(57)【要約】【課題】励起発光を従来より長時間に亘って持続させることが可能な発光装置及び発光分光分析装置に関する。【解決手段】本発明の発光装置１００によれば、プラズマ生成装置５００にて生成されたプラズマ雰囲気中に粉体供給装置１０から粉体を連続供給して励起発光を連続して起こさせることで、従来より長時間に亘って励起発光を持続させることができる。また、粉体供給装置１０から排出された粉体の周囲を、プラズマ雰囲気を生成するガスで包囲した状態で１対の電極Ｅａ，Ｅｂ間に供給することができるので、プラズマのエネルギーを効率よく粉体に付与して励起発光させることができる。【選択図】図２
2010271108.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ生成装置にて生成されたプラズマ雰囲気中に粉体供給装置から粉体を連続供給して前記粉体に起因した励起発光を連続して起こさせることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
１対の電極間に所定のガスを供給した状態でそれら１対の電極間で放電を行ってプラズマ雰囲気を生成するプラズマ生成装置と、
前記プラズマ雰囲気中に粉体を連続供給する粉体供給装置とを備え、前記プラズマ雰囲気で前記粉体に起因した励起発光を連続して起こさせることを特徴とする発光装置。
【請求項３】
前記プラズマ生成装置は、前記ガスが充填又は通過可能な放電容器内に前記１対の電極を配置してそれら１対の電極間で放電を行うことで、前記放電容器内の少なくとも一部に前記プラズマ雰囲気を生成すると共に、
前記プラズマ雰囲気に向かって前記粉体が降下するように前記粉体供給装置と前記放電容器との間を接続する粉体導入接続部を備えたことを特徴とする請求項２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記１対の電極のうち少なくとも一方の電極の下方には、前記励起発光しなかった粉体を受容する残粉受容部が備えられたことを特徴とする請求項３に記載の発光装置。
【請求項５】
前記プラズマ生成装置には、上下方向に延びた縦筒部を有するプラズマ生成容器と、前記縦筒部内を前記ガスが軸方向に流れて通過するように前記プラズマ生成容器に前記ガスの供給及び排出を行うためのガス導入部及びガス排出部と、前記プラズマ生成容器に形成され、前記粉体供給装置が排出した前記粉体が前記縦筒部を降下するように前記粉体供給装置が接続された粉体導入部とが備えられ、
前記１対の電極は、前記縦筒部内又は前記縦筒部の下方で放電を行うように配置されたことを特徴とする請求項２に記載の発光装置。
【請求項６】
前記ガスが前記縦筒部を降下するように前記ガス導入部及び前記ガス排出部が配置されたことを特徴とする請求項５に記載の発光装置。
【請求項７】
前記１対の電極は、前記縦筒部の軸方向と斜めに交差する方向で対向配置されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の発光装置。
【請求項８】
電線を巻回してコイル部を形成しそのコイル部の一端末を前記コイル部の巻回軸と同軸線上に配置して前記１対の電極の少なくとも一方としたことを特徴とする請求項５乃至７の何れか１の請求項に記載の発光装置。
【請求項９】
前記プラズマ生成容器には、前記縦筒部から側方に分岐した横筒部が設けられ、
前記１対の電極のうち一方の電極を、前記縦筒部における前記横筒部から水平方向で離れた側の内側部のうち前記横筒部から上下方向でずれた位置に配置する一方、他方の電極を、前記横筒部における前記一方の電極から上下方向で離れた側の内側部に配置し、さらに、前記縦筒部における前記横筒部から水平方向で離れた側の内側部のうち前記横筒部との対向位置に中継電極を設け、
前記一方の電極と前記中継電極との間に第１電圧を印加して放電を行い、前記第１電圧の印加を停止すると共に、前記一方の電極と前記他方の電極との間に第２電圧を印加して、前記一方と他方の電極間で放電を行うことを特徴とする請求項５又は６に記載の発光装置。
【請求項１０】
前記１対の電極を、前記縦筒部の内面から突出して相互の先端間で放電可能な構造にして複数対、前記縦筒部に設けると共に、前記各対の電極の先端間を連絡する架空の先端連絡線同士が互いに交差せずかつ、前記縦筒部を軸方向から見たときに複数の前記先端連絡線からなる網が前記縦筒部内に張られた状態になるように前記１対の電極を配置したことを特徴とする請求項５又は６に記載の発光装置。
【請求項１１】
前記縦筒部を軸方向から見たときに、前記複数の先端連絡線からなる網が、前記縦筒部の中心から延びた放射線状になるように複数の前記電極を配置したことを特徴とする請求項１０に記載の発光装置。
【請求項１２】
前記縦筒部を軸方向から見たときに、前記複数の先端連絡線からなる網が星形になるように複数の前記電極を配置したことを特徴とする請求項１０に記載の発光装置。
【請求項１３】
前記１対の電極の先端間を連絡する架空の先端連絡線が、前記縦筒部内で軸方向と略平行に延びた配置になるように前記１対の電極を配置し、
前記縦筒部を水平方向で間に挟み、前記先端連絡線及び前記縦筒体の中心線と交差する磁界を発生させる１対の磁石を設けたことを特徴とする請求項５又は６記載の発光装置。  
【請求項１４】
前記１対の電極は先端部から前記ガスを噴射可能なノズル構造をなして噴射されたガス流同士が交差するように配置されかつ、前記ガス流に沿って屈曲した放電を形成しつつ前記プラズマ雰囲気を生成するようにしたことを特徴とする請求項２に記載の発光装置。
【請求項１５】
前記１対の電極のうちの少なくとも一方が、前記粉体供給装置から供給された前記粉体を前記ガスと共に噴射することで、前記プラズマ雰囲気中に前記粉体を連続供給するようにしたことを特徴とする請求項１４に記載の発光装置。
【請求項１６】
前記プラズマ雰囲気の状態を測定するプラズマ測定器と、
前記プラズマ測定器の測定結果に応じて、前記粉体の供給量又は前記ガスの供給量又はガスの供給圧を調節する制御装置とを備えたことを特徴とする請求項２乃至１５の何れか１項に記載の発光装置。
【請求項１７】
前記粉体は、木粉又は石松子又はガラスビーズであり、前記ガスはアルゴンガス又はネオンガス又は窒素ガスのガスであることを特徴とする請求項２乃至１６の何れか１項に記載の発光装置。
【請求項１８】
前記１対の電極で挟まれた領域の外側でかつ前記励起発光が起きている部分に前記粉体を追加供給するための粉体追加供給手段を備えたことを特徴とする請求項２乃至１７の何れか１項に記載の発光装置。
【請求項１９】
請求項１乃至１６の何れか１項に記載の発光装置を備え、前記発光装置にて発生した前記励起発光を分光して得られるスペクトル線の波長を測定することを特徴とする発光分光分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体を励起発光させることが可能な発光装置及び発光分光分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の発光装置及び発光分光分析装置としては、上下１対の電極のうち、下方の電極の先端に形成された微小な凹部に粉体を充填した状態で１対の電極間で放電を行い、放電による熱で粉体を溶融気化及び励起発光させるものが知られていた（例えば、特許文献１及び非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１４０５６５号公報（段落［００１１］、［００１８］、第１図）
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】ＪＩＳ  Ｈ１１８３：２００７「銀地金の発光分光分析法」、［ｏｎｌｉｎｅ］、財団法人日本規格協会、［平成２１年４月２７日検索］、インターネット<http://www.jisc.go.jp/>
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上述した従来の発光装置及び発光分光分析装置では、凹部に微少量しか粉体を充填することができず、励起発光が短時間で終了してしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、励起発光を従来より長時間に亘って持続させることが可能な発光装置及び発光分光分析装置に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するためになされた請求項１の発明に係る発光装置は、プラズマ生成装置にて生成されたプラズマ雰囲気中に粉体供給装置から粉体を連続供給して粉体に起因した励起発光を連続して起こさせるところに特徴を有する。
【０００８】
ここで、本発明における「粉体を連続供給」とは、励起発光が持続する（途絶えない）ように粉体の供給を継続して行うことを意味する。
【０００９】
請求項２の発明に係る発光装置は、１対の電極間に所定のガスを供給した状態でそれら１対の電極間で放電を行ってプラズマ雰囲気を生成するプラズマ生成装置と、プラズマ雰囲気中に粉体供給装置から粉体を連続供給する粉体供給装置とを備え、プラズマ雰囲気で粉体に起因した励起発光を連続して起こさせるところに特徴を有する。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項２に記載の発光装置において、プラズマ生成装置は、ガスが充填又は通過可能な放電容器内に１対の電極を配置してそれら１対の電極間で放電を行うことで、放電容器内の少なくとも一部にプラズマ雰囲気を生成すると共に、プラズマ雰囲気に向かって粉体が降下するように粉体供給装置と放電容器との間を接続する粉体導入接続部を備えたところに特徴を有する。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項３に記載の発光装置において、１対の電極のうち少なくとも一方の電極の下方には、励起発光しなかった粉体を受容する残粉受容部が備えられたところに特徴を有する。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項２に記載の発光装置において、プラズマ生成装置には、上下方向に延びた縦筒部を有するプラズマ生成容器と、縦筒部内をガスが軸方向に流れて通過するようにプラズマ生成容器にガスの供給及び排出を行うためのガス導入部及びガス排出部と、プラズマ生成容器に形成され、粉体供給装置が排出した粉体が縦筒部を降下するように粉体供給装置が接続された粉体導入部とが備えられ、１対の電極は、縦筒部内又は縦筒部の下方で放電を行うように配置されたところに特徴を有する。
【００１３】
請求項６の発明は、請求項５に記載の発光装置において、ガスが縦筒部を降下するようにガス導入部及びガス排出部が配置されたところに特徴を有する。
【００１４】
請求項７の発明は、請求項５又は６に記載の発光装置において、１対の電極は、縦筒部の軸方向と斜めに交差する方向で対向配置されているところに特徴を有する。
【００１５】
請求項８の発明は、請求項５乃至７の何れか１の請求項に記載の発光装置において、電線を巻回してコイル部を形成しそのコイル部の一端末をコイル部の巻回軸と同軸線上に配置して１対の電極の少なくとも一方としたところに特徴を有する。
【００１６】
請求項９の発明は、請求項５又は６に記載の発光装置において、プラズマ生成容器には、縦筒部から側方に分岐した横筒部が設けられ、１対の電極のうち一方の電極を、縦筒部における横筒部から水平方向で離れた側の内側部のうち横筒部から上下方向でずれた位置に配置する一方、他方の電極を、横筒部における一方の電極から上下方向で離れた側の内側部に配置し、さらに、縦筒部における横筒部から水平方向で離れた側の内側部のうち横筒部との対向位置に中継電極を設け、一方の電極と中継電極との間に第１電圧を印加して放電を行い、第１電圧の印加を停止すると共に、一方の電極と他方の電極との間に第２電圧を印加して、一方と他方の電極間で放電を行うところに特徴を有する。
