(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流プラズマトーチと、
前記直流プラズマトーチから離隔して対向して配置され、微粒子生成の原料となり、導電性を有する母材部と、
前記直流プラズマトーチと前記母材部との間の距離を可変可能とする距離移動部と、
前記母材部から生成された微粒子を前記直流プラズマトーチを介して捕獲する微粒子捕獲器とを備えており、
前記直流プラズマトーチは、
リング状の磁石と、
円筒形状であり、前記磁石が前記円筒の空洞内部に配置され、前記磁石と所定の距離だけ離隔している移行型プラズマ用電極とを、有しており、
前記母材部に負極を印加し、前記移行型プラズマ用電極に正極を印加する直流電源を、
さらに備え、
前記直流プラズマトーチは、
前記直流プラズマトーチ内の前記磁石の内側に設けられ、前記直流電源による電圧印加により前記移行型プラズマ用電極と前記母材部との間に生成された移行型プラズマによって、前記母材部から生成された微粒子が通過することが可能な、前記対向の方向に延設された微粒子通路部を、
さらに有しており、
前記微粒子捕獲器は前記微粒子通路部を介して前記母材部から生成された微粒子を捕獲する、
ことを特徴とする微粒子生成装置。
【請求項２】
プラズマガスを供給する、第一のガス供給部を、
さらに備えており、
前記第一のガス供給部は、
前記直流プラズマトーチ内の前記微粒子通路部の外側に設けられたガス通路部を介して、前記母材部に向けて前記プラズマガスを供給する、
ことを特徴とする請求項１に記載の微粒子生成装置。
【請求項３】
前記距離移動部は、
前記円筒形状である前記移行型プラズマ用電極の直径寸法の範囲以下で、前記直流プラズマトーチと前記母材部との間の距離を可変とする、
ことを特徴とする請求項１に記載の微粒子生成装置。
【請求項４】
前記直流プラズマトーチと前記母材部との間の空間において、側方からのプラズマガスの供給が可能な、第二のガス供給部を、
さらに備えている、
ことを特徴とする請求項２に記載の微粒子生成装置。
【請求項５】
前記微粒子通路部の一方端は、
前記母材部に面しており、
前記微粒子通路部の他方端は、
前記微粒子捕獲器に接続されている、
ことを特徴とする請求項４に記載の微粒子生成装置。
【請求項６】
前記微粒子捕獲器は、
前記微粒子通路部を通過した、前記微粒子とガスとを分離するフィルターを、
有している、
ことを特徴とする請求項５に記載の微粒子生成装置。
【請求項７】
前記フィルターを通過した前記ガスは、
前記第一のガス供給部に供給される、
ことを特徴とする請求項６に記載の微粒子生成装置。
【請求項８】
前記フィルターを通過した前記ガスは、
前記第二のガス供給部に供給される、
ことを特徴とする請求項６に記載の微粒子生成装置。
【請求項９】
前記磁石は、
前記対向の方向に、磁化している、
ことを特徴とする請求項１に記載の微粒子生成装置。
【請求項１０】
前記直流プラズマトーチは、
前記対向の方向の前記磁石の第一の磁場が、前記対向の方向に垂直な水平方向の前記磁石の第二の磁場よりも大きい領域に配設された、絶縁物を、さらに備えている、
ことを特徴とする請求項９に記載の微粒子生成装置。
【請求項１１】
前記直流プラズマトーチは、
当該直流プラズマトーチを冷却する冷却部を、
さらに有している、
ことを特徴とする請求項１に記載の微粒子生成装置。
【請求項１２】
前記直流プラズマトーチは、
円筒形状であり、前記移行型プラズマ用電極が前記円筒の空洞内部に配置され、前記移行型プラズマ用電極と所定の距離だけ離隔している外筒を、さらに有しており、
前記外筒は、
前記移行型プラズマ用電極の端部よりも、前記母材部側に延在している、
ことを特徴とする請求項１に記載の微粒子生成装置。
【請求項１３】
前記外筒は、
伸縮自在である、
ことを特徴とする請求項１２に記載の微粒子生成装置。
【請求項１４】
前記直流プラズマトーチは、
円筒形状であり、前記移行型プラズマ用電極が前記円筒の空洞内部に配置され、前記移行型プラズマ用電極と所定の距離だけ離隔している外筒を、さらに有しており、
前記移行型プラズマ電極と前記外筒との間を通って、前記母材部側へと出力されるガスは、
前記対向の方向である、
ことを特徴とする請求項１に記載の微粒子生成装置。
【請求項１５】
前記直流プラズマトーチは、
ガスが流れるガス管路を、さらに有しており、
前記ガス管路は、
