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マイクロプラズマ生成装置、プラズマアレイ顕微鏡、及びマイクロプラズマ生成方法 コモンズ

国内特許コード P04A004696
整理番号 ID5055
掲載日 2007年12月28日
出願番号 特願2003-007438
公開番号 特開2004-220935
登録番号 特許第3858093号
出願日 平成15年1月15日(2003.1.15)
公開日 平成16年8月5日(2004.8.5)
登録日 平成18年9月29日(2006.9.29)
発明者
  • 白井 肇
  • 長谷川 靖洋
出願人
  • 国立大学法人埼玉大学
発明の名称 マイクロプラズマ生成装置、プラズマアレイ顕微鏡、及びマイクロプラズマ生成方法 コモンズ
発明の概要 【課題】微小なマイクロプラズマを生成し、材料の加工や測定などにおいて高い空間分解能を実現する。
【解決手段】絶縁材料からなる支持板21に対して縦方向及び横方向に配置するとともに固定されてなり、管状構造を呈する複数の電極22の、内部空間22Aにプラズマ生成ガスを導入するとともに、電極22の先端部に設けられた開口部22Bから放出させ、高周波アンテナ23を介して高周波電力を導入することにより前記プラズマ生成ガスをプラズマ化させる。また、支持板21の、複数の電極22間に設けられた開口部25から、電極22の長さ方向に沿ってプラズマ再結合用ガスを導入し、電極22の先端部に生成されたマイクロプラズマの再結合を促進し、隣接した電極22の先端部に生成されたマイクロプラズマ同士の結合を抑制する。
【選択図】 図5
従来技術、競合技術の概要


大気中でのマイクロプラズマを利用したプラズマアレイ顕微鏡などは、種々の微細加工及び微細凹凸センサなどに用いられている。図1は、従来のマイクロプラズマ生成装置の一例を示す上平面図であり、図2及び図3は、図1に示すマイクロプラズマ生成装置の一部を拡大して示す断面図である。



図1に示すように、従来のマイクロプラズマ生成装置10は、絶縁材料からなる支持板11と、この支持板11に対して縦方向及び横方向に配置するとともに固定されてなる複数の電極12と、これら複数の電極12に対して高周波電力を供給するための導電パイプ13と、複数の電極12に対し、導電パイプ13を介して前記高周波電力を供給するための図示しない高周波電源とを具えている。複数の電極12のそれぞれは管状構造を呈しており、その内部空間12Aにプラズマ生成ガスを導入するとともに、電極12の先端部に設けられた開口部12Bから放出させ、前記高周波電力によって前記プラズマ生成ガスをプラズマ化し、前記先端部にマイクロプラズマPを生成させる。

産業上の利用分野


本発明は、マイクロプラズマ生成装置、プラズマアレイ顕微鏡、及びマイクロプラズマ生成方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
絶縁材料からなる支持板と、
前記支持板に固定され、先端部においてマイクロプラズマを生成させるための複数の電極と、
前記複数の電極に対して前記マイクロプラズマ生成させるべく高周波電力を導入するための、高周波電力導入部と、
前記高周波電力を供給するための高周波電源とを具え、
前記複数の電極はそれぞれ管状構造を呈し、その内部空間に前記マイクロプラズマを生成させるためのプラズマガスを導入するとともに、前記電極の前記先端部に設けられた開口部から前記プラズマガスを放出し、前記先端部において前記マイクロプラズマを生成するように構成され、
前記支持板には、前記複数の電極間において、前記複数の電極それぞれの長さ方向に沿ってプラズマ再結合用ガスを導入するための複数の開口部を設け、前記プラズマ再結合用ガスにより、前記複数の電極の、隣接する電極間で生成した前記マイクロプラズマの結合を抑制するようにしたことを特徴とする、マイクロプラズマ生成装置。

【請求項2】
前記支持板における前記プラズマ再結合用ガスを導入するための前記開口部の大きさを、前記電極の内部径よりも小さくしたことを特徴とする、請求項1に記載のマイクロプラズマ生成装置。

【請求項3】
前記支持板における前記プラズマ再結合用ガスを導入するための前記開口部の大きさをd、前記電極の内部径をDとした場合において、d/Dを0.1~2の範囲に設定したことを特徴とする、請求項2に記載のマイクロプラズマ生成装置。