【００１７】
請求項１０の発明は、請求項５又は６に記載の発光装置において、１対の電極を、縦筒部の内面から突出して相互の先端間で放電可能な構造にして複数対、縦筒部に設けると共に、各対の電極の先端間を連絡する架空の先端連絡線同士が互いに交差せずかつ、縦筒部を軸方向から見たときに複数の先端連絡線からなる網が縦筒部内に張られた状態になるように１対の電極を配置したところに特徴を有する。
【００１８】
請求項１１の発明は、請求項１０に記載の発光装置において、縦筒部を軸方向から見たときに、複数の先端連絡線からなる網が、縦筒部の中心から延びた放射線状になるように複数の電極を配置したところに特徴を有する。
【００１９】
請求項１２の発明は、請求項１０に記載の発光装置において、縦筒部を軸方向から見たときに、複数の先端連絡線からなる網が星形になるように複数の電極を配置したところに特徴を有する。
【００２０】
請求項１３の発明は、請求項５又は６記載の発光装置において、１対の電極の先端間を連絡する架空の先端連絡線が、縦筒部内で軸方向と略平行に延びた配置になるように１対の電極を配置し、縦筒部を水平方向で間に挟み、先端連絡線及び縦筒体の中心線と交差する磁界を発生させる１対の磁石を設けたところに特徴を有する。
【００２１】
請求項１４の発明は、請求項２に記載の発光装置において、１対の電極は先端部からガスを噴射可能なノズル構造をなして噴射されたガス流同士が交差するように配置されかつ、ガス流に沿って屈曲した放電を形成しつつプラズマ雰囲気を生成するようにしたところに特徴を有する。
【００２２】
請求項１５の発明は、請求項１４に記載の発光装置において、１対の電極のうちの少なくとも一方が、粉体供給装置から供給された粉体をガスと共に噴射することで、プラズマ雰囲気中に粉体を連続供給するようにしたところに特徴を有する。
【００２３】
請求項１６の発明は、請求項２乃至１５の何れか１項に記載の発光装置において、プラズマ雰囲気の状態を測定するプラズマ測定器と、プラズマ測定器の測定結果に応じて、粉体の供給量又はガスの供給量又はガスの供給圧を調節する制御装置とを備えたところに特徴を有する。
【００２４】
請求項１７の発明は、請求項２乃至１６の何れか１項に記載の発光装置において、粉体は、木粉又は石松子又はガラスビーズであり、ガスはアルゴンガス又はネオンガス又は窒素ガスのガスであるところに特徴を有する。
【００２５】
請求項１８の発明は、請求項２乃至１７の何れか１項に記載の発光装置において、１対の電極で挟まれた領域の外側でかつ励起発光が起きている部分に粉体を追加供給するための粉体追加供給手段を備えたところに特徴を有する。
【００２６】
請求項１９の発明に係る発光分光分析装置は、請求項１乃至１６の何れか１項に記載の発光装置を備え、発光装置にて発生した励起発光を分光して得られるスペクトル線の波長を測定するところに特徴を有する。
【００２７】
ここで、本発明に係る粉体供給装置は以下の構成を備えていることが好ましい。即ち、「粉体を収容可能な粉体容器と、前記粉体容器の底壁に貫通形成され、前記粉体同士が付着してなる粉体アーチにより閉塞可能な複数の粉体通過孔と、前記底壁の上方で回転する容器内回転部材と、前記容器内回転部材から前記底壁に向かって延び、前記容器内回転部材の回転と共に旋回して前記粉体アーチに外力を付与して、前記粉体アーチを構成していた前記粉体を前記粉体通過孔から前記底壁の下方に強制落下させるための複数のアーチ粉砕脚部とが備えた粉体供給装置」である。より好ましくは、「複数のアーチ粉砕脚部は、下端部と前記底壁と間隔が比較的小さい第１のアーチ粉砕脚部と、下端部と前記底壁との間隔が比較的大きな第２のアーチ粉砕脚部とを含んでなる」粉体供給装置である。この粉体供給装置によれば、一旦粉体アーチが崩れて再度粉体アーチが形成されるまでに粉体通過孔から流出する粉体の量は極微量であるので、容器内回転部材を一定速度で旋回させている間は一定微少量ずつ粉体を排出することができる。
【発明の効果】
【００２８】
［請求項１，１９の発明］
請求項１及び１９の発明によれば、プラズマ生成装置にて生成されたプラズマ雰囲気中に粉体供給装置から粉体を連続供給して、粉体に起因した励起発光を連続して起こさせることができるので、従来より長時間に亘って励起発光を持続させることができる。また、その励起発光を利用して、粉体を構成する元素の定性分析を行うことができる。
【００２９】
［請求項２，１４，１５，１７の発明］
請求項２の発明によれば、１対の電極間で放電を行ってプラズマ雰囲気を生成し、そのプラズマ雰囲気に、粉体供給装置から粉体を連続供給して、粉体に起因した励起発光を連続して起こさせることができるので、従来よりも長時間に亘って励起発光を持続させることができる。ここで、プラズマ雰囲気は、ガスが充填又は通過する容器の中に１対の電極を配置して放電を行うことで生成してもよいし、請求項１４の発明のように、１対の電極を先端部からガスを噴射可能なノズル構造として噴射されたガス流同士が交差するように配置し、その電極間で放電を行うことでプラズマ雰囲気を生成するようにしてもよい。この場合、粉体は、ガス流と共に少なくとも一方の電極の先端から噴射させてもよいし（請求項１５の発明）、ガス流とは別の供給経路でプラズマ雰囲気に供給してもよい。また、粉体は、無機物（例えば、金属、シリカ、セラミックス）でも有機物（例えば、小麦粉）でもよいが、粉体を木粉又は石松子又はガラスビーズとし、ガスはアルゴンガス又はネオンガス又は窒素ガスとすることが好ましい（請求項１７の発明）。
【００３０】
［請求項３の発明］
請求項３の発明によれば、粉体供給装置から供給された粉体はプラズマ生成容器内に生成したプラズマ雰囲気中に向かって降下し、プラズマ生成容器内で励起発光を起こす。なお、プラズマ生成容器によってプラズマ雰囲気の拡散を抑えることが可能となる。
【００３１】
［請求項４の発明］
請求項４の発明によれば、プラズマ雰囲気で励起発光しなかった粉体を残粉受容部にて回収することができる。
【００３２】
［請求項５，６，７の発明］
請求項５の発明によれば、粉体供給装置から排出された粉体は縦筒部内を降下し、縦筒部内又は縦筒部の下方で放電を行うことで生成したプラズマ雰囲気に供給されて励起発光が起きる。ここで、ガスは、粉体とは逆向きに縦筒部内を上昇するように通過させてもよいし、請求項６の発明のように、粉体と同様に縦筒部内を降下するように通過させてもよい。また、１対の電極は、縦筒部の軸方向と平行な方向で対向配置していてもよいし、請求項７の発明のように縦筒部の軸方向と斜めに交差する方向で対向配置していてもよい。
【００３３】
［請求項８の発明］
請求項８の発明によれば、電線に流れる電流によって磁界が発生し、その磁界によってプラズマ雰囲気中の電子の移動を制限することが可能になる。
【００３４】
［請求項９の発明］
請求項９の発明によれば、１対の電極のうちの一方の電極と中継電極との間に第１電圧を印加して放電を行うと、縦筒部内にプラズマ雰囲気が生成し、第１電圧の印加を停止すると共に、一方の電極と他方の電極との間に第２電圧を印加して、一方と他方の電極間で放電を行うと、横筒部内にプラズマ雰囲気が生成する。このようにすることで、１対の電極間で放電を発生させるのに必要なエネルギーを抑えることが可能になる。
【００３５】
［請求項１０，１１，１２の発明］
請求項１０の発明によれば、複数対の電極間にそれぞれ電圧を印加すると、各電極間を最短距離で結ぶ複数のアーク（放電路）が形成され、縦筒部を軸方向から見たときに、複数のアークからなる網が縦筒部内に張られた状態になるので、縦筒部内を降下する粉体が、何れかのアークに接触しやすくなる。このとき、上記網が縦筒部の中心から延びた放射線状になるように複数の電極を配置してもよいし（請求項１１の発明）、上記網が星形になるように複数の電極を配置してもよい（請求項１２の発明）。
【００３６】
［請求項１３の発明］
請求項１３の発明によれば、放電によって生成したプラズマ雰囲気中の電子の移動、ひいては、プラズマ全体の移動や拡散を抑えることが可能になる。
【００３７】
［請求項１６の発明］
請求項１６の発明によれば、プラズマ雰囲気の状態を安定させることができる。
【００３８】
［請求項１８の発明］
請求項１８の発明によれば、励起発光している部分で粉体がプラズマ化する場合に、そのプラズマのエネルギーによって、粉体追加供給装置から追加供給された粉体を励起発光させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る発光装置の正面図
【図２】発光装置の正断面図
【図３】発光装置を上方から見た斜視図
【図４】粉体補給装置の断面図
【図５】供給ドラムの断面図
【図６】粉体補給装置のうちマグネットカップリング部分の拡大断面図
【図７】磁気結合したマグネットリング及びマグネット円盤の平面図
【図８】供給ドラムの断面斜視図
【図９】供給ドラム内の供給回転部材の平面図
【図１０】供給回転部材の斜視図
【図１１】供給ドラムの下端部の断面斜視図
【図１２】供給回転部材及びスクリーン板の平面図
【図１３】粉体アーチを第１の旋回脚部が崩している状態を表す断面図
【図１４】粉体アーチを第１及び第２の旋回脚部が崩している状態を表す断面図
【図１５】粉体補給装置の部分断面図
【図１６】（Ａ）補給パイプの下端部の側断面図、（Ｂ）補給パイプの下端部の斜視図
【図１７】補給パイプの中間部の部分断面図
【図１８】プラズマ生成装置の断面図
【図１９】プラズマ生成装置の部分拡大断面図
【図２０】発光分光分析装置のブロック図
【図２１】第２実施形態に係る発光装置のうち粉体補給装置のマグネットカップリング部分の拡大断面図
【図２２】第３実施形態に係る発光装置のうち縦筒部の側断面図
【図２３】変形例に係る縦筒部の側断面図
【図２４】変形例に係る縦筒部の側断面図
【図２５】第４実施形態に係る発光装置のうち縦筒部の（Ａ）側断面図、（Ｂ）平断面図
【図２６】第５実施形態に係る発光装置のうち縦筒部の（Ａ）側断面図、（Ｂ）平断面図
【図２７】第６実施形態に係る発光装置のうち縦筒部の側断面図
【図２８】変形例に係る発光装置の部分拡大断面図
【図２９】（Ａ）電極の平面図、（Ｂ）電極の側面図
【図３０】変形例に係る発光装置のうちプラズマ生成装置の部分拡大断面図
【図３１】変形例に係る発光装置のうちプラズマ生成装置の部分拡大断面図
【図３２】変形例に係る発光装置のうちプラズマ生成装置の部分拡大断面図
【図３３】変形例に係る発光装置のうちプラズマ生成装置の部分拡大断面図
【図３４】変形例に係る発光装置のうちプラズマ生成装置の部分拡大断面図
【図３５】（Ａ）変形例に係る電極の側面図、（Ｂ）電極の平面図、（Ｃ）電極の側断面図
【図３６】電極間で屈曲したアークを発生させた状態の電極の側断面図
【図３７】電極間で屈曲したアークを発生させた状態の電極の側断面図
【図３８】電極間で屈曲したアークを発生させた状態の電極及び粉体ノズルの側断面図
【図３９】変形例に係る発光装置のうち電極先端部を示す側面図
【図４０】変形例に係る発光装置のうち電極先端部を示す側面図
【図４１】変形例に係る発光装置のうち粉体補給装置の部分拡大図
【発明を実施するための形態】
【００４０】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態に係る発光装置１００を図１〜図１９に基づいて説明する。図１に示すように、発光装置１００は、プラズマ生成装置５００と、プラズマ生成装置５００に対して粉体を供給する粉体供給装置１０と、プラズマ生成装置５００に供給された粉体の重量を計量するための計量器３００とを備えている。
