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磁化同軸プラズマ生成装置

国内特許コード P170013734
整理番号 (S2013-1080-N0)
掲載日 2017年3月14日
出願番号 特願2015-525201
出願日 平成26年6月30日(2014.6.30)
国際出願番号 JP2014067337
国際公開番号 WO2015002131
国際出願日 平成26年6月30日(2014.6.30)
国際公開日 平成27年1月8日(2015.1.8)
優先権データ
  • 特願2013-138533 (2013.7.2) JP
発明者
  • 浅井 朋彦
  • 関口 純一
  • 松本 匡史
出願人
  • 学校法人日本大学
発明の名称 磁化同軸プラズマ生成装置
発明の概要 磁化効率を高め、省電力化やコイルへの熱負荷を軽減可能な磁化同軸プラズマ生成装置を提供する。
スフェロマックプラズマを生成する磁化同軸プラズマ生成装置は、外部電極1と内部電極2とプラズマ生成ガス供給部3と電源回路4とバイアスコイル5とバイアスコイル用パルス電源6と磁束保持部7と制御部8とからなる。バイアスコイル5は、内部電極の内部に配置され、外部電極と内部電極との間にバイアス磁場を発生する。そして、バイアスコイル用パルス電源6は、バイアスコイルをパルス駆動する。磁束保持部7は、外部電極の外側に配置される。制御部8は、スフェロマックプラズマが生成されるのに必要なバイアス磁場が外部電極と内部電極との間に与えられるのに十分な時間、且つ磁束保持部へのバイアス磁場の磁束の染み込み時間よりも短い時間でバイアスコイルをパルス駆動するようにバイアスコイル用パルス電源を制御する。
従来技術、競合技術の概要


スフェロマックプラズマを生成する装置として、磁化同軸プラズマ生成装置が知られている。磁化同軸プラズマ生成装置とは、同軸状に配置された外部電極と内部電極との間に電圧を印加し、両電極間に放電を起こさせることでプラズマを生成させるものである。この際、このプラズマにバイアス磁場を印加すると、放電電流による磁場と共に、バイアス磁場を含んだ状態で放出され、スフェロマックプラズマとなる。ここで、スフェロマックプラズマとは、自分自身に流れる電流によってポロイダルとトロイダルの両閉じ込め磁場が発生し、その磁場構造の持つ磁気ヘリシティを保存するように配位を自己組織化するものである。



例えば、特許文献1には、外部電極と内部電極の間にコンデンサの直流放電を印加し、バイアス磁場を外部電極の外側から直流的に印加することで、スフェロマックプラズマを生成させる磁化同軸プラズマ生成装置が開示されている。また、本願発明者の1人が発明者の1人になっている特許文献2には、外部電極と内部電極との間に連続パルス信号を印加し、バイアス磁場を外部電極の外側から直流的に印加する磁化同軸プラズマ生成装置が開示されている。



また、特許文献3には、外部電極と内部電極の間にパルス電圧を印加し、バイアス磁場を内部電極の内側から直流的に印加することで、スフェロマックプラズマを生成させる磁化同軸プラズマ生成装置が開示されている。

産業上の利用分野


本発明は磁化同軸プラズマ生成装置に関し、特に、スフェロマックプラズマを生成可能な磁化同軸プラズマ生成装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
スフェロマックプラズマを生成する磁化同軸プラズマ生成装置であって、該磁化同軸プラズマ生成装置は、
外部電極と、
前記外部電極と同軸状に配置される内部電極と、
前記外部電極と内部電極との間にプラズマ生成ガスを供給するプラズマ生成ガス供給部と、
前記内部電極の内部に配置され、外部電極と内部電極との間にバイアス磁場を発生するバイアスコイルと、
前記外部電極と内部電極との間に負荷信号を印加する電源回路と、
前記バイアスコイルをパルス駆動するバイアスコイル用パルス電源と、
前記外部電極の外側に配置され、高導電率且つ低透磁率の材料からなる磁束保持部と、
スフェロマックプラズマが生成されるのに必要なバイアス磁場が外部電極と内部電極との間に与えられるのに十分な時間、且つ磁束保持部へのバイアス磁場の磁束の染み込み時間よりも短い時間でバイアスコイルをパルス駆動するようにバイアスコイル用パルス電源を制御する制御部と、
を具備することを特徴とする磁化同軸プラズマ生成装置。

【請求項2】
請求項1に記載の磁化同軸プラズマ生成装置において、前記磁束保持部は、外部電極に対して着脱可能であることを特徴とする磁化同軸プラズマ生成装置。

【請求項3】
請求項1に記載の磁化同軸プラズマ生成装置において、前記磁束保持部は、外部電極と一体形成されることを特徴とする磁化同軸プラズマ生成装置。

【請求項4】
請求項1乃至請求項3の何れかに記載の磁化同軸プラズマ生成装置であって、さらに、外部電極の外部に配置され、外部電極と内部電極との間にバイアス磁場を発生する外部バイアスコイルと、
前記外部バイアスコイルを駆動する外部バイアスコイル用電源と、
を具備することを特徴とする磁化同軸プラズマ生成装置。

【請求項5】
請求項1乃至請求項4の何れかに記載の磁化同軸プラズマ生成装置において、前記磁束保持部の厚さ、長さ、配置位置の何れか少なくとも1つにより、生成されるプラズマの速度、形状、温度、密度、磁束の何れか少なくとも1つを制御することを特徴とする磁化同軸プラズマ生成装置。

【請求項6】
請求項1乃至請求項4の何れかに記載の磁化同軸プラズマ生成装置において、前記磁束保持部の厚さ、長さ、位置の何れか少なくとも1つにより、生成されるプラズマの放電開始位置を制御することを特徴とする磁化同軸プラズマ生成装置。

【請求項7】
請求項6に記載の磁化同軸プラズマ生成装置を合金薄膜生成装置に用いる場合、生成されるプラズマの放電開始位置を制御することで、内部電極のプラズマにより溶発される位置を制御することを特徴とする磁化同軸プラズマ生成装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 公開
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