前記移行型プラズマ用電極の前記円筒の空洞内部において、前記磁石より内側に配置されており、
前記ガス管路から出力されるガスは、
前記対向の方向に垂直方向の成分を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の微粒子生成装置。
【請求項１６】
直流プラズマトーチと、前記直流プラズマトーチから離隔して対向して配置され、微粒子生成の原料となり、導電性を有する母材部と、前記直流プラズマトーチと前記母材部との間の距離を可変可能とする距離移動部と、前記母材部から生成された微粒子を前記直流プラズマトーチを介して捕獲する微粒子捕獲器とを、備えており、前記直流プラズマトーチは、リング状の磁石と、円筒形状であり、前記磁石が前記円筒の空洞内部に配置され、前記磁石と所定の距離だけ離隔している移行型プラズマ用電極とを、有しており、前記母材部に負極を印加し、前記移行型プラズマ用電極に正極を印加する直流電源を、さらに備え、前記直流プラズマトーチは、前記直流プラズマトーチ内の前記磁石の内側に設けられ、前記直流電源による電圧印加により前記移行型プラズマ用電極と前記母材部との間に生成された移行型プラズマによって、前記母材部から生成された微粒子が通過することが可能な、前記対向の方向に延設された微粒子通路部を、さらに有しており、前記微粒子捕獲器は前記微粒子通路部を介して前記母材部から生成された微粒子を捕獲する、微粒子生成装置における微粒子生成方法であって、
（Ａ）前記直流プラズマトーチ内を通って、前記母材部に向けてプラズマガスを供給するステップと、
（Ｂ）前記距離移動部により、前記移行型プラズマ用電極と前記母材部とを近づけるステップと、
（Ｃ）前記直流電源により、前記移行型プラズマ用電極と前記母材部との間に直流電圧を印加するステップと、
（Ｄ）前記距離移動部により、前記移行型プラズマ用電極と前記母材部とを離すステップと、
（Ｅ）当該直流電圧印加と前記磁石の磁力とにより、回転状態の移行型プラズマを発生させ、前記ステップ（Ｄ）により、前記母材に対して斜め方向から当該移行型プラズマを当てることにより、前記母材部を気化させるステップとを、
備えている、
ことを特徴とする微粒子生成方法。
【請求項１７】
（Ｆ）前記前記直流プラズマトーチと前記母材部との間の空間において、側方からのプラズマガスを供給するステップを、
さらに備えている、
ことを特徴とする請求項１６に記載の微粒子生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマトーチを利用した、微粒子生成装置および微粒子生成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プラズマトーチを利用した微粒子生成に関する先行文献として、たとえば特許文献１が存在している。
【０００３】
特許文献１に係る技術では、プラズマトーチを、試料である金属上面に対して斜めに配設している。そして、プラズマにより生成された金属からの微粒子を、プラズマトーチとは別に配設された吸引器から取り出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５８−１０４１０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に係る技術では、プラズマトーチと吸引器とが別途配設されているので、微粒子生成装置全体の拡大化およびエネルギー効率が悪い、という問題も有している。
【０００６】
そこで、本発明は、高エネルギー効率で、装置の簡素化が可能である微粒子生成装置を提供することを目的とする。また、当該微粒子生成装置を利用した微粒子生成方法も提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明に係る微粒子生成装置は、直流プラズマトーチと、前記直流プラズマトーチから離隔して対向して配置され、微粒子生成の原料となり、導電性を有する母材部と、前記直流プラズマトーチと前記母材部との間の距離を可変可能とする距離移動部と、前記母材部から生成された微粒子を前記直流プラズマトーチを介して捕獲する微粒子捕獲器とを備えており、前記直流プラズマトーチは、リング状の磁石と、円筒形状であり、前記磁石が前記円筒の空洞内部に配置され、前記磁石と所定の距離だけ離隔している移行型プラズマ用電極とを、有しており、前記母材部に負極を印加し、前記移行型プラズマ用電極に正極を印加する直流電源を、さらに備え、前記直流プラズマトーチは、前記直流プラズマトーチ内の前記磁石の内側に設けられ、前記直流電源による電圧印加により前記移行型プラズマ用電極と前記母材部との間に生成された移行型プラズマによって、前記母材部から生成された微粒子が通過することが可能な、前記対向の方向に延設された微粒子通路部を、さらに有しており、前記微粒子捕獲器は前記微粒子通路部を介して前記母材部から生成された微粒子を捕獲する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る微粒子生成装置は、直流プラズマトーチと、前記直流プラズマトーチから離隔して対向して配置され、微粒子生成の原料となり、導電性を有する母材部と、前記直流プラズマトーチと前記母材部との間の距離を可変可能とする距離移動部と、前記母材部から生成された微粒子を前記直流プラズマトーチを介して捕獲する微粒子捕獲器とを備えており、前記直流プラズマトーチは、リング状の磁石と、円筒形状であり、前記磁石が前記円筒の空洞内部に配置され、前記磁石と所定の距離だけ離隔している移行型プラズマ用電極とを、有しており、前記母材部に負極を印加し、前記移行型プラズマ用電極に正極を印加する直流電源を、さらに備え、前記直流プラズマトーチは、前記直流プラズマトーチ内の前記磁石の内側に設けられ、前記直流電源による電圧印加により前記移行型プラズマ用電極と前記母材部との間に生成された移行型プラズマによって、前記母材部から生成された微粒子が通過することが可能な、前記対向の方向に延設された微粒子通路部を、さらに有しており、前記微粒子捕獲器は前記微粒子通路部を介して前記母材部から生成された微粒子を捕獲する。
【０００９】
したがって、母材部の上面に対して、移行型プラズマを斜め方向から当てることが可能となる。これにより、母材部の表面（上面）の陰極点近傍において熱が集中するため、当該陰極点近傍における母材部の気化効率が大幅に向上する。このように、本発明では、直流プラズマトーチから発生した移行型プラズマを利用して母材部を気化させているので、エネルギー効率を向上させることができる。
【００１０】
また、本発明に係る微粒子生成装置では、母材部側では磁石の磁場の影響が小さいので、当該母材部上面付近では、移行型プラズマは、ゆっくりと回転する。よって、母材部からの気化効率を、向上させることができる。
【００１１】
また、本発明に係る微粒子生成装置では、移行型プラズマは回転しているので、一つの直流プラズマトーチのみにより、母材部に対して複数の斜め方向からの移行型プラズマの照射が可能となる。当該観点からも、本発明では、微粒子生成装置のコンパクト化・低コスト化を図ることができる。
【００１２】
また、本発明に係る微粒子生成装置では、移行型プラズマ用電極に起因した不純物が、生成された微粒子に含有されることを防止することができる。また、移行型プラズマに起因した移行型プラズマ用電極の消耗も、防止することができる。
【００１３】
また、本発明に係る微粒子生成装置では、直流プラズマトーチ内において微粒子通路部が形成されている。したがって、微粒子生成装置全体の構成簡略化・コンパクト・低コストが可能となる。
【００１４】
また、本発明に係る微粒子生成装置では、微粒子通路部に向かう微粒子の進行が、移行型プラズマにより妨げられることもない。よって、粒径の整った微粒子の生成が可能となる。さらに、本発明に係る微粒子生成装置では、陽極風の発生を抑制できる一方、大きな陰極風を発生させることができる。よって、陽極風により、微粒子通路部に向かう微粒子の進行が妨げられることもなく、他方で、大きな上昇気流（陰極風）により、微粒子通路部に向かう微粒子の速度を加速させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施の形態１に係る微粒子生成装置１００の全体構成を示す図である。
【図２】直流プラズマトーチ５０の先端部付近の構成を示す拡大断面図である。
【図３】リング形状の磁石３の磁化の方向を示す斜視図である。
【図４】移行型プラズマＰ１が回転する原理を説明するための断面図である。
【図５】直流プラズマトーチ５０と母材部８５との間の距離を変化させることにより、螺旋形状のプラズマが形成されることを説明するための拡大断面図である。
【図６】本発明に係る微粒子生成装置１００の一部の効果を示す実験結果を示す図である。