【００４１】
粉体供給装置１０は粉体を収容した供給ドラム１１を備え、供給ドラム１１は密閉ケース４００内に収容されている。密閉ケース４００は、外部から隔離された内部空間を有した箱形構造をなしており、上下方向の中間部に備えた内部仕切壁４１０によって第１ケース４５１と第２ケース４５２とに仕切られている（図２参照）。供給ドラム１１は、内部仕切壁４１０より上側の第１ケース４５１に収容されており、内部仕切壁４１０より下側の第２ケース４５２にはプラズマ生成装置５００が収容されている。
【００４２】
第１ケース４５１及び第２ケース４５１，４５２は、一側面に開口部を備え、各開口部の一側縁にはそれぞれ透明扉４０２，４０３が備えられている（図１参照）。密閉ケース４００一側壁には図示しないガス供給源に接続されて第１ケース４５１の内部空間に連通したガス供給管４０４が設けられ、密閉ケース４００の一側壁と対向した他側壁には第２ケース４５２の内部空間に連通したガス排出管４０５が設けられている。
【００４３】
さらに、密閉ケース４００には、粉体供給装置１０（供給ドラム１１）から排出された粉体及びガス供給管４０４から第１ケース４５１の内部空間に供給されたガスを第２ケース４５２の内部空間に導入するための導入管４１１が備えられている。図２に示すように、導入管４１１は、内部仕切壁４１０を貫通して上下方向に延びており、第１ケース４５１と第２ケース４５２の内部空間同士を常時連通している。
【００４４】
図１に示すように、密閉ケース４００の天井壁４０８（以下、「ケース天井壁４０８」という）の上面には、固定ベース３１０が固定載置されている。固定ベース３１０は、水平な天板３１１の両側縁部からケース天井壁４０８に向かって１対の側板が垂下したテーブル形をなしており、天板３１１の上面に、計量器３００（例えば、電子天秤又は台秤）が載置されている（図３参照）。
【００４５】
密閉ケース４００の外部上方には、ケース天井壁４０８から離間した状態で上下動可能な可動ベース３２０が備えられている。可動ベース３２０は、縦長の枠形構造をなしている。詳細には、可動ベース３２０は、鉛直方向に延びた１対の側板３２１，３２１の上端部同士を水平方向に延びた上水平板３２２Ａにて連結すると共に、１対の側板３２１，３２１の下端部同士を水平方向に延びた下水平板３２２Ｂにて連結した構造になっている。
【００４６】
上水平板３２２Ａのうち水平方向のちょうど中央部は計量器３００上面に備えた計量台３０１に載置されており、１対の側板３２１，３２１は、天板３１１を非接触で貫通している（図３参照）。また、下水平板３２２Ｂは、ケース天井壁４０８との間に隙間を空けて上方から対向しかつケース天井壁４０８と平行に配置されている。
【００４７】
粉体供給装置１０の供給ドラム１１は、第１ケース４５１に収容された状態でケース天井壁４０８から吊り下げられている。
【００４８】
供給ドラム１１は、粉体を収容可能な容器構造をなし、下面から下方に排出可能となっている。図５に示すように、供給ドラム１１は、大径筒部１２と小径筒部１３とを備え、大径筒部１２の下端部と小径筒部１３の上端部との間が中間段差壁１４によって連結されている。小径筒部１３は中間段差壁１４の中心から鉛直下方に突出しており、大径筒部１２に収容された（中間段差壁１４に堆積した）粉体は、小径筒部１３の内側を通って小径筒部１３の下端面から排出される。ここで、供給ドラム１１と内部仕切壁４１０を貫通した導入管４１１とは同軸線上に配置され、供給ドラム１１の下端部と前記導入管４１１の上端部とは、常時隙間が形成されて非接触状態となっている。
【００４９】
図５に示すように、大径筒部１２の上端は開放しており大径キャップ１５にて閉じられている。即ち、大径キャップ１５は大径筒部１２の上端外周面に螺合されている。
【００５０】
大径キャップ１５には、後述する粉体補給装置２００から供給ドラム１１に粉体を補給するための補給口１５Ａが形成されている。補給口１５Ａは、大径キャップ１５の中心からずれた位置に偏在しており、上方を向いて常時開放となっている。
【００５１】
大径キャップ１５の中心には中心孔１５Ｂが貫通形成されている。中心孔１５Ｂには、軸受け１６が回転不能に嵌合されており、その軸受け１６によって容器内回転シャフト２０が回転可能に軸支されている。軸受け１６は、例えば、「滑り軸受け」であって、軸心部を容器内回転シャフト２０が摺接可能に貫通した筒形構造をなしており、上端部から側方に張り出したフランジが中心孔１５Ｂの開口縁に係止されている。なお、軸受け１６は、全体又は容器内回転シャフト２０との摺動面が摩擦抵抗の小さい樹脂（具体的には、ＰＴＦＥ樹脂）で構成されている。また、軸受け１６は、スラストベアリングでもよい。
【００５２】
大径キャップ１５の上面で中心孔１５Ｂの側方位置からは筒形螺合壁１５Ｃが起立している。筒形螺合壁１５Ｃの外周面には雄螺旋が形成されており、後述するキャップ形ジョイント１７０が螺合結合している。キャップ形ジョイント１７０の構成については後に詳説する。
【００５３】
図５に示すように、容器内回転シャフト２０は大径筒部１２の中心軸に沿って延びている。容器内回転シャフト２０の上端部は大径キャップ１５を貫通してキャップ形ジョイント１７０内に突出しており、容器内回転シャフト２０の下端部には、大径筒部１２内に収容された供給回転部材２１が固定されている。
【００５４】
大径筒部１２の内部には、供給回転部材２１の他に、容器内円板３０及び上面待ち受けガイド３１が収容されている。容器内円板３０は、大径筒部１２の下端部中央に配置されて大径筒部１２の内側に遊嵌している。即ち、容器内円板３０は大径筒部１２の内径よりも小径でかつ、小径筒部１３の内径よりも大径な平らな円板であり、中間段差壁１４及び供給回転部材２１の上方に僅かに離して水平に取り付けられている。容器内円板３０は容器内回転シャフト２０に固定されており、大径筒部１２内で供給回転部材２１と一体回転する。
【００５５】
上面待ち受けガイド３１は、容器内円板３０上に堆積した粉体を、容器内円板３０と大径筒部１２の側壁との間に形成された環状空間３８（図５参照）に掻き出すために設けられている。上面待ち受けガイド３１は、全体としてＬ字形状をなしている。即ち、大径キャップ１５の上端壁から中間段差壁１４に向かって垂下した垂直板３１Ａと、垂直板３１Ａの下端部から大径筒部１２の中心に向かって延びて容器内円板３０の上面に隣接して配置された水平板３１Ｂとから構成されている。
【００５６】
図８に示すように、水平板３１Ｂを容器内回転シャフト２０の側面に当接させて取り付けることで、容器内円板３０の回転方向（図８の実線矢印の方向）に対して水平板３１Ｂが傾斜し、容器内円板３０に乗った粉体が水平板３１Ｂに案内されて容器内円板３０の縁部に向けて押し出される。また、水平板３１Ｂは、大径筒部１２の側壁に隣接する位置まで延びており、押し出された粉体を環状空間３８から中間段差壁１４上に流下させる。さらに、容器内円板３０と上面待ち受けガイド３１とが協働して大径筒部１２内の粉体を撹拌するので、大径筒部１２内で粉体が固まったり、詰まったりすることを防ぐことができる。
【００５７】
中間段差壁１４に堆積した粉体は、容器内円板３０の外縁部と中間段差壁１４との間で所定の安息角の斜面を形成して静止する。これにより、供給回転部材２１が停止した状態では、中間段差壁１４から小径筒部１３に粉体が供給されないようになっている。
【００５８】
供給回転部材２１が回転すると、中間段差壁１４に堆積した粉体のうち、前記所定の安息角を有した斜面の部分が削り取られて小径筒部１３内へと送り込まれる。
【００５９】
供給回転部材２１は、図９及び図１０に示すように容器内回転シャフト２０が貫通した中央板部２５から側方に片持ち梁状の集粉羽２３と散粉羽２４とが延びている。これら集粉羽２３と散粉羽２４とが中間段差壁１４の上面に摺接しつつ水平面内で回転する。
【００６０】
図９に示すように集粉羽２３は、供給回転部材２１の回転方向（図９の実線矢印の方向）とは逆側に膨らむように複数の平板をつなげた屈曲構造をなす一方、散粉羽２４は、供給回転部材２１の回転方向に対して傾斜した状態で中央板部２５から大径筒部１２の側壁に向かって真っ直ぐ延びている。また、集粉羽２３は、その先端が大径筒部１２の側壁と隣接した位置まで延びており、散粉羽２４はそれより短くなっている。
【００６１】
供給回転部材２１が回転すると、中間段差壁１４に堆積した粉体が集粉羽２３によって中間段差壁１４の中心側に誘導されて小径筒部１３へと送り込まれる。また、小径筒部１３に入らなかった粉体は、散粉羽２４により中間段差壁１４の外側に押し戻されて、次に集粉羽２３が通過したときに小径筒部１３内に取り込まれる。
【００６２】
供給回転部材２１の中央板部２５のうち集粉羽２３の付け根部分２５Ａには、補助ガイド壁２２が形成されている。補助ガイド壁２２は、中央板部２５から斜めに切り起こされており、集粉羽２３による粉体の誘導方向（図９の点線矢印の方向）に向かって徐々に下るように傾斜している。そして、集粉羽２３に誘導されてその基端部に達した粉体は、補助ガイド壁２２によって小径筒部１３へと強制的に落とされる。
【００６３】
図５に示すように、供給ドラム１１のうち、小径筒部１３の下端部には、スクリーン板３３が着脱可能に取り付けられている。スクリーン板３３は、図１１及び図１２に示すように薄肉の円板に、供給回転部材２１の旋回方向と交差する方向に延びた複数の粉体通過孔３３Ａを貫通形成した構造をなす。詳細には、各粉体通過孔３３Ａは、スクリーン板３３の中心から外側に向かうに従って、供給回転部材２１の回転方向（図１２の実線矢印の方向）の後方に向かうように湾曲して延びている。
【００６４】
各粉体通過孔３３Ａは、小径筒部１３内に送り込まれた粉体同士が付着（架橋）して形成された粉体アーチにより閉塞されると共に、その粉体アーチが崩れた状態で粉体が通過可能な大きさになっている。
【００６５】
即ち、通常は、スクリーン板３３上に粉体が堆積しても通常は粉体同士が付着して粉体通過孔３３Ａを閉塞する粉体アーチを形成するため粉体が粉体通過孔３３Ａを通過することはない。なお、図示しないが、粉体通過孔３３Ａの形状が異なる複数種類のスクリーン板３３が用意されており、発光装置１００を使用する前に、粉体に適したスクリーン板３３を任意に選択して取り付けることができるようになっている。なお、粉体通過孔３３Ａを有するスクリーン板３３に替えて、多数の孔を有するパンチングメタル、エキスパンドメタル、織網を用いてもよい。
【００６６】
図５に示すようにスクリーン板３３は、小径筒部１３の外周面に螺合された支持ナット３４によって小径筒部１３の下端部に固定されている。図１１に示すように、支持ナット３４は、小径筒部１３に螺合した螺合筒部３４Ａの下端部から中心に向かって鍔壁３４Ｂが張り出した構造をなし、その鍔壁３４Ｂと、小径筒部１３の下端内周縁に形成された段差部１３Ａとの間で、スクリーン板３３の外縁部が板厚方向で挟まれている。また、支持ナット３４の外周面には有底の排出口キャップ３５が螺合可能となっており、その排出口キャップ３５によりスクリーン板３３の下方（小径筒部１３の下端開口）を封止可能となっている。
【００６７】
図１０に示すように供給回転部材２１には、集粉羽２３及び散粉羽２４の他に、中央板部２５から下方に向かって延びた第１〜第３の旋回脚部２６，２７，２８が一体に設けられている。図５に示すように、第１〜第３の旋回脚部２６，２７，２８は、何れも小径筒部１３の内側で旋回可能となっている。
【００６８】
