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APPARATUS AND METHOD FOR GENERATING MICRO-PLASMA AND PLASMA ARRAY MICROSCOPE commons

Patent code P04A004696
File No. ID5055
Posted date Dec 28, 2007
Application number P2003-007438
Publication number P2004-220935A
Patent number P3858093
Date of filing Jan 15, 2003
Date of publication of application Aug 5, 2004
Date of registration Sep 29, 2006
Inventor
  • (In Japanese)白井 肇
  • (In Japanese)長谷川 靖洋
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人埼玉大学
Title APPARATUS AND METHOD FOR GENERATING MICRO-PLASMA AND PLASMA ARRAY MICROSCOPE commons
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To generate a minute micro-plasma to realize high spacial resolution in processing and measurement of materials.
SOLUTION: Plasma generating gas is led into inner spaces 22A of two or more tubular electrodes 22 that are arranged in the direction vertical and horizontal to a supporting plate 21 made of an insulator and discharged from openings 22B prepared at ends of the electrodes 22. The plasma generating gas is turned into plasma when high-frequency power is introduced through a high-frequency antenna 23. Gas for recombining plasma is led from the openings 25 formed on the supporting plate 21 between two or more the electrodes 22 in parallel with the longitudinal direction of the electrode 22 to stimulate recombination of micro-plasma generated at the ends of the electrodes 22 to suppress mutual combination of plasma generated at the ends of adjacent electrodes 22.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


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。

Field of industrial application (In Japanese)


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。

Scope of claims (In Japanese)
【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/cm2~10000個/cm2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/cm2~10000個/cm2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。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2003007438thum.jpg
State of application right Registered
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