、より良好に防止される。
In the
図5に示すように、本実施例において、中間電極21は、接地電極3と誘電体13との間に配置される。このとき、複数の開口16の近傍に配置されることが好ましい。図5の例において、中間電極21は、それぞれの開口16の内面に取り付けられている。また、それぞれの中間電極21は、別体として形成されている。中間電極21は、第2実施例における導電材料を兼用する。
As shown in FIG. 5, the
第3実施例では、図1に示した電源ユニット9の代わりに、第1電源ユニット22と、第2電源ユニット23と、が設けられている。第1電源ユニット22は、電極板11と中間電極21との間に、第1の電圧を印加する。一例として、第1の電圧は、9kV、20kHz程度としてもよい。また、第2電源ユニット23は、それぞれの中間電極21と接地電極3との間に、第2の電圧を印加する。一例として、第2の電圧は、4.5kV,60Hz程度としてもよい。
In the third embodiment, instead of the power supply unit 9 shown in FIG. 1, a first power supply unit 22 and a second
第3実施例では、誘電体13を挟んで配置される電極板11と中間電極21との間に、第1の電圧が印加されることで、誘電体13と照射窓15との間のスペースにおいて、効率的にプラズマを発生させることができる。また、中間電極21と接地電極3との間に第2の電圧が印加されることで、プラズマの照射距離を伸展させることができる。このとき、第2の電圧の値を適宜設定することによって、アーク放電が発生しない範囲で、照射距離を伸展させることができる。
In the third embodiment, a first voltage is applied between the
また、第3実施例において、各配線上には、抵抗(抵抗器)24が設けられている。この抵抗24によって、仮にアーク放電が発生したとしても、過大な電流となることを防止できる。
Also, in the third embodiment, a resistor (resistor) 24 is provided on each wiring. This
以上のように、第3実施例では、アーク放電の発生がより良好に抑制されるので、アルゴンガスのような、放電開始電圧が比較的高いガスを、プラズマの生成に利用しやすくなる。勿論、第1実施例において示したヘリウムガス及びその他を用いる場合であっても、有意義である。 As described above, in the third embodiment, the occurrence of arc discharge is suppressed more satisfactorily, so it becomes easier to use a gas such as argon gas, which has a relatively high discharge starting voltage, to generate plasma. Of course, it is significant to use the helium gas and others shown in the first embodiment.
<変容例>
以上、実施例に基づいて本開示を説明したが、本開示は必ずしも上記実施例に限定されるものでは無く、種々の変形が可能である。
<transformation example>
Although the present disclosure has been described above based on the embodiments, the present disclosure is not necessarily limited to the above embodiments, and various modifications are possible.
例えば、上記実施例に係るプラズマ処理装置1は、スポット状の複数の開口16が形成された照射窓15を有していた。これに代えて、プラズマ処理装置1は、スリット状の開口が少なくとも1つ形成された照射窓を有していてもよい。スリット状の開口は、複数形成されていてもよく、この場合、複数列のスリットが、開口として形成されていてもよい。この場合、誘電体に形成される導電性の小片は、各々の開口の直上に形成されていてもよい。開口の径上に合せて、導電性の小片も細長い形状に形成されていてもよい。また、1つの開口に対して複数個の小片が、スリットの方向に沿って並べられていてもよい。このようなスリット状の開口を持つ場合、放電ガスが、照射窓に形成された開口から接地電極に向けてスリット状に噴出される。この場合、上記実施例と同様に、噴射圧が適度に分散された状態で、効率よくプラズマ処理を施すことができる。勿論、スポット状の開口と、スリット状の開口と、の両方が、1つの照射窓に形成されていてもよい。
For example, the plasma processing apparatus 1 according to the above embodiment has the
1 プラズマ処理装置
2 装置本体
3 接地電極
11 電極板
13 誘電体
16 開口
15 照射窓
20 ガスインレット
1
Claims (6)
前記電極板の接地電極側表面に配置される誘電体と、
前記誘電体に対して前記接地電極側に間隔を空けて配置されており、開口が互いに間隔を空けて複数形成された、照射窓と、
放電に供されるガスを、少なくとも前記誘電体と前記照射窓との間に供給するためのガス供給路と、
前記誘電体における前記接地電極側の表面のうち、それぞれの前記開口と対向する領域に貼り付けられた導電性の複数の小片と、を備えており、
前記照射窓に対して前記ガスの下流側に接地電極が配置される場合において、前記電極板に電圧を印加することで前記開口において放電を発生させ、前記放電で生じた活性粒子を含む放電ガスを、複数の前記開口から前記接地電極に向けて噴出させる大気圧プラズマ処理装置。 an electrode plate to which a voltage is applied as a high-voltage electrode;
a dielectric disposed on the ground electrode side surface of the electrode plate;
an irradiation window arranged with a space on the ground electrode side with respect to the dielectric, and having a plurality of openings spaced apart from each other;
a gas supply path for supplying a gas to be used for discharge at least between the dielectric and the irradiation window;
a plurality of conductive small pieces affixed to areas facing the respective openings on the surface of the dielectric on the ground electrode side,
When a ground electrode is arranged downstream of the gas with respect to the irradiation window, a discharge is generated in the opening by applying a voltage to the electrode plate, and the discharge gas contains active particles generated by the discharge. from the plurality of openings toward the ground electrode.