図１０に示すように、第１の旋回脚部２６は対をなしており、間隔を空けて横並びに設けられている。第１の旋回脚部２６は、中央板部２５のうち散粉羽２４の付け根部分２５Ｂから延設されて、互いに平行な帯板状をなしている。第２の旋回脚部２７は、中央板部２５のうち集粉羽２３の付け根部分２５Ａから延設されており、旋回方向の前方から見た幅が、第１の旋回脚部２６より幅広の帯板状をなしている（図５参照）。これら第１及び第２の旋回脚部２６，２７は、互いに１８０度離れた位置に設けられており、図１３及び図１４に示すように、下方に向かうに従って供給回転部材２１の旋回方向の後方へ向かうように斜めに延びている。なお、第１及び第２の旋回脚部２６，２７の傾斜は、鉛直方向に対して約３０度が基本であるが、粉体特性に応じて変更してもよい。
【００６９】
図１０に示すように、第３の旋回脚部２８は、中央板部２５のうち散粉羽２４の付け根部分２５Ｂから垂下しており、第１の旋回脚部２６とほぼ同じ幅の帯板状をなしている。
【００７０】
図１３に示すように、第１の旋回脚部２６と第２の旋回脚部２７は、長さが互いに異ならせてある。供給回転部材２１の回転時には、第１の旋回脚部２６の下端部がスクリーン板３３の上面近傍（スクリーン板３３の上面に接触しないすれすれ）を旋回する。これに対し、第２の旋回脚部２７の下端部は、第１の旋回脚部２６の下端部よりスクリーン板３３の上方部分を旋回する。これら第１及び第２の旋回脚部２６，２７がスクリーン板３３の上方を旋回することにより、スクリーン板３３の粉体通過孔３３Ａを塞いだ粉体アーチが崩されて、粉体通過孔３３Ａから粉体が排出される。また、第３の旋回脚部２８も第１の旋回脚部２６と同様に下端部がスクリーン板３３の上面近傍を旋回し、粉体アーチを崩して粉体通過孔３３Ａから粉体を排出させる。なお、粉体アーチを構成していた粉体が粉体通過孔３３Ａを通過してスクリーン板３３の下方に落下すると、すぐに新たな粉体アーチが形成されて粉体通過孔３３Ａが閉塞される。
【００７１】
例えば、供給回転部材２１の回転速度が比較的低速の場合には、第２の旋回脚部２７の移動に伴って粉体を斜め下方に押す力が、粉体アーチまで伝播せず、第１の旋回脚部２６と第３の旋回脚部２８だけが粉体アーチを崩す（図１３に示す状態）。
【００７２】
これに対し、供給回転部材２１の回転速度が比較的高速の場合には、第２の旋回脚部２７の移動に伴って粉体を斜め下方に押す力が粉体アーチまで伝播して粉体アーチが崩される。即ち、第１及び第２の旋回脚部２６，２７の両方と第３の旋回脚部２８とが粉体アーチを崩す（図１４の状態）。
【００７３】
このように、粉体供給装置１０は、供給回転部材２１の回転速度を大きくすることで、供給回転部材２１の一回転当たりの排出量を増やすことができる。また、供給回転部材２１の回転速度を大きくすることで、単位時間当たりの排出量を急激に増大させることができる。
【００７４】
また、供給回転部材２１が回転すると第３の旋回脚部２８は、小径筒部１３の内周面の近傍を旋回する。これにより、小径筒部１３の内周面に静電気等で付着した粉体を削ぎ落とすことができる。
【００７５】
さらに、一旦粉体アーチが崩れて再度粉体アーチが形成されるまでに粉体通過孔３３Ａから流出する粉体の量は極微量であるので、供給回転部材２１を一定速度で旋回させている間は一定微少量ずつ粉体を排出することができる。
【００７６】
ここで、上記したように、粉体供給装置１０（供給ドラム１１）から下方に排出された粉体は、導入管４１１内を降下して第２ケース４５２へと導入される。導入管４１１のうち第１ケース４５１内に位置する上端部は、粉体供給装置１０から下方に排出された粉体を残らず受け入れるために漏斗形状をなしており、粉体供給装置１０の下端部に非接触状態で近接配置されている。そして、粉体は、ガス供給管４０４から第１ケース４５１内に供給されたガスと共に、導入管４１１内を降下して第２ケース４５２内（プラズマ生成装置５００）へと導入される。なお、導入管４１１は、本発明の「粉体導入接続部」、「粉体導入部」に相当する。
【００７７】
ところで、供給回転部材２１が固定された容器内回転シャフト２０は、密閉ケース４００の外側に備えられたモータ５０からトルクを受けて回転する。図１に示すように、モータ５０は、可動ベース３２０に固定されてケース天井壁４０８の上方に離間した状態に保持されている。詳細には、可動ベース３２０の下水平板３２２Ｂのうち、水平方向の中央部上面には、門形構造のモータ支持台３３０が設けられており、そのモータ支持台３３０のうち、下水平板３２２Ｂに上方から対向したモータ固定板３３０Ａの上面にモータ５０が固定されている。
【００７８】
図６に示すようにモータ５０の下面からは出力シャフト５２が突出しており、モータ固定板３３０Ａを遊嵌状態で貫通している。
【００７９】
モータ５０の出力シャフト５２と容器内回転シャフト２０との間は、ケース天井壁４０８を間に挟んで磁気結合したマグネットカップリングＭＣ３によって連結されている。このマグネットカップリングＭＣ３は、トルクと軸力とを伝達可能な構成となっている。
【００８０】
具体的には、容器内回転シャフト２０のうち、大径キャップ１５の上面から突出した上端部には、雌形カプラ６１０が一体回転可能に固定されている。雌形カプラ６１０は、円柱部６１１と円筒壁６１２とを一体に備えた構造となっており、円柱部６１１の軸心を貫通した嵌合孔６１１Ａに容器内回転シャフト２０の上端部が回転不能に嵌合している。また、円筒壁６１２の一部がインナーマグネット７１によって構成されている。
【００８１】
インナーマグネット７１は、図７に示すように周方向にＳ磁極とＮ磁極とが交互に並んだ複数のマグネットリング７１Ｍ，７１Ｍを同軸上に重ねると共に、その軸方向で異なる磁極が隣り合うように（図６参照）マグネットリング７１Ｍ同士の位相を固定してなる。インナーマグネット７１の外周面は円筒壁７２Ａの外周面に露出している。
【００８２】
雌形カプラ６１０は、大径キャップ１５の筒形螺合壁１５Ｃに螺合されたキャップ形ジョイント１７０の内側に収容されている。キャップ形ジョイント１７０は、雌形カプラ６１０の軸方向（上下方向）への移動を禁止すると共に相対回転を許容している。また、キャップ形ジョイント１７０は、雌形カプラ６１０に対応した形状をなしている。
【００８３】
詳細には、キャップ形ジョイント１７０は、同心上に配置された内筒壁１７０Ａと外筒壁１７０Ｂとを備えて、外筒壁１７０Ｂと内筒壁１７０Ａの上端部同士をドーナッツ形の円環壁１７０Ｃで接合しかつ、内筒壁１７０Ａの下端部を円板壁１７０Ｄで閉塞した構造になっている。そして、内筒壁１７０Ａと外筒壁１７０Ｂとの間に形成された筒形空間に、雌形カプラ６１０の円筒壁６１２（インナーマグネット７１）が相対回転可能な遊嵌状態で収容されている。
【００８４】
キャップ形ジョイント１７０の外周面に形成された段差部のうち周方向に互いに１８０度離れた位置からは、ピン１７Ｐ，１７Ｐが起立している。これに対し、ケース天井壁４０８の内面には、各ピン１７Ｐ，１７Ｐに対応して１対のピン孔４０８Ｐ，４０８Ｐが形成されており、それらピン１７Ｐとピン孔４０８Ｐとが上下方向で凹凸係合している。これにより、ケース天井壁４０８に対する供給ドラム１１の上下動を許容した状態でケース天井壁４０８に対する供給ドラム１１の相対回転と水平移動とが禁止されている。なお、１対のピン１７Ｐ，１７Ｐと１対のピン孔４０８Ｐ，４０８Ｐとを凹凸係合させることにより、後述する粉体補給装置２００に備えた補給パイプ２１３と大径キャップ１５の補給口１５Ａとを同軸線上に位置決めすることができる。
【００８５】
ケース天井壁４０８のうち、モータ５０の鉛直下方部分には、中空突部４２０が形成されている。図６に示すように、中空突部４２０は、密閉ケース４００の上面から突出して、可動ベース３２０の下水平板３２２Ｂを遊嵌状態（非接触状態）で貫通している。
【００８６】
中空突部４２０は、雌形カプラ６１０及びキャップ形ジョイント１７０に対応した形状をなしている。詳細には、図４に示すように、同心上に配置された内筒壁４２０Ａと外筒壁４２０Ｂとを備え、外筒壁４２０Ｂと内筒壁４２０Ａの上端部同士をドーナッツ形の円環壁４２０Ｃで接合すると共に、内筒壁４２０Ａの下端部を円板壁４２０Ｄで閉塞した構造となっている。そして、この中空突部４２０の内側空間に、キャップ形ジョイント１７０が上下方向に直動可能かつ回転不能な状態で遊嵌している。
【００８７】
モータ５０の出力シャフト５２には雄形カプラ６１５が一体回転可能かつ直動不能に固定されている。雄形カプラ６１５は、出力シャフト５２と嵌合した上端部が、その下側部分に比べて段付き状に大径となった円柱状をなしており、モータ５０から鉛直下方に向かって延びている。また、雄形カプラ６１５の下端部はアウターマグネット７３によって構成されている。
【００８８】
アウターマグネット７３は、図７に示すように周方向にＳ磁極とＮ磁極とが交互に並んだ複数のマグネット円盤７３Ｍ，７３Ｍを同軸上に重ねると共に、その軸方向で異なる磁極が隣り合うように（図６参照）マグネット円盤７３Ｍ同士の位相を固定してなる。アウターマグネット７３の外周面は、雄形カプラ７４の外周面に露出している。
【００８９】
そして、雄形カプラ６１５が、中空突部４２０の内筒壁４２０Ａの内側で上下方向に直動可能に遊嵌され、インナーマグネット７１とアウターマグネット７３とが中空突部４２０の内筒壁４２０Ａと、キャップ形ジョイント１７０の内筒壁１７０Ａとを間に挟んで磁気結合している。詳細には、図７に示すようにインナーマグネット７１の各マグネットリング７１Ｍの内側に、アウターマグネット７３の各マグネット円盤７３Ｍがそれぞれ配置されて磁気結合させてある。これら、インナーマグネット７１とアウターマグネット７３とで、マグネットカップリングＭＣ３が構成され、このマグネットカップリングＭＣ３により、雄形カプラ６１５と雌形カプラ６１０が一体回転可能に連結され、密閉ケース４００の外部上方に配置されたモータ５０のトルクを、供給ドラム１１内の容器内回転シャフト２０に伝達することが可能になっている。
【００９０】
また、このマグネットカップリングＭＣ３により、供給ドラム１１を重力に抗して密閉ケース４００の天井壁４０８から吊り下げた状態に保持する。そして、供給ドラム１１の収容物（粉体や供給回転部材２１など）を含む供給ドラム１１全体の重量の変化が、インナーマグネット７１からアウターマグネット７３へと伝達され、アウターマグネット７３に付与される供給ドラム１１全体の重量の変化が、モータ５０、モータ支持台３３０、可動ベース３２０を介して計量器３００に伝達される。従って、計量器３００により計量された重量の減少量を、供給ドラム１１から排出された（プラズマ生成装置５００へと供給された）粉体の重量として計量することが可能になっている。
【００９１】
なお、容器内回転シャフト２０の回転時には、雌形カプラ６１０が筒形ジョイント１７及び軸受け１６に対して相対回転するので、それらの間の摩擦抵抗を軽減するために、キャップ形ジョイント１７０及び軸受け１６を摩擦抵抗の小さい樹脂（例えば、ＰＴＦＥ）で構成したり、互いの摺接面間に摩擦抵抗を軽減する摺接部材を挟んでもよい。また、雌形カプラ６１０の外周面とキャップ形ジョイント１７０の外筒壁１７０Ｂとの間及び、雌形カプラ６１０の円筒壁６１２とキャップ形ジョイント１７０の内筒壁１７０Ａとの間は、隙間を設けてもよい。以上が、粉体供給装置１０の構成に関する説明である。
【００９２】
次に、粉体補給装置２００について説明する。図１に示すように、粉体補給装置２００は、粉体を収容可能な補給ドラム２１１と、補給ドラム２１１の真上位置に離して設けられたモータ２５０とを備えている。これら補給ドラム２１１とモータ２５０は、固定ベース３１０の天板３１１に固定されたブラケット３１２によって同軸上に位置決めされている。
【００９３】
図４に示すように、ブラケット３１２は、天板３１１の下面から垂下した１対の側板３１３，３１３の下端部にスリーブ３１４を固定した構造になっている。スリーブ３１４は、上下両端が開放しており軸方向の中間に設けられた隔壁３１５によって内部が上下に仕切られている。