【図７】移行型プラズマＰ１が微粒子通路部２５の開口部方向に押される様子を示す断面図である。
【図８】実施の形態２に係る微粒子生成装置（特に、直流プラズマトーチ５０）の構成を示す断面図である。
【図９】固定長である外筒４を採用した場合における、母材部８５の大きさの制約が必要なことを説明するための断面図である。
【図１０】実施の形態３に係る微粒子生成装置（特に、直流プラズマトーチ５０）の構成を示す断面図である。
【図１１】実施の形態３に係る微粒子生成装置（特に、直流プラズマトーチ５０）の構成を示す断面図である。
【図１２】実施の形態４に係る微粒子生成装置（特に、直流プラズマトーチ５０）の構成を示す断面図である。
【図１３】実施の形態５に係る微粒子生成装置（特に、直流プラズマトーチ５０）の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、この発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
【００１７】
＜実施の形態１＞
図１は、本発明に係る微粒子生成装置１００の全体構成を示す図である。図１に示すように、微粒子生成装置１００は、直流プラズマトーチ５０を具備する。図２は、図１に示す直流プラズマトーチ５０の先端部付近（図１の丸で囲まれた領域）の構成を示す拡大断面図である。
【００１８】
図１に示すように、微粒子生成装置１００は、直流プラズマトーチ５０、真空ポンプ６０、プラズマ電源６１、冷却水供給部６２、プラズマガス供給部６３，６４、プラズマトーチ昇降機構６５、密閉容器７０、微粒子捕獲器７１、微粒子捕獲フィルター７２、熱交換器７３、筒部７７、循環ポンプ８３および母材部８５を、備えている。
【００１９】
上記したように、図１に示した丸で囲まれた領域の構成（つまり、直流プラズマトーチ５０の先端部付近の構成）が、図２に示されている。図２に示すように、直流プラズマトーチ５０は、移行型プラズマ用電極１、内筒２、磁石３、外筒４、および複数の絶縁物５，６，７を、備えている。なお、図２に示すように、これらの部材１〜７は全て、プラズマトーチ先端部において配設されている。
【００２０】
＜直流プラズマトーチおよびその周辺の構成＞
まず、図２を用いて、直流プラズマトーチ５０の構成について説明する。
【００２１】
移行型プラズマ用電極１、内筒２および外筒４は各々、円筒形状を有しており、導電性材料から成る。移行型プラズマ用電極１は、内筒２を、所定の距離だけ離れて囲繞している。つまり、移行型プラズマ用電極１の円筒形の径は、内筒２の円筒形の径よりも大きい。また、外筒４は、移行型プラズマ用電極１を、所定の距離だけ離れて囲繞している。つまり、外筒４の円筒形の径は、移行型プラズマ用電極１の円筒形の径よりも大きい。
【００２２】
外筒４の空洞内には、内筒２および移行型プラズマ用電極１が配置されており、移行型プラズマ用電極１の空洞内には、内筒２が配置されている。ここで、移行型プラズマ用電極１の円筒形の中心軸と、内筒２の円筒形の中心軸と、外筒４の円筒形の中心軸は、一致している。当該中心軸を、図２において中心軸ＡＸとして図示している。
【００２３】
なお、以下の説明において、当該中心軸ＡＸの方向（換言すると、直流プラズマトーチ５０が母材部８５と対向している方向）を、「軸方向」と称する。また、各部材１，２，４の円筒形の径の方向（換言すると、前記対向している方向（中心軸ＡＸの方向）に垂直な方向であり、水平方向）を、「径方向」と称する。
【００２４】
内筒２の空洞は、母材部８５から生成された微粒子が通る微粒子通路部２５として機能し、直流プラズマトーチ５０の略中心部に存する。また、内筒２と移行型プラズマ用電極１との間に形成された空間は、プラズマガスが通るガス通路部２６として機能する。また、移行型プラズマ用電極１と外筒４との間に形成された空間は、プラズマガスが通るガス通路部２７として機能する。
【００２５】
なお、後述するプラズマ電源６１による電圧印加により、移行型プラズマ用電極１と母材部８５との間に移行型プラズマＰ１が生成される。当該移行型プラズマＰ１が母材部８５に当たることにより、母材部８５から、微粒子が生成される。微粒子通路部２５は、図１，２の上方向から下方向（つまり、直流プラズマトーチ５０の上部から母材部８５に向けて）延設されているが、当該微粒子通路部２５内を、当該生成した微粒子が、図１，２の下方向から上方向に向かって通過する。
【００２６】