前記電極板の接地電極側表面に配置される誘電体と、
前記誘電体に対して前記接地電極側に間隔を空けて配置されており、開口が互いに間隔を空けて複数形成された、照射窓と、
放電に供されるガスを、少なくとも前記誘電体と前記照射窓との間に供給するためのガス供給路と、を備えており、
前記照射窓は、前記開口が複数形成された絶縁体による板状部材を含み、前記照射窓には、前記開口の内面に、それぞれ、導電材料が取り付けられており、
前記照射窓に対して前記ガスの下流側に接地電極が配置される場合において、前記電極板に電圧を印加することで前記開口において放電を発生させ、前記放電で生じた活性粒子を含む放電ガスを、複数の前記開口から前記接地電極に向けて噴出させる大気圧プラズマ処理装置。 an electrode plate to which a voltage is applied as a high-voltage electrode;
a dielectric disposed on the ground electrode side surface of the electrode plate;
an irradiation window arranged with a space on the ground electrode side with respect to the dielectric, and having a plurality of openings spaced apart from each other;
a gas supply path for supplying a gas to be used for discharge at least between the dielectric and the irradiation window;
The irradiation window includes a plate-shaped member made of an insulator in which a plurality of the openings are formed, and a conductive material is attached to the inner surface of each of the openings in the irradiation window,
When a ground electrode is arranged downstream of the gas with respect to the irradiation window, a discharge is generated in the opening by applying a voltage to the electrode plate, and the discharge gas contains active particles generated by the discharge. from the plurality of openings toward the ground electrode.
前記電極板の接地電極側表面に配置される誘電体と、
前記誘電体に対して前記接地電極側に間隔を空けて配置されており、開口が互いに間隔を空けて複数形成された、照射窓と、
前記照射窓に設置された中間電極と、
放電に供されるガスを、少なくとも前記誘電体と前記照射窓との間に供給するためのガス供給路と、を備えており、
前記照射窓に対して前記ガスの下流側に接地電極が配置される場合において、第1の電圧を前記電極板と前記中間電極との間に印加すると共に、第2の電圧を前記中間電極と前記接地電極との間に印加することで、前記開口において放電を発生させ、前記放電で生じた活性粒子を含む放電ガスを、複数の前記開口から前記接地電極に向けて噴出させる大気圧プラズマ処理装置。 an electrode plate to which a voltage is applied as a high-voltage electrode;
a dielectric disposed on the ground electrode side surface of the electrode plate;
an irradiation window arranged with a space on the ground electrode side with respect to the dielectric, and having a plurality of openings spaced apart from each other;
an intermediate electrode installed in the irradiation window;
a gas supply path for supplying a gas to be used for discharge at least between the dielectric and the irradiation window;
When a ground electrode is arranged downstream of the gas with respect to the irradiation window, a first voltage is applied between the electrode plate and the intermediate electrode, and a second voltage is applied between the intermediate electrode and the intermediate electrode. Atmospheric pressure plasma treatment in which discharge is generated in the opening by applying between the ground electrode and the discharge gas containing active particles generated by the discharge, and the discharge gas containing the active particles generated by the discharge is ejected from the plurality of openings toward the ground electrode. Device.