【００９４】
スリーブ３１４の上端面には、モータ２５０（ステータ）の下端部が相対回転不能に係止されている。モータ２５０のロータ（図示せず）には出力シャフト２５２が連結され、その出力シャフト２５２が下方に向かって延びている。出力シャフト２５２には上カプラ２５３が一体回転可能に固定されている。図１５に示すように、上カプラ２５３は円柱形をなし、下端部には複数のカップリング磁石２５４が周方向に並んで埋設されている。これらカップリング磁石２５４は、上カプラ２５３の下端面と面一になって下方に露出している。また、複数のカップリング磁石２５４は、その露出面の磁極が上カプラ２５３の周方向で交互に反転するように並べられている。さらに、上カプラ２５３はスリーブ３１４の内周面及び隔壁３１５と常時非接触になっている。
【００９５】
補給ドラム２１１は、有底筒部２１２の上端開口を大径キャップ２１５で閉塞した内部空間に粉体を収容可能となっており、大径キャップ２１５の上面から突出した筒形螺合壁２１５Ｃの外周面に小径キャップ２１７が螺合されている。小径キャップ２１７は、筒形螺合壁２１５Ｃに螺合した下側半分が、上側半分より段付き状に大径になっており、上端壁２１７Ａの内面中央からはボス部２１７Ｂが突出している。
【００９６】
小径キャップ２１７の段差部より上側部分は、スリーブ３１４の下端開口から挿入されかつ挿抜可能となっている。スリーブ３１４の下端面と小径キャップ２１７の外周面の段差部との間には凹凸係合部２６０，２６０が設けられている。凹凸係合部２６０，２６０は、小径キャップ２１７及びスリーブ３１４の周方向で互いに１８０度離れた２箇所に設けられており、上下方向で挿抜可能に凹凸係合している。
【００９７】
これにより、モータ２５０の出力シャフト２５２と、補給ドラム２１１の内側で軸受け２１６を介して軸支された容器内回転シャフト２２０とが同軸上に位置決めされかつ、ブラケット３１２に対する補給ドラム２１１の相対回転が禁止されている。
【００９８】
容器内回転シャフト２２０は、補給ドラム２１１の内部でその中心軸に沿って延びている。容器内回転シャフト２２０の上端部は、大径キャップ２１５を貫通して小径キャップ２１７の内側に延びており、下端部には容器内回転部材２２１が取り付けられている。
【００９９】
図１５に示すように、容器内回転シャフト２２０のうち、大径キャップ２１５から上方に突出した部分（小径キャップ２１７の内側部分）には、下カプラ２４０が一体回転可能に固定されている。下カプラ２４０は円筒形をなし、その中心には、下端側から容器内回転シャフト２２０が挿入嵌合され、上端側から小径キャップ２１７のボス部２１７Ｂが挿入されている。また、下カプラ２４０は、小径キャップ２１７の上端壁２１７Ａと軸受け２１６との間に挟まれて軸方向（上下方向）への移動が禁止されている。
【０１００】
下カプラ２４０の上端部には、上カプラ２５３に備えたカップリング磁石２５４と同数の複数のカップリング磁石２４１が周方向に並んで埋設されている。これらカップリング磁石２４１は、下カプラ２４０の上端面と面一になって上方に露出している。また、複数のカップリング磁石２４１は、その露出面の磁極が下カプラ２４０の周方向で交互に反転するように並べられている。
【０１０１】
下カプラ２４０のカップリング磁石２４１は、上カプラ２５３のカップリング磁石２５４と、小径キャップ２１７の上端壁２１７Ａ及びスリーブ３１４の隔壁３１５を挟んで吸引し合い磁気連結している。これにより、補給ドラム２１１を重力に抗してブラケット３１２から吊り下げた状態で、モータ２５０（出力シャフト５２）のトルクを容器内回転シャフト２２０に非接触で伝達することが可能となっている。
【０１０２】
補給ドラム２１１の内部には、供給ドラム１１の内部に備えたものと同一形状の容器内円板２３０及び上面待ち受けガイド２３１が備えられている。また、補給ドラム２１１の底壁２１４の中心からは、補給パイプ２１３が垂下している。補給パイプ２１３は密閉ケース４００の天井壁４０８を貫通しており、その下端部が供給ドラム１１の補給口１５Ａに非接触な状態で挿入されている（図６参照）。ここで、密閉ケース４００の天井壁４０８のうち補給パイプ２１３が貫通した部分は、シール部材２１８によって気密状態にシールされている。
【０１０３】
図１５に示すように、補給ドラム２１１の底壁２１４の外縁に堆積した粉体は、容器内円板２３０と底壁２１４との間で旋回する容器内回転部材２２１によって底壁２１４の中心側に誘導され、補給パイプ２１３の上端開口に送り込まれる。
【０１０４】
図２に示すように、補給パイプ２１３の下端開口は、供給ドラム１１内の容器内円板３０より上方に位置しており、補給パイプ２１３の下端開口から排出された粉体が、供給ドラム１１の中間段差壁１４及び容器内円板３０に流下する。
【０１０５】
図１６に示すように、補給パイプ２１３の下端部には受止板２１９が一体に設けられている。受止板２１９は、補給パイプ２１３の下端開口との間に隙間を開けて対向配置されており、受止板２１９と補給パイプ２１３の下端部との間が側方に開放している。
【０１０６】
図１５に示すように、容器内回転シャフト２０の下端部からは流下補助板２２２が延びている。流下補助板２２２は、平板をクランク状に切り出して形成されており、補給パイプ２１３内に挿通されている。流下補助板２２２は、モータ２５０によって補給パイプ２１３内を回転し、補給パイプ２１３内の粉体を撹拌しつつ流下させる。
【０１０７】
流下補助板２２２の下端部には回転翼片２２２Ｈが一体に設けられている。図１６（Ａ）に示すように、回転翼片２２２Ｈは、補給パイプ２１３の下端開口から突出して側方に張り出しており、受止板２１９の上面で回転する。
【０１０８】
補給パイプ２１３を流下した粉体は、一旦、受止板２１９に受け止められると共に、回転翼片２２２Ｈによって側方に押し出されて受止板２１９から落下する。
【０１０９】
モータ２５０の回転が停止した状態で補給パイプ２１３を流下した粉体は受止板２１９に受け止められる。これにより、供給ドラム１１から排出された粉体の重量を計量している最中に、振動等により補給パイプ２１３中を粉体が流下した場合に、その粉体の重量が計測結果に加算され計測誤差を生じるという事態を防ぐことができる。
【０１１０】
また、モータ２５０の回転が停止した状態で多量の粉体が補給パイプ２１３を流下した場合には、補給パイプ２１３の下端部と受止板２１９との間に所定の安息角を有した粉体山が形成され、補給パイプ２１３の下端部が閉塞状態になり得る。この場合でも、回転翼片２２２Ｈの回転によって粉体山を崩して、閉塞状態を解消することができる。
【０１１１】
図１５に示すように、粉体補給装置２００は、ホッパー２７０とその下端部から延びた筒状のシュート２７１とを備えている。ホッパー２７０は、上端開放の円錐状をなし固定ベース３１０の天板３１１より上方位置に配置されている（図３参照）。一方、シュート２７１の下端部は、補給ドラム２１１の大径キャップ２１５を貫通して補給ドラム２１１の内部に挿入されている。ここで、大径キャップ２１５のうち、シュート２７１が貫通した部分は、シール部材２７３によって気密状態にシールされている。
【０１１２】
シュート２７１のうち、上下方向の中間位置と下端寄り位置には、それぞれバルブ２７２，２７２が備えられている。バルブ２７２，２７２は、レバーを手動操作することで開放状態と閉鎖状態とに切り換え可能となっている。
【０１１３】
なお、シュート２７１のうち、１対のバルブ２７２，２７２の中間位置には、シュート２７１を内外に貫通した接続管２７４が設けられている。接続管２７４には、例えば、ポンプ等が接続される。
【０１１４】
図１７に示すように、シュート２７１の内部で、１対のバルブ２７２，２７２の中間位置には、下方に向かって窄んだ円錐形のスロート部２７５が備えられている。下側のバルブ２７２が閉鎖状態で上側のバルブ２７２が開放状態になると、ホッパー２７０内の粉体がシュート２７１内を流下し、スロート部２７５を通って下側のバルブ２７２の上方に堆積する。そして、図１７に示すように、スロート部２７５の下方に所定の安息角を有した粉体山が形成されると、シュート２７１内での粉体の流下が止まる。このとき、シュート２７１の内部には、環状空間２７６が形成され、接続管２７４に粉体が入ったり詰まったりしないようになっている。以上が、粉体補給装置２００の構成に関する説明である。
【０１１５】
次に、上述した粉体供給装置１０及び粉体補給装置２００の動作について説明する。粉体を収容した供給ドラム１１を、マグネットカップリングＭＣ３の磁気結合により、第１ケース４５１の内側でケース天井壁４０８から吊り下がった状態に保持させておき、粉体供給装置１０のモータ５０をオンすると、容器内回転シャフト２０が回転して、供給ドラム１１の内部で供給回転部材２１が回転する。
【０１１６】
供給回転部材２１が回転すると、供給ドラム１１の大径筒部１２に収容された粉体が小径筒部１３に掻き込まれ、スクリーン板３３の粉体通過孔３３Ａを通って供給ドラム１１の下方に排出される。また、供給ドラム１１から排出された粉体は、導入管４１１内を降下して第２ケース４５２内の後述するプラズマ生成装置５００へと供給される。
【０１１７】
供給ドラム１１から粉体が排出されるに従い、供給ドラム１１全体の重量は減少し、その重量の変化が、インナーマグネット７１、アウターマグネット７３及び可動ベース３２０を介して計量器３００に伝達される。そして、計量器３００にて計量された供給ドラム１１全体の重量の減少量が、供給ドラム１１からの粉体の排出量（即ち、プラズマ生成装置５００への供給量）として制御装置９０に取り込まれる。
【０１１８】
ここで、制御装置９０は、計量器３００による検出結果（供給ドラム１１全体の重量の減少量）に基づいてモータ５０の回転速度をフィードバック制御する。これにより、粉体を正確に一定微少量ずつ供給することができる。
【０１１９】
供給ドラム１１に粉体を補給する際には、粉体供給装置１０のモータ５０を一旦停止して供給ドラム１１からの粉体の排出を中断し、その状態で、粉体補給装置２００のモータ２５０をオンして、粉体補給装置２００から供給ドラム１１に粉体を流下させる。モータ２５０がオンすると、カップリング磁石２４１，２５４によって非接触状態で結合した出力シャフト２５２と容器内回転シャフト２２０とが一体回転し、補給ドラム２１１の内部で容器内回転部材２２１が回転する。そして、粉体が補給パイプ２１３内を流下して、供給ドラム１１に粉体が補給される。このように、供給ドラム１１に粉体を補給する際に、第１ケース４５１内から供給ドラム１１を取り出す必要は無く、マグネットカップリングＭＣ３（インナーマグネット７１とアウターマグネット７３）の磁気連結及び第１ケース４５１内の雰囲気状態を維持したまま粉体の補給を行うことができる。
【０１２０】
また、補給ドラム２１１に粉体を補給する場合には、ホッパー２７０に粉体を投入する。ここで、ホッパー２７０は大気開放となっているので、密閉ケース４００の内部空間の雰囲気状態を維持するために、１対のバルブ２７２，２７２を以下のように開閉操作する。即ち、下側のバルブ２７２を閉鎖状態にして上側のバルブ２７２を開放状態にすることで、シュート２７１のうち下側のバルブ２７２より上側部分に粉体を蓄積させ、次いで、上側のバルブ２７２を閉鎖状態にして下側のバルブ２７２を開放状態にすることで、シュート２７１のうち１対のバルブ２７２，２７２の間に蓄積された粉体を、補給ドラム２１１へと流下させる。これにより、密閉ケース４００内の雰囲気状態を維持したまま、補給ドラム２１１に粉体を補給することが可能になる。以上が、粉体供給装置１０及び粉体補給装置２００に関する説明である。
【０１２１】