また、ガス通路部２６，２７も、図１，２の上方向から下方向（つまり、直流プラズマトーチ５０の上部から母材部８５に向けて）延設されている。後述するプラズマガス供給部６３，６４から供給されたプラズマガスは、ガス通路部２６，２７内を、図１，２の上方向から下方向に向かって通過する。
【００２７】
また、磁石３は、リング形状を有する、永久磁石である。当該磁石３のリング形状の中心軸も、上記中心軸ＡＸと一致している。また、磁石３は、中心軸ＡＸ方向に磁化している。具体的に、図３に示しているように、リング状の磁石３において、上部（母材部８５と対面していない側）が「Ｎ極」であり、下部（母材部８５と対面している側）が「Ｓ極」である。
【００２８】
また、移行型プラズマ用電極１は、磁石３を、所定の距離だけ離れて囲繞している。つまり、磁石３は、移行型プラズマ用電極１の円筒の空洞内部に配置される。図２に示す形態で、磁石３は、内筒２の内部に配設（内蔵）されている。より具体的には、磁石３は、内筒２の内部において、母材部８５配置側（内筒２の底部付近）に、配置されている。つまり、母材部８５により近い位置に、磁石３は配設されている。
【００２９】
また、図２に示すように、絶縁物５は、内筒２の底面側端部を被覆するように形成されている。より具体的に、絶縁物５は、内筒２の母材部８５と対面する部分および、当該部分付近における内筒２の側面部の一部を覆っている。つまり、絶縁物５は、軸方向における磁石３の磁場が径方向における磁石３の磁場より大きくなる領域において、配設されている。
【００３０】
さらに、外筒４と対面する移行型プラズマ用電極１の側面部には、絶縁物６が配設され、移行型プラズマ用電極１と対面する外筒４の側面部には、絶縁物７が配設されている。当該絶縁物６は、母材部８５と対面する側の移行型プラズマ用電極１の端部付近において、所定の範囲で、磁石３を囲繞するように配設されている。また、当該絶縁物７は、母材部８５と対面する側の外筒４の端部付近において、所定の範囲で、磁石３を囲繞するように配設されている。つまり、絶縁物６，７は各々、軸方向における磁石３の磁場が径方向における磁石３の磁場より大きくなる領域において、配設されている。
【００３１】
ここで、各絶縁物５，６，７として、たとえば高温耐久性を有する窒化ボロン（または酸化シリコン）、または安価なアルミナなどを採用することができる。
【００３２】
なお、内筒２の端部（底部）、移行型プラズマ用電極１の端部（底部）および外筒４の端部（底部）の、母材部８５側への突出具合は、次の通りである。外筒４の底部が、最も母材部８５側に突出しおり、内筒２の端部が、最も母材部８５側に突出していない。移行型プラズマ用電極１の母材部８５への突出具体は、前者両者の間である。
【００３３】
ここで、上記構成の直流プラズマトーチ５０は、図２における上下方向に、移動することができる。換言すれば、直流プラズマトーチ５０は、母材部８５と対面している方向（中心軸方向ＡＸ）に、移動可能である。
【００３４】
さて、上述の構成からも分かるように、図１，２に示すように、直流プラズマトーチ５０のプラズマ出力側において、当該直流プラズマトーチ５０から上下方向離隔・対向して、母材部８５が設けられている（つまり、母材部８５は、直流プラズマトーチ５０の下方に配設される）。当該母材部８５は、微粒子生成の原料となる金属等であり、導電性を有する。当該母材部８５としては、たとえば、銅、鉄、ニッケルなどを採用することができる。
【００３５】
図１に示すように、密閉容器７０内には、直流プラズマトーチ５０の先端部および母材部８５が配設されている。そして、直流プラズマトーチ５０の先端部および母材部８５が配設されている状態において、密閉容器７０内は密封される（気密性が保持されている）。
【００３６】
なお、図１に示すように、密閉容器７０の上部において、密閉容器７０と筒部７７とは連接されている。そして、当該連接された、筒部７７内の空洞部および密閉容器７０の空洞部に渡って、直流プラズマトーチ５０が、図１，２の上下方向（中心軸ＡＸの方向）移動可能に、配設されている。
【００３７】
ここで、直流プラズマトーチ５０でなく、母材部８５を、密閉容器７０内において図１，２の上下方向（中心軸ＡＸの方向）に移動可能に配設しても良い。つまり、直流プラズマトーチ５０および母材部８５の少なくとも何れか一方が、図１，２の上下方向（中心軸ＡＸの方向）移動可能に、密閉容器７０内に配設されていれば良い。