前記電極板の接地電極側表面に配置される誘電体と、
前記誘電体に対して前記接地電極側に間隔を空けて配置されており、少なくとも1つのスリット状の開口が形成された、照射窓と、
放電に供されるガスを、少なくとも前記誘電体と前記照射窓との間に供給するためのガス供給路と、
前記誘電体における前記接地電極側の表面のうち、それぞれの前記開口と対向する領域に貼り付けられた導電性の小片と、
を備えており、
前記照射窓に対して前記ガスの下流側に接地電極が配置される場合において、前記電極板に電圧を印加することで前記開口において放電を発生させ、前記放電で生じた活性粒子を含む放電ガスを、前記開口から前記接地電極に向けてスリット状に噴出させる大気圧プラズマ処理装置。 an electrode plate to which a voltage is applied as a high-voltage electrode;
a dielectric disposed on the ground electrode side surface of the electrode plate;
an irradiation window spaced apart from the dielectric on the ground electrode side and having at least one slit-shaped opening;
a gas supply path for supplying a gas to be used for discharge at least between the dielectric and the irradiation window;
a conductive small piece attached to a region facing each of the openings on the ground electrode side surface of the dielectric;
and
When a ground electrode is arranged downstream of the gas with respect to the irradiation window, a discharge is generated in the opening by applying a voltage to the electrode plate, and the discharge gas contains active particles generated by the discharge. is jetted from the opening toward the ground electrode in a slit shape.
前記電極板の接地電極側表面に配置される誘電体と、
前記誘電体に対して前記接地電極側に間隔を空けて配置されており、少なくとも1つのスリット状の開口が形成された、照射窓と、
放電に供されるガスを、少なくとも前記誘電体と前記照射窓との間に供給するためのガス供給路と、
を備えており、
前記照射窓は、前記開口が複数形成された絶縁体による板状部材を含み、前記照射窓には、前記開口の内面に、導電材料が取り付けられており、
前記照射窓に対して前記ガスの下流側に接地電極が配置される場合において、前記電極板に電圧を印加することで前記開口において放電を発生させ、前記放電で生じた活性粒子を含む放電ガスを、前記開口から前記接地電極に向けてスリット状に噴出させる大気圧プラズマ処理装置。 an electrode plate to which a voltage is applied as a high-voltage electrode;
a dielectric disposed on the ground electrode side surface of the electrode plate;
an irradiation window spaced apart from the dielectric on the ground electrode side and having at least one slit-shaped opening;
a gas supply path for supplying a gas to be used for discharge at least between the dielectric and the irradiation window;
and
The irradiation window includes a plate-shaped member made of an insulating material in which a plurality of the openings are formed, and the irradiation window has a conductive material attached to the inner surface of the opening,
When a ground electrode is arranged downstream of the gas with respect to the irradiation window, a discharge is generated in the opening by applying a voltage to the electrode plate, and the discharge gas contains active particles generated by the discharge. is jetted from the opening toward the ground electrode in a slit shape.
前記電極板の接地電極側表面に配置される誘電体と、
前記誘電体に対して前記接地電極側に間隔を空けて配置されており、少なくとも1つのスリット状の開口が形成された、照射窓と、
前記照射窓に設置された中間電極と、
放電に供されるガスを、少なくとも前記誘電体と前記照射窓との間に供給するためのガス供給路と、
を備えており、
前記照射窓に対して前記ガスの下流側に接地電極が配置される場合において、第1の電圧を前記電極板と前記中間電極との間に印加すると共に、第2の電圧を前記中間電極と前記接地電極との間に印加することで、前記開口において放電を発生させ、前記放電で生じた活性粒子を含む放電ガスを、前記開口から前記接地電極に向けてスリット状に噴出させる大気圧プラズマ処理装置。 an electrode plate to which a voltage is applied as a high-voltage electrode;
a dielectric disposed on the ground electrode side surface of the electrode plate;
an irradiation window spaced apart from the dielectric on the ground electrode side and having at least one slit-shaped opening;
an intermediate electrode installed in the irradiation window;
a gas supply path for supplying a gas to be used for discharge at least between the dielectric and the irradiation window;
and
When a ground electrode is arranged downstream of the gas with respect to the irradiation window, a first voltage is applied between the electrode plate and the intermediate electrode, and a second voltage is applied between the intermediate electrode and the intermediate electrode. Atmospheric pressure plasma for generating a discharge in the opening by applying between the ground electrode and the discharge gas containing active particles generated by the discharge in a slit-like shape toward the ground electrode. processing equipment.
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