次に、プラズマ生成装置５００について説明する。図２に示すように、プラズマ生成装置５００は１対の電極Ｅａ，Ｅｂと、筒形の放電容器５１０とを備え、全体が密閉ケース４００の第２ケース４５２に収容されている。
【０１２２】
放電容器５１０は、例えば、円筒状のガラス製であり、密閉ケース４００の底壁４０９と内部仕切壁４１０との中間位置に設けられている。放電容器５１０は、密閉ケース４００の内部仕切壁４１０から垂下した垂れ壁５２０と、密閉ケース４００の底壁４０９から起立した起立壁５３０との間でその中心軸が水平になるように挟持されている。また、放電容器５１０は、その軸方向の一端部（図２及び図１８における右端部）が閉塞され、他端部（図２及び図１８における左端部）が第２ケース４５２の内部空間に開放している。
【０１２３】
図１８に示すように、垂れ壁５２０には鉛直方向に延びた上縦孔部５２１が貫通形成され、起立壁５３０には上縦孔部５２１と同軸線上に延びた下縦孔部５３１が形成されている。放電容器５１０の一端部寄り位置には、上縦孔部５２１の下端開口に連絡した貫通孔５１１と、下縦孔部５３１の上端開口に連絡した貫通孔５１２とが形成されている。このうち、上縦孔部５２１と貫通孔５１１とには内部仕切壁４１０を上下方向に貫通した導入管４１１が挿入嵌合されており、導入管４１１の内部空間と放電容器５１０の内部空間とが常時連通状態になっている。
【０１２４】
１対の電極Ｅａ，Ｅｂは上下に離して配置されている。下側の電極Ｅｂ（以下、適宜「下部電極Ｅｂ」という）は、導入管４１１の下端開口４１１Ａの鉛直下方位置に配置されている。図１９に示すように下部電極Ｅｂは、放電容器５１０の一端部を閉塞した壁部内面から水平方向に突出した片持梁部Ｅｂ１と、片持梁部Ｅｂ１の先端部上面から突出した突起部Ｅｂ２とから構成されている。突起部Ｅｂ２は、例えば、円錐形状をなしており導入管４１１と同軸線上に配置されている。
【０１２５】
一方、上側の電極Ｅａ（以下、適宜「上部電極Ｅａ」という）は、導入管４１１の下端開口４１１Ａから放電容器５１０の端部開口５１０Ａ側にオフセットした位置で、放電容器５１０の内側面から下方に突出している。つまり、１対の電極Ｅａ，Ｅｂは、導入管４１１の軸方向に対して斜めに交差する方向で対向配置されている。なお、上部電極Ｅａのうち、放電容器５１０の内側面に突出した部分は段付き状に先細りとなっている。
【０１２６】
次に、本実施形態の発光装置１００を使用して粉体を励起発光させる場合の動作を説明する。励起発光させる場合には、まず、ガス供給源（図示せず）から密閉ケース４００の第１ケース４５１内にプラズマ生成用の所定のガス（例えば、比較的電離し易いガス、具体的には、アルゴンガス、ネオンガス、窒素ガス等）を供給する。このガスは、導入管４１１内を降下して放電容器５１０内に流れ込み、放電容器５１０の端部開口５１０Ａから第２ケース４５２内を経て、ガス排出管４０５から密閉ケース４００の外部に排出される。
【０１２７】
放電容器５１０の内部空間が前記ガスで満たされている状態で、１対の電極Ｅａ，Ｅｂ間に所定の電圧（プラズマ生成用のガスの電離電圧以上の電圧）を印加すると、１対の電極Ｅａ，Ｅｂ間で放電が起き（アークが発生し）、その放電領域の近傍部分（本実施形態では、導入管４１１の下端開口４１１Ａ近傍）で、前記ガスが電離してプラズマ雰囲気が生成される。なお、第２ケース４５２の内部空間より狭い放電容器５１０内でプラズマ雰囲気を生成することで、プラズマ雰囲気の拡散が抑えられプラズマ密度（電子密度、イオン密度）を高めることができる。プラズマ雰囲気が生成するメカニズムは公知（例えば、長田義仁編著、「低温プラズマ材料化学」、第２版、産業図書株式会社、２００２年３月１５日、ｐ．５）であるので、詳細な説明は省略する。
【０１２８】
放電容器５１０内にプラズマ雰囲気が生成された状態で、粉体供給装置１０を作動させて上述の如く供給ドラム１１から所定粒径以下の粉体（具体的には、例えば、木粉又は石松子又はガラスビーズ）を一定微少量ずつ排出させると、その粉体は、ガスと共に導入管４１１内を降下して放電容器５１０内に流れ込み、放電容器５１０内に生成したプラズマ雰囲気中に供給される。そして、ガス供給量、ガス供給圧、粉体供給量、電極Ｅａ，Ｅｂ間の印加電圧等の諸条件が合致すると、プラズマ雰囲気が有するエネルギーによって粉体の粒子の全部又は一部が溶融気化（さらにはプラズマ化）し、粉体の構成元素による励起発光が起きる。そして、この励起発光が起きる諸条件を維持して粉体供給装置１０から粉体を連続供給することで、励起発光を安定的に連続して起こさせることが可能となる。プラズマ雰囲気が有するエネルギーによって励起発光が起きるメカニズムは、ＩＣＰ発光分光分析装置の原理と同一である。
【０１２９】
なお、本実施形態の発光装置１００では、以下のようなメカニズムにより励起発光が起きるものと考えられる。まず、１対の電極Ｅａ，Ｅｂ間への電圧の印加により、不連続な火花放電が発生する。火花が発生する際には、１対の電極Ｅａ，Ｅｂ間で局部的に大電流が流れる現象、即ち、プラズマ状態が発生する。火花放電が発生する際の電界は尖った部分に集中する傾向があるので、各電極Ｅａ，Ｅｂの先端の角部には電子やイオンが衝突して高温となる。
【０１３０】
不連続な火花放電から連続したアーク放電に移行すると、１対の電極Ｅａ，Ｅｂ間の放電領域の近傍に強い磁界及び電界が発生する。
【０１３１】
各電極Ｅａ，Ｅｂの先端部や放電領域の近傍に発生した強い電界は、周囲に漂うプラズマの荷電粒子（電子やイオン）や粉体供給装置１０から供給された粉体を引き寄せる。また、引き寄せられた粉体は、プラズマのエネルギー（例えば、アークの熱）によって溶融気化（さらにはプラズマ化）する。このとき、粉体の構成元素による励起発光が起きる。また、粉体の供給を定量的に継続することで、粉体の粒子１粒１粒が順次電界に引き寄せられて溶融気化（さらにはプラズマ化）し、プラズマのエネルギーが徐々に増大すると共に、粉体に起因する励起発光が継続して起きる。
【０１３２】
そして、各電極Ｅａ，Ｅｂの先端部や各電極Ｅａ，Ｅｂ間の放電領域に広く分散して存在していたプラズマが、１対の電極Ｅａ，Ｅｂの先端部と放電領域の全体を包含する一塊のプラズマとして存在するようになる。以後、粉体供給装置１０から供給された粉体は、一塊のプラズマのエネルギーによって順次、溶融気化（さらにはプラズマ化）される。
【０１３３】
ここで、本実施形態では、放電容器５１０内に生成したプラズマ雰囲気のパラメータ、具体的には、プラズマ雰囲気の電子密度やイオン密度を検出するためのプラズマセンサ５４０，５４０（本発明の「プラズマ測定器」に相当する）を備えている。プラズマセンサ５４０，５４０は、例えば、１対の電極Ｅａ，Ｅｂを挟んでガスの流れの上流側と下流側とに配置されている。これらプラズマセンサ５４０，５４０の検出結果は制御装置９０に取り込まれ、制御装置９０は、プラズマセンサ５４０，５４０の検出結果に応じて、電極Ｅａ，Ｅｂ間の印加電圧、ガス供給量、ガス供給圧等を調節する。これにより、プラズマ雰囲気の状態を安定化させることができる。
【０１３４】
また、励起発光しなかった粉体、具体的には、プラズマ雰囲気を通過して残った粉体や、プラズマ雰囲気に供給されなかった粉体は、起立壁５３０に形成された下縦孔部５３１に受容される。これにより、放電容器５１０の内壁面に粉体が堆積したり溶融固着する等して、プラズマ雰囲気に供給された粉体による励起発光の妨げにならないようにすることができる。なお、下縦孔部５３１は、本発明の「残粉受容部」に相当する。また、残粉受容部は、上部電極Ｅａの下方に設けてもよい。
【０１３５】
このように、本実施形態の発光装置１００によれば、プラズマ生成装置５００にて生成されたプラズマ雰囲気中に粉体供給装置１０から粉体を連続供給して励起発光を連続して起こさせることで、従来より長時間に亘って励起発光を持続させることができる。また、粉体供給装置１０から排出された粉体の周囲を、プラズマ雰囲気を生成するガスで包囲した状態で１対の電極Ｅａ，Ｅｂ間に供給することができるので、プラズマのエネルギーを効率よく粉体に付与して励起発光させることができる。ここで、励起発光の光は電気又は熱に変換してエネルギーとして利用してもよいし、以下に説明するように化学分析に利用してもよい。
【０１３６】
図２０には、本発明に係る発光分光分析装置７００のブロック構成図が示されている。同図に示すように、発光分光分析装置７００は、上述した発光装置１００と、分光測光部７０１と、データ処理部７０２とを備えている。分光測光部７０１は、発光装置１００から発生した光を集光して分光器に導き、分光器で分離したスペクトル線を検出すると共にスペクトル線の波長と強度を電気信号に変換する。データ処理部７０２は、分光測光部７０１から得られた電気信号を増幅、補正してスペクトル線の波長と強度から、粉体の構成元素の定性及び定量を行う。この発光分光分析装置７００によれば、粉体の試料を酸等に溶解することなく、粉体のまま直接、定性分析及び定量分析にかけることができる。なお、上述した発光分光分析装置７００の構成は一例であって、本発明に係る発光装置１００を備えた構成であれば、その他の構成（例えば、「ＪＩＳ  Ｋ０１１６  発光分光分析通則」を参照）でもよい。また、発光装置１００は、粉体供給装置１０とプラズマ生成装置５００を備えていればよく、粉体補給装置２００や計量器３００については必須ではない。
【０１３７】
［第２実施形態］
上記第１実施形態では、マグネットカップリングＭＣ３でトルクと軸力の両方を伝達可能としていたが、モータ５０の出力シャフト５２と容器内回転シャフト２０とを一体回転可能に密閉ケース４００の壁部を介して磁気結合するトルク伝達用のマグネットカップリングと、可動ベース３２０と容器内回転シャフト２０とを一体直動可能に密閉ケース４００の壁部を介して磁気結合する軸力伝達用のマグネットカップリングとを別々に備えていてもよい。
【０１３８】
具体的には、図２１に示すように、容器内回転シャフト２０の上端部には円柱形の第１カプラ６２０が相対回転不能に嵌合固定されている。第１カプラ６２０の一部は、複数のマグネット円盤７６Ｍを同軸上に重ねてなるインナーマグネット７６で構成されている。
【０１３９】
ケース天井壁４０８から上方に突出しかつキャップ形ジョイント１７１の外側に遊嵌した円筒形の中空突部４２１の外側には、複数のマグネットリング７７Ｍを同軸上に重ねてなるアウターマグネット７７が遊嵌状態で備えられている。アウターマグネット７７は、可動ベース３２０の下水平板３２２Ｂ上に固定載置されている。
【０１４０】
インナーマグネット７６の各マグネット円盤７６Ｍの内側に、アウターマグネット７７の各マグネットリング７７Ｍがそれぞれ配置されて磁気結合しており、これらインナーマグネット７６とアウターマグネット７７とで軸力伝達用のマグネットカップリングが構成されている。
【０１４１】
そして、粉体を含む供給ドラム１１全体の重量の変化が、インナーマグネット７６からアウターマグネット７７に伝達され、更に、アウターマグネット７７に付与される供給ドラム１１全体の重量の変化が、可動ベース３２０を介して計量器３００に伝達される。これにより、供給ドラム１１からプラズマ生成装置５００に排出された粉体の重量を計量することが可能になる。
【０１４２】
トルク伝達用のマグネットカップリングは、第１カプラ６２０と、出力シャフト５２に一体回転可能に固定された第２カプラ６１６との間で磁気結合している。第１カプラ６２０の上端部には、複数のカップリング磁石７８が周方向に並んで埋設されている。これら複数のカップリング磁石７８は、第１カプラ６２０の上端面と面一になって露出しており、その露出面の磁極が周方向で交互に反転するように配置されている。
【０１４３】
