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プラズマ制御方法、及びプラズマ制御装置

国内特許コード P05P003068
整理番号 U2003P201
掲載日 2005年5月16日
出願番号 特願2003-345672
公開番号 特開2005-116217
登録番号 特許第3793816号
出願日 平成15年10月3日(2003.10.3)
公開日 平成17年4月28日(2005.4.28)
登録日 平成18年4月21日(2006.4.21)
発明者
  • 西山 秀哉
  • 佐藤 岳彦
  • 片桐 一成
出願人
  • 国立大学法人東北大学
発明の名称 プラズマ制御方法、及びプラズマ制御装置
発明の概要 【課題】 プラズマジェットの非定常場での不安定挙動を簡易に制御する。
【解決手段】 プラズマジェット発生装置11の発射口前方において、磁場発生手段12を設ける。プラズマジェット発生装置11から発射したプラズマジェットPの物理特性を、測定部13におけるセンサ131でモニタリングするとともに、その状態をCCDカメラ132で撮像し、得られたモニタリング情報及び画像情報をPID制御部14に送る。PID制御部14からは所定の制御信号が磁場発生手段12に送られ、プラズマジェットPに所定の磁場を印加して、プラズマジェットPの特性変動を抑制する。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


従来のプラズマ流計測は、PIV法や飛行時間法による分散微粒子の粒子速度計測、ピトー管によるガス測度計測、熱電対や分光法によるプラズマ温度、静電探針による電子温度や電子密度計測などが主であった。これらの計測は、個別時間平均値として計測され、互いの計測結果の相関やプラズマジェットの長さ及び巾との関連を総合的に評価するシステムは未だ存在しない。このため、不安定挙動を示すプラズマジェットの非定常場において前記プラズマジェットを制御することは困難である。



一方、上述した不安定挙動を示すプラズマジェットの非定常場での挙動を制御するシステムも開発されているが、前記システムの操作は困難であるとともに、高価であるという問題がある。

産業上の利用分野


本発明は、プラズマ制御方法、及びプラズマ制御装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
プラズマジェット発生装置の発射口前方において、磁場発生手段を設ける工程と、
前記プラズマジェット発生装置からプラズマジェットを発射させる工程と、
前記プラズマジェットの物理特性をモニタリングし、このモニタリング情報に基づいて前記磁場発生手段を制御し、前記プラズマジェットに所定の磁場を直接印加することにより、前記プラズマジェットの、非定常場での変動幅を抑制する工程と、
を具えることを特徴とする、プラズマ制御方法。

【請求項2】
前記物理特性は、前記プラズマジェットの電子温度、電子密度、ガス温度、及び放射光強度から選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする、請求項1に記載のプラズマ制御方法。

【請求項3】
前記プラズマジェット発生装置の発射口側に撮像手段を設け、前記プラズマジェットの状態を画像観察し、この画像情報に基づいて前記磁場発生手段を制御し、前記プラズマジェットに所定の磁場を直接印加することにより、前記プラズマジェットの、前記非定常場での変動幅を抑制する工程を具えることを特徴とする、請求項1又は2に記載のプラズマ制御方法。

【請求項4】
前記画像情報は、前記プラズマジェットの中心軸位置、巾、及び長さの少なくとも一つであることを特徴とする、請求項3に記載のプラズマ制御方法。

【請求項5】
前記モニタリング情報と前記画像情報とを相関させ、この相関情報に基づいて前記磁場発生手段を制御し、前記プラズマジェットに所定の磁場を直接印加することにより、前記プラズマジェットの、前記非定常幅での変動幅を抑制することを特徴とする、請求項3又は4に記載のプラズマ制御方法。

【請求項6】
前記磁場発生手段の制御はPID制御によって行うことを特徴とする、請求項1~5のいずれか一に記載のプラズマ制御方法。

【請求項7】
プラズマジェット発生装置の発射口前方に磁場発生手段を設ける工程と、
前記プラズマジェット発生装置からプラズマジェットを発射させる工程と、
前記プラズマジェット発生装置の発射口側に撮像手段を設け、前記プラズマジェットの状態を画像観察し、この画像情報に基づいて前記磁場発生手段を制御し、前記プラズマジェットに所定の磁場を直接印加することにより、前記プラズマジェットの、非定常場での変動幅を抑制する工程と、
を具えることを特徴とする、プラズマ制御方法。

【請求項8】
前記画像情報は、前記プラズマジェットの中心軸位置、巾、及び長さの少なくとも一つであることを特徴とする、請求項7に記載のプラズマ制御方法。

【請求項9】
プラズマジェット発生装置の発射口前方に設けられ、前記プラズマジェット発生装置から発射されたプラズマジェットに直接所定の磁場を印加するための磁場発生手段と、
前記プラズマジェット発生装置から発射されたプラズマジェットの物理特性をモニタリングするための測定手段と、
前記物理特性に関するモニタリング情報に基づいて前記磁場発生手段を制御するための制御手段とを具え、
前記プラズマジェットの、非定常場での変動幅を抑制するようにしたことを特徴とする、プラズマ制御装置。

【請求項10】
前記測定手段は、前記プラズマジェットの電子温度、電子密度、ガス温度、及び放射光強度から選ばれる少なくとも一種の物理特性をモニタリングすることを特徴とする、請求項9に記載のプラズマ制御装置。

【請求項11】
前記プラズマジェット発生装置の発射口側に設けられた撮像手段を具え、前記プラズマジェットの状態を画像観察して、所定の画像情報を得ることを特徴とする、請求項9又は10に記載のプラズマジェット制御装置。

【請求項12】
前記撮像手段は、前記プラズマジェットの中心軸位置、巾、及び長さの少なくとも一つの画像情報を同定することを特徴とする、請求項11に記載のプラズマ制御装置。

【請求項13】
前記制御手段は、前記モニタリング情報と前記画像情報とを相関させ、この相関情報に基づいて前記磁場発生手段を制御することを特徴とする、請求項11又は12に記載のプラズマ制御装置。

【請求項14】
前記制御手段はPID制御手段を含むことを特徴とする、請求項9~13のいずれか一に記載のプラズマ制御装置。

【請求項15】
プラズマジェット発生装置の発射口前方に設けられ、前記プラズマジェット発生装置から発射されたプラズマジェットに直接所定の磁場を印加するための磁場発生手段と、
前記プラズマジェット発生装置の発射口側に設けられ、前記プラズマジェット発生装置から発射されたプラズマジェットの画像観察を行うための撮像手段と、
前記画像観察に基づく画像情報に基づいて前記磁場発生手段を制御するための制御手段とを具え、
前記プラズマジェットの、非定常場での変動幅を抑制するようにしたことを特徴とする、プラズマ制御装置。

【請求項16】
前記撮像手段は、前記プラズマジェットの中心軸位置、巾、及び長さの少なくとも一つの画像情報を同定することを特徴とする、請求項15に記載のプラズマ制御装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
  • 2G084AA06
  • 2G084AA16
  • 2G084AA26
  • 2G084BB01
  • 2G084BB22
  • 2G084BB37
  • 2G084CC23
  • 2G084FF02
  • 2G084FF25
  • 2G084FF40
  • 2G084GG00
  • 2G084HH02
  • 2G084HH09
  • 2G084HH12
  • 2G084HH16
  • 2G084HH19
  • 2G084HH20
  • 2G084HH21
  • 2G084HH30
  • 2G084HH34
  • 2G084HH42
  • 2G084HH44
  • 2G084HH45
  • 2G084HH47
  • 2G084HH52
画像

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JP2003345672thum.jpg
出願権利状態 登録
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