【請求項4】
前記複数の電極は、前記支持板において1個/cm~10000個/cmの割合で配置されたことを特徴とする、請求項1~3のいずれか一に記載のマイクロプラズマ生成装置。

【請求項5】
前記プラズマ再結合用ガスは、前記プラズマガスと同じガス種から構成したことを特徴とする、請求項1~4のいずれか一に記載のマイクロプラズマ生成装置。

【請求項6】
前記プラズマ再結合用ガスは、希ガスから構成することを特徴とする、請求項1~5のいずれか一に記載のマイクロプラズマ生成装置。

【請求項7】
前記高周波電力導入部は、前記複数の電極を囲むようにして設けられた高周波アンテナから構成したことを特徴とする、請求項1~6のいずれか一に記載のマイクロプラズマ生成装置。

【請求項8】
前記複数の電極の外方において、磁場印加手段を具えることを特徴とする、請求項1~7のいずれか一に記載のマイクロプラズマ生成装置。

【請求項9】
前記磁場印加手段は、前記複数の電極が位置する領域において0.01T~0.5Tの大きさの磁場を生成することを特徴とする、請求項8に記載のマイクロプラズマ生成装置。

【請求項10】
前記複数の電極は、カーボン/シリコンナノチューブから構成されたことを特徴とする、請求項1~9のいずれか一に記載のマイクロプラズマ生成装置。

【請求項11】
請求項1~10のいずれか一に記載されたマイクロプラズマ生成装置を具えることを特徴とする、プラズマアレイ顕微鏡。

【請求項12】
絶縁材料からなる支持板に固定された、管状構造の複数の電極それぞれの内部空間にプラズマガスを導入するとともに、前記電極の前記先端部に設けられた開口部から前記プラズマガスを放出させる工程と、
前記複数の電極に、高周波電源より高周波電力導入部を介して高周波電力を導入し、前記複数の電極それぞれの先端部においてマイクロプラズマを生成する工程と、
前記支持板において、前記複数の電極間に設けられた複数の開口部から、前記複数の電極の長さ方向に沿ってプラズマ再結合用ガスを導入する工程とを具え、
前記プラズマ再結合用ガスにより、前記複数の電極の、隣接する電極間で生成した前記マイクロプラズマの結合を抑制することを特徴とする、マイクロプラズマ生成方法。

【請求項13】
前記支持板における前記プラズマ再結合用ガスを導入するための前記開口部の大きさを、前記電極の内部径よりも小さくしたことを特徴とする、請求項12に記載のマイクロプラズマ生成方法。

【請求項14】
前記支持板における前記プラズマ再結合用ガスを導入するための前記開口部の大きさをd、前記電極の内部径をDとした場合において、d/Dを0.1~2の範囲に設定したことを特徴とする、請求項13に記載のマイクロプラズマ生成方法。

【請求項15】
前記プラズマ再結合用ガスは、前記プラズマガスと同じガス種から構成したことを特徴とする、請求項12~14のいずれか一に記載のマイクロプラズマ生成方法。

【請求項16】
前記プラズマ再結合用ガスは、希ガスから構成することを特徴とする、請求項12~15のいずれか一に記載のマイクロプラズマ生成方法。

【請求項17】
前記高周波電力導入部は、前記複数の電極を囲むようにして設けられた高周波アンテナから構成することを特徴とする、請求項12~16のいずれか一に記載のマイクロプラズマ生成方法。

【請求項18】
前記複数の電極の外方に設けられた磁場印加手段から、前記複数の電極が位置する領域において、所定強度の磁場を印加する工程を具えることを特徴とする、請求項12~17のいずれか一に記載のマイクロプラズマ生成方法。

【請求項19】
前記磁場印加手段によって、前記複数の電極が位置する領域において0.01T~0.5Tの大きさの磁場を生成することを特徴とする、請求項18に記載のマイクロプラズマ生成方法。

【請求項20】
前記複数の電極は、カーボン/シリコンナノチューブから構成することを特徴とする、請求項12~19のいずれか一に記載のマイクロプラズマ生成方法。

【請求項21】
前記複数の電極は、前記支持板において1個/cm~10000個/cmの割合で配置することを特徴とする、請求項12~20のいずれか一に記載のマイクロプラズマ生成方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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