一方、第２カプラ６１６は円板形をなし、その下面には第１カプラ６２０に備えたカップリング磁石７８と同数の複数のカップリング磁石７９が周方向に並んで埋設されている。これら複数のカップリング磁石７９は、第２カプラ６１６の下面と面一になって露出しており、その露出面の磁極が周方向で交互に反転するように配置されている。また、第２カプラ６１６の下面と中空突部４２１の上端面との間は、常時離間して隙間が形成されている。
【０１４４】
そして、第１カプラ６２０のカップリング磁石７８は、第２カプラ６１６のカップリング磁石７９と、キャップ形ジョイント１７１の上端壁及び中空突部４２１の上端壁を挟んで吸引し合い磁気連結している。これにより、モータ５０（出力シャフト５２）のトルクを容器内回転シャフト２０に非接触で伝達することが可能となっている。その他の構成は、上記第１実施形態と同じであるため、同じ構成については、同一符号を付し、重複する説明は省略する。本実施形態によっても、上記第１実施形態と同等の効果を奏する。
【０１４５】
［第３実施形態］
本実施形態は、プラズマ生成装置５００の構成が上記第１実施形態とは異なる。以下、第１実施形態との相違部分についてのみ説明し、同じ構成については、同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【０１４６】
図２２に示すように、本実施形態のプラズマ生成装置５００は、放電容器５１０の替わりに、上下方向に延びたパイプ状の縦筒部５５０を備えている。縦筒部５５０は、導入管４１１の下端部から鉛直下方に向かって延設されており、縦筒部５５０の下端部は開放して、第２ケース４５２の内部空間と常時連通状態になっている。ガスは、導入管４１１の上端部から縦筒部５５０内を降下して、縦筒部５５０の下端部から排出される。縦筒部５５０の内部空間は、放電容器５１０の内部空間よりも狭くなっており、プラズマ密度をさらに高めることが可能となっている。また、縦筒部５５０は、全体が絶縁材料（例えば、石英ガラス）で構成されている。
【０１４７】
なお、本実施形態では、縦筒部５５０と導入管４１１とで、本発明に係る「プラズマ生成容器」が構成されている。また、導入管４１１の上端部（図１８参照）が本発明の「ガス導入部」に相当し、縦筒部５５０の下端部が本発明の「ガス排出部」に相当する。
【０１４８】
１対の電極Ｅａ，Ｅｂは、縦筒部５５０を側方から貫通した状態で固定されている。各電極Ｅａ，Ｅｂは、縦筒部５５０の内側で直角に曲がった導電性の線材で構成されており、先端が円錐状に尖っている。各電極Ｅａ，Ｅｂは、縦筒部５５０の中心からオフセットした位置で縦筒部５５０の軸方向と平行な方向で対向配置されている。導入管４１１から縦筒部５５０にガスを供給した状態で１対の電極Ｅａ，Ｅｂ間で放電を行うことで縦筒部５５０内にプラズマ雰囲気が生成され、導入管４１１を経て縦筒部５５０内を降下する粉体がそのプラズマ雰囲気に供給される。本実施形態によっても、上記第１実施形態と同等の効果を奏する。  
【０１４９】
ここで、図２３に示すように、１対の電極Ｅａ，Ｅｂを縦筒部５５０の軸方向と斜めに交差する方向で対向配置してもよい。こうすることで、電極Ｅａ，Ｅｂ間で発生するアークに粉体が接触しやすくなる。
【０１５０】
また、図２４に示すように、縦筒部５５０を外側から挟むように１対の磁石５５１，５５１を配置して、１対の電極Ｅａ，Ｅｂの先端部間を結ぶ先端連絡線及び縦筒部５５０の中心線と交差する磁界Ｈを発生させてもよい。こうすることで、磁界の作用でプラズマ雰囲気中の電子の移動を制限することができる。そして、プラズマの密度を高めて、１対の電極Ｅａ，Ｅｂ間で放電を行うのに必要なエネルギーを抑えることが可能になる。なお、磁石５５１，５５１は永久磁石でもよいし、電磁石でもよい。
【０１５１】
［第４実施形態］
上記第３実施形態では、電極Ｅａ，Ｅｂを１対だけ備えた構成であったが、本実施形態では、複数対の電極を備えている。例えば、図２５（Ｂ）に示すように、複数対の電極は、縦筒部５５０を側方から貫通して内面から突出すると共に、各対の電極の先端間を連絡する架空の先端連絡線同士が互いに交差しないように（同図（Ａ）参照）縦筒部５５０の軸方向及び軸回り方向にずらされかつ、縦筒部５５０を軸方向から見たときに複数の先端連絡線からなる網が縦筒部５５０内に張られた状態になるように配置されている。
【０１５２】
より具体的には、縦筒部５５０には１０個（５対）の電極が縦筒部５５０の軸方向で互いにずらして配置されかつ、縦筒部５５０の軸回りで一定角度ずつ位相をずらして配置されている。以下、１０個の電極を区別するために、縦筒部５５０の下部に固定されたものから順に、第一電極Ｅ１、第二電極Ｅ２、第三電極Ｅ３、・・・第十電極Ｅ１０とすると、第一電極Ｅ１は、図示しない電源に一接続され、第二電極Ｅ２は、第一電極Ｅ１から軸回りに１８０度離れた位置に配置されている。第三電極Ｅ３は、縦筒部５５０の軸方向上方から見たときに（図２５（Ｂ）参照）、第二電極Ｅ２から時計回り方向に４５度離れた位置に配置され、第四電極Ｅ４は、第三電極Ｅ３から１８０度離れた位置に配置されている。第五電極Ｅ５は、縦筒部５５０の軸方向上方から見たときに第四電極Ｅ４から時計回り方向に４５度離れた位置に配置され、第六電極Ｅ６は、第五電極Ｅ５から１８０度離れた位置に配置されている。第七電極Ｅ７は、縦筒部５５０の軸方向上方から見たときに第六電極Ｅ６から時計回り方向に４５度離れた位置に配置され、第八電極Ｅ８は、第七電極Ｅ７から１８０度離れた位置に配置されている。そして、第九電極Ｅ９は、縦筒部５５０の軸方向上方から見たときに第八電極Ｅ８から時計回り方向に４５度離れた位置に配置され、第十電極Ｅ１０は、第九電極Ｅ９から１８０度離れた位置に配置されて、図示しない電源に接続されている。また、第二、第三電極Ｅ２，Ｅ３と、第四、第五電極Ｅ４，Ｅ５と、第六、第七電極Ｅ６，Ｅ７と、第八、第九電極Ｅ８，Ｅ９は、それぞれ１つの線材を略門形に曲げ加工して形成されている。そして、縦筒部５５０を軸方向から見たときに、対をなす電極間に延びた複数の先端連絡線からなる網が、縦筒部５５０の中心から放射状に延びた状態になっている。その他の構成は、上記第３実施形態と同じであるので、重複する説明は省略する。
【０１５３】
第一電極Ｅ１と第十電極Ｅ１０との間に電圧を印加すると、縦筒部５５０の内部空間を挟んで対向した複数対の電極間、即ち、第一、第二電極Ｅ１，Ｅ２間と、第三、第四電極Ｅ３，Ｅ４間と、第五、第六電極Ｅ５，Ｅ６間と、第七、第八電極Ｅ７，Ｅ８間と、第九、第十電極Ｅ９，Ｅ１０間においてそれぞれアークが発生し、各対の電極間で延びた複数のアーク（放電路）の網が縦筒部５５０の中心から放射状に延びた状態になる。これにより、縦筒部５５０を降下する粉体が、縦筒部５５０内で飛び交う複数本のアークの何れかと接触し易くなる。本実施形態によっても、上記第１実施形態と同等の効果を奏する。
【０１５４】
［第５実施形態］
本実施形態は、図２６に示されており、電極Ｅ１〜Ｅ１０の配置が上記第４実施形態とは異なる。具体的には、第一電極Ｅ１は、図示しない電源に接続され、第二電極Ｅ２は、縦筒部５５０の軸方向上方から見たときに（図２６（Ｂ）参照）、第一電極Ｅ１から時計回り方向に１４４度離れた位置に配置されている。第三電極Ｅ３は、縦筒部５５０の軸回りで第二電極Ｅ２と同一位相位置に配置され、第四電極Ｅ４は、縦筒部５５０の軸方向上方から見たときに第三電極Ｅ３から時計回り方向に１４４度離れた位置に配置されている。第五電極Ｅ５は、第四電極Ｅ４と同一位相位置に配置され、第六電極Ｅ６は、縦筒部５５０の軸方向上方から見たときに第五電極Ｅ５から時計回り方向に１４４度離れた位置に配置されている。第七電極Ｅ７は、第六電極Ｅ６と同一位相位置に配置され、第八電極Ｅ８は、縦筒部５５０の軸方向上方から見たときに第七電極Ｅ７から時計回り方向に１４４度離れた位置に配置されている。そして、第九電極Ｅ９は、第八電極Ｅ８と同一位相位置に配置され、第十電極Ｅ１０は、縦筒部５５０の軸方向上方から見たときに第九電極Ｅ９から時計回り方向に１４４度離れた位置に配置されて、図示しない電源に接続されている。また、第二、第三電極Ｅ２，Ｅ３と、第四、第五電極Ｅ４，Ｅ５と、第六、第七電極Ｅ６，Ｅ７と、第八、第九電極Ｅ８，Ｅ９は、１つの線材を門形に曲げ加工して形成されている。そして、縦筒部５５０を軸方向から見たときに、対をなす電極間に延びた複数の先端連絡線からなる網がちょうど星形になっている。なお、その他の構成は、上記第３実施形態と同じであるので、重複する説明は省略する。
【０１５５】
第一電極Ｅ１と第十電極Ｅ１０との間に電圧を印加すると、縦筒部５５０の内部空間を挟んで対峙した複数対の電極間、即ち、第一、第二電極Ｅ１，Ｅ２間と、第三、第四電極Ｅ３，Ｅ４間と、第五、第六電極Ｅ５，Ｅ６間と、第七、第八電極Ｅ７，Ｅ８間と、第九、第十電極Ｅ９，Ｅ１０間においてそれぞれアークが発生し、各対の電極間で延びた複数のアーク（放電路）の網が星形を描いた状態になる。これにより、縦筒部５５０を降下する粉体が縦筒部５５０内で飛び交う複数本のアークの何れかと接触し易くなる。
【０１５６】
［第６実施形態］
本実施形態は、図２７に示されており、１対の電極Ｅａ，Ｅｂとは別に中継電極Ｅｆを備えかつ、縦筒部５５０から側方に向かって横筒部５６０が分岐している点が上記第３実施形態とは異なる。以下、第３実施形態と相違する構成に関してのみ説明し、第３実施形態と同一の構成に関しては同一符号を付して重複した説明は省略する。
【０１５７】
１対の電極Ｅａ，Ｅｂのうち上部電極Ｅａは、縦筒部５５０のうち横筒部５６０から水平方向で離れた側の内側部でかつ横筒部５６０と交差した部分より上側位置に固定されている。下部電極Ｅｂは、横筒部５６０のうち、上部電極Ｅａから離れた側の内側部に固定されている。中継電極Ｅｆは、縦筒部５５０における横筒部５６０から水平方向で離れた側の内側部のうち横筒部５６０との対向位置に固定されている。
【０１５８】
上部電極Ｅａは縦筒部５５０を内外に貫通した状態で固定されると共に、縦筒部５５０内で電極先端が下方を向くように直角に曲がっている。下部電極Ｅｂは横筒部５６０を内外に貫通した状態で固定されると共に、電極先端が縦筒部５５０の方を向くように横筒部５６０内で直角に曲がっている。中継電極Ｅｆは、上部電極Ｅａより下方位置で縦筒部５５０を側方から貫通した状態で固定されると共に、電極先端が縦筒部５５０の内部で直角に分岐している。それら分岐端Ｅｆ１，Ｅｆ２のうちの一方の分岐端Ｅｆ１が、縦筒部５５０の軸方向と平行な方向で上部電極Ｅａと対向配置され、他方の分岐端Ｅｆ２が横筒部５６０の軸方向と平行な方向で下部電極Ｅｂと対向配置されている。なお、導入管４１１、縦筒部５５０、横筒部５６０で本発明の「プラズマ生成容器」が構成されている。
【０１５９】
プラズマ雰囲気を生成する場合には、まず、上部電極Ｅａと中継電極Ｅｆとの間に第１電圧を印加する。すると、上部電極Ｅａと分岐端Ｅｆ１との間にアークが発生して縦筒部５５０内にプラズマ雰囲気が生成する。縦筒部５５０内のプラズマ雰囲気の状態が安定したら、中継電極Ｅｆ及び下部電極Ｅｂに接続されたスイッチを切り換えて第１電圧の印加を停止すると共に、上部電極Ｅａと下部電極Ｅｂとの間に第２電圧を印加する。すると、中継電極Ｅｆを介して上部電極Ｅａと下部電極Ｅｂとの間で放電が行われる。即ち、上部電極Ｅａと中継電極Ｅｆの分岐端Ｅｆ１との間でアークが発生すると共に、中継電極Ｅｆの分岐端Ｅｆ２と下部電極Ｅｂとの間でアークが発生する。これにより、横筒部５６０内にもプラズマ雰囲気が生成して、プラズマの存在領域が拡大する。粉体供給装置１０から排出された粉体は、導入管４１１及び縦筒部５５０内を降下してプラズマ雰囲気に供給され、励起発光が起きる。
【０１６０】
この構成によれば、上記第１実施形態と同等の効果を奏すると共に、中継電極Ｅｆを用いずに上部電極Ｅａと下部電極Ｅｂとの間で直接放電を行った場合に比べて、放電を発生させるのに要するエネルギーを小さく抑えることが可能になる。
【０１６１】
［他の実施形態］
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【０１６２】
（１）上記実施形態では、密閉ケース４００の第２ケース４５２内に備えた放電容器５１０内にプラズマ雰囲気を生成していたが、放電容器５１０を備えていなくてもよい。例えば、図２８に示すように、絶縁性の導入管４１１の下端部に導入管４１１と同心の環状電極Ｅｃを設けると共に、導入管４１１の鉛直下方位置に、図２９に示すように片持梁部Ｅｄ１の先端上面にピン形突起Ｅｄ２を備えた電極Ｅｄを配置した構成としてもよい。なお、この構成でも、まず、片持梁部Ｅｄ１の先端上面に載った粉体が溶融気化及び励起発光し、これが起因となって１対の電極Ｅａ，Ｅｄに供給された粉体が溶融気化及び励起発光するものと考えられる。
【０１６３】
（２）また、図３０に示すように、水平方向に延びた絶縁性のガス送給管５８０の途中部分に導入管４１１の下端部を直角に交差させてそれらを連通させ、ガス送給管５８０の一端から他端に向けて流れるガスの途中に導入管４１１を流下した粉体が合流するように構成しておき、ガスが放出されるガス送給管５８０の他端部にガス送給管５８０と同心の環状電極Ｅｃを設け、環状電極Ｅｃから離れたガス送給管５８０の側方延長線上にもう１つの電極Ｅｅを配置した構成でもよい。
【０１６４】
（３）また、励起発光が起きている部分で粉体がプラズマ化している場合には、図３１に示すように、１対の電極Ｅｃ，Ｅｅに挟まれた領域の外側でかつ励起発光が起きている部分（例えば、ガス送給管５８０によるガス送給方向の前方延長線上）に、粉体追加供給装置８００から粉体を追加供給するようにしてもよい。この構成によれば、粉体追加供給装置８００から追加供給された粉体がプラズマのエネルギーを受けて連鎖的に励起発光し、発光する領域を拡大することが可能になる。なお、図３１では、粉体追加供給装置８００を１つだけ備えた構成となっているが、粉体追加供給装置８００から追加供給された粉体も励起発光の際にプラズマ化する場合には、図３２に示すように、複数の粉体追加供給装置８００からガス送給方向の前方延長線上の複数位置に粉体を追加供給することで、励起発光を連鎖的に起こさせて発光領域をさらに拡大することが可能になる。
【０１６５】
（４）さらに、図３３に示すように、ガス送給管５８０から供給するガスとは異なる種類のガス（例えば、ガス送給管５８０によってアルゴンガス等の不活性ガスを供給した場合に、空気又は可燃性ガス）をプラズマ雰囲気が生成される空間（第２ケース４５２）に直接供給してもよい。なお、可燃性ガスを供給する場合には、第２ケース４５２内の酸素（空気）を全て不活性ガスで置換するか、可燃性ガスの濃度が、常に、爆発限界範囲の外になるようにしておく。
【０１６６】
（５）上記第１実施形態では、上側の電極Ｅａを導入管４１１の下端開口４１１Ａからオフセットした位置に配置して、１対の電極Ｅａ，Ｅｂ同士を、導入管４１１の軸方向と斜めに交差する方向で対向させていたが、図３４に示すように、上部電極Ｅａを放電容器５１０の内側で直角に曲げて導入管４１１の下方位置まで延ばし、１対の電極Ｅａ，Ｅｂの先端部同士を結ぶ架空の先端連絡線（１対の電極Ｅａ，Ｅｂ間に発生するアーク）が、導入管４１１の軸方向と平行な方向（詳細には、同軸線上）で延びるように配置してもよい。
【０１６７】
（６）上記第１実施形態において下部電極Ｅｂは、片持梁部Ｅｂ１の先端部上面から円錐形の突起部Ｅｂ２が突出した構造をなしていたが、図３５に示すように、針状にしてもよい。例えば、同図（Ａ）に示すように、導電性の線材Ｌ１を直角（Ｌ字形）に曲げて、その屈曲部分より先端側を縦筒部５５０と平行にして電極としてもよい。または、同図（Ｂ）及び同図（Ｃ）に示すように、導電性の線材Ｌ１を巻回してコイル部Ｌｃを形成しそのコイル部Ｌｃの一端末Ｌｅをコイル部Ｌｃの巻回軸と同軸線上に配置して電極としてもよい。線材Ｌ１に電流Ｉが流れると磁界が発生し、その磁界によってプラズマ雰囲気中の電子の移動を制限することが可能になる。なお、下部電極Ｅｂのみならず、上部電極Ｅａを上記構造にしてもよい。
【０１６８】
（７）図３６に示すように、１対の電極Ｅｇ，Ｅｇを共にノズル構造とし、各電極Ｅｇ，Ｅｇの先端部からガスを噴射可能とすると共に、噴射されたガス流が直角に交差するように各電極Ｅｇ，Ｅｇを配置してもよい。この構成では、ガス流を噴射させた状態で電極Ｅｇ，Ｅｇ間に電圧を印加すると、直角に交差したガス流の流れに沿って屈曲した放電路が形成される。そして、１対の電極Ｅｇ，Ｅｇのうち、少なくとも一方の電極Ｅｇは、粉体供給装置１０に接続されてガス流と共に粉体を噴射するようになっており、この粉体が、放電によって生成したプラズマ雰囲気に供給されて励起発光が起きる。
【０１６９】
なお、本構成の変形例として、図３７に示すように、ノズル構造をなした電極Ｅｇと同心筒状の外筒体Ｔ１で電極Ｅｇの周囲を包囲して、外筒体Ｔ１と電極Ｅｇの外周面との間に環状流路Ｒ１を形成し、その環状流路Ｒ１に冷却水が流れるように構成してもよい。これにより、電極Ｅｇ，Ｅｇの溶損を防止することが可能になる。
【０１７０】
また、他の変形例として、図３８に示すように、１対の電極Ｅｇ，Ｅｇからはガス流だけを噴射させて、粉体は、粉体供給装置１０に接続された粉体供給管５７０から自重落下によりプラズマ雰囲気中（詳細には、放電路の屈曲部分）に供給するようにしてもよい。このとき、プラズマ雰囲気に近い粉体供給管５７０の先端部分を、上記電極Ｅｇと同様に外筒体Ｔ１にて包囲して、外筒体Ｔ１と粉体供給管５７０の外周面との間に形成された環状流路Ｒ１に冷却水が流れるように構成してもよい。これにより粉体供給管５７０の溶損を防止することが可能になる。
【０１７１】
さらに他の変形例として、図３９に示すように、パイプを斜めにカットして尖らせた先端部を内側に曲げさらに、その折り曲げた先端部分を鋸歯状の先割れ構造にした１対の電極Ｅｇ，Ｅｇを、その軸線が鉛直方向又は水平方向と平行になるように配置して、水平方向に配置した方の電極Ｅｇの全体を透明な絶縁管５９０（ガラス管）で覆った構造にしてもよい。そして、１対の電極Ｅｇ，Ｅｇ間に電圧を印加しながら各電極Ｅｇ，Ｅｇの先端部からガスを噴出させることで、１対の電極Ｅｇ，Ｅｇ間にプラズマ雰囲気を生成すると共に、鉛直方向に配置した方の電極Ｅｇ先端からプラズマ雰囲気に向けて粉体を供給するようにしてもよい。
【０１７２】
（８）図４０に示すように、透明な絶縁管５９０（ガラス管）の一端開口からパイプ形の電極Ｅｈを挿入すると共に、絶縁管５９０の他端開口から棒状（針状）の電極Ｅｋを挿入して、それら電極Ｅｈ，Ｅｋ同士を絶縁管５９０の内部で対峙させ、パイプ形の電極Ｅｈからはガスと共に粉体を噴出可能な構成としてもよい。ここで、パイプ形の電極Ｅｈの先端部は鋸歯（先割れ）形状とし、棒状の電極Ｅｋの先端部表面は凹凸面（ローレット状）にしておくとよい。電極Ｅｈの先端から絶縁管５９０内にガスを供給した状態で１対の電極Ｅｈ、Ｅｋ間に電圧を印加すると、鋸歯状の電極Ｅｈの先端部と電極Ｅｋの凹凸面との間でスパーク（火花）放電が発生して絶縁管５９０内にプラズマ雰囲気が生成し、そのプラズマ雰囲気に供給された粉体が絶縁管５９０内で励起発光する。
【０１７３】
図４０では、絶縁管５９０の中心軸が水平になるように配置されていたが、中心軸が鉛直になるように配置して、上記第１実施形態のプラズマ生成装置５００（図１参照）の代わりに第２ケース４５２内に固定し、パイプ形の電極Ｅｈ及び絶縁管５９０内を、粉体供給装置１０から排出された粉体がガスと共に降下するようにしてもよい。このような構成の発光装置を用いて発光実験を行い、発光状態を目視によって確認した。実験に使用した発光装置のうち、電極Ｅｈ，Ｅｋ及び絶縁管５９０（ガラス管）の仕様は以下の通りである。即ち、電極Ｅｈ，Ｅｋは銅製であって、電極Ｅｈは外径４ｍｍ、内径３ｍｍ、電極Ｅｋは直径１ｍｍ、絶縁管５９０は内径４．５ｍｍである。そして、ガスとしてのアルゴンガスを毎分約３００ｍｌで供給しかつ、粉体としての石松子を毎秒約１ｍｇで供給した結果、粉体に起因した発光を６〜７秒間に亘って連続して起こさせることができることが確認できた。
【０１７４】
なお、棒状の電極Ｅｋの代わりに、内周面が鋸歯状になったリング状の電極をパイプ形の電極Ｅｈの軸線と同軸になるように対向配置して、それらの間でスパーク（火花）放電を発生させてもよい。
【０１７５】
（９）図４１に示すように、粉体補給装置２００の補給パイプ２１３内に挿入された流下補助板２２２に替えて、螺旋状の線材で構成されたスクリュー部材２２３を設けてもよい。
【符号の説明】
【０１７６】
１０    粉体供給装置
９０    制御装置
１００    発光装置
４１１    導入管（粉体導入接続部、粉体導入部）
５００    プラズマ生成装置
５１０    放電容器
５３１    下縦孔部（残粉受容部）
５４０    プラズマセンサ（プラズマ測定器）
５５０    縦筒部
５６０    横筒部
７００    発光分光分析装置
８００    粉体追加供給装置
Ｅａ〜Ｅｇ    電極
Ｅ１〜Ｅ１０  電極
【図１】
2010271108.tif 000003
【図２】
2010271108.tif 000004
【図３】
2010271108.tif 000005
【図４】
2010271108.tif 000006
【図５】
2010271108.tif 000007
【図６】
2010271108.tif 000008
【図７】
2010271108.tif 000009
【図８】
2010271108.tif 000010
【図９】
2010271108.tif 000011
【図１０】
2010271108.tif 000012
【図１１】
2010271108.tif 000013
【図１２】
2010271108.tif 000014
【図１５】
2010271108.tif 000015
【図１６】
2010271108.tif 000016
【図１７】
2010271108.tif 000017
【図１８】
2010271108.tif 000018
【図１９】
2010271108.tif 000019
【図２０】
2010271108.tif 000020
【図２１】
2010271108.tif 000021
【図２２】
2010271108.tif 000022
【図２３】
2010271108.tif 000023
【図２４】
2010271108.tif 000024
【図２５】
2010271108.tif 000025
【図２６】
2010271108.tif 000026
【図２７】
2010271108.tif 000027
【図２８】
2010271108.tif 000028
【図２９】
2010271108.tif 000029
【図３０】
2010271108.tif 000030
【図３１】
2010271108.tif 000031
【図３２】
2010271108.tif 000032
【図３３】
2010271108.tif 000033
【図３４】
2010271108.tif 000034
【図３５】
2010271108.tif 000035
【図３６】
2010271108.tif 000036
【図３７】
2010271108.tif 000037
【図３８】
2010271108.tif 000038
【図３９】
2010271108.tif 000039
【図４０】
2010271108.tif 000040
【図４１】
2010271108.tif 000041
【図１３】
2010271108.tif 000042
【図１４】
2010271108.tif 000043