【００３８】
＜微粒子生成装置の構成＞
次に、図１を用いて、微粒子生成装置１００全体の構成を説明する。
【００３９】
プラズマトーチ昇降機構６５は、直流プラズマトーチ５０の上方に配設されており、当該直流プラズマトーチ５０を、図１，２に示す上下方向（中心軸ＡＸの方向）に移動させる。なお、上記の通り、プラズマトーチ昇降機構６５の代わりに（またはこれと共に）、母材部８５を図１，２に示す上下方向（中心軸ＡＸの方向）に移動させる昇降機構を設けても良い。なお、当該各昇降機構が、直流プラズマトーチ５０と母材部８５との間の距離を可変可能とする距離移動部であると、把握できる。
【００４０】
プラズマ電源（直流電源と把握できる）６１は、移行型プラズマ用電極１および母材部８５に対して、逆極性の直流電圧を印加する。具体的に、プラズマ電源６１は、図１，２に示すように、移行型プラズマ用電極１に正極（陽極、＋：プラス）を印加し、母材部８５に負極（陰極、−：マイナス）を印加する（逆極性）。
【００４１】
冷却水供給部６２は、直流プラズマトーチ５０、密閉容器７０、母材部８５および熱交換機７３の各々に対して、冷媒（以下、冷却水を例示して説明する）を供給する。
【００４２】
具体的に、冷却水供給部６２は、移行型プラズマ用電極１内、内筒２内および外筒４内を、冷却水が循環する（当該冷却水が循環する部分が、冷却部であると把握できる）ように、冷却水を供給している。当該冷却水の循環により、直流プラズマトーチ５０の冷却が可能となる。なお、内筒２内に内蔵されている磁石３の周囲においても、冷却水は循環している。
【００４３】
また、密閉容器７０の壁面内・底面内・上面内には、冷却水が循環する冷却水路が形成されており、冷却水供給部６２は、当該冷却水路内を冷却水が循環するように、冷却水を供給している。当該冷却水の循環により、密閉容器７０自身および密閉容器７０内の冷却が可能となる。
【００４４】
また、母材部８５の底部と接する冷却部４０が、密閉容器７０内に配設されている（冷却部４０の上面に、母材部８５が載置される）。そして、冷却水供給部６２は、当該冷却部４０内を冷却水が循環するように、冷却水を供給している。当該冷却水の循環により、母材部８５の冷却が可能となる。
【００４５】
また、熱交換器７３においても冷却水が循環できる水路が形成されており、当該水路に対して冷却水供給部６２が冷却水を循環供給することにより、当該供給された冷却水は、熱交換器７３において熱交換に利用される。
【００４６】
ここで、図１に示す構成例では、微粒子捕獲器７１は冷却水で冷却されてないが、冷却水供給部６２から供給される冷却水で冷却してもよい。
【００４７】
プラズマガス供給部６３は、直流プラズマトーチ５０内の微粒子通路部２５の外側を通って、母材部８５の配設方向に向けて、プラズマガスを供給する。具体的に、プラズマガス供給部６３は、外筒４と移行型プラズマ用電極１との間に形成されたガス通路部２７を通って、母材部８５に向けて、プラズマガスを供給する。
【００４８】
ここで、図１に示すように、プラズマガス供給部６３が供給するプラズマガスとして、不活性ガス（アルゴン、ヘリウム等）および／または母材部８５から気化した成分と反応する反応ガス（酸素分子、窒素分子、水素分子等）などが採用できる。
【００４９】
プラズマガス供給部６４は、直流プラズマトーチ５０内の微粒子通路部２５の外側を通って、母材部８５に向けて、プラズマガスを供給する。具体的に、プラズマガス供給部６４は、内筒２と移行型プラズマ用電極１との間に形成されたガス通路部２６を通って、母材部８５に向けて、プラズマガスを供給する。
【００５０】
ここで、図１に示すように、プラズマガス供給部６４が供給するプラズマガスとして、不活性ガス（アルゴン、ヘリウム等）および／または母材部８５気化した成分と反応する反応ガス（酸素分子、窒素分子、水素分子等）などが採用できる。
【００５１】
ここで、上述した、プラズマガス供給部６３，６４が、第一のガス供給部であると把握できる。
【００５２】
プラズマ電源６１からの電源供給およびプラズマガス供給部６３，６４からのプラズマガス供給により、密閉容器７０内の移行型プラズマ用電極１と母材部８５との間において、移行型プラズマＰ１が発生する。
【００５３】
なお、後述するように、当該移行型プラズマＰ１は、磁石３からの磁力（より具体的に、径方向の磁力）の影響を受けることにより、移行型プラズマ用電極１と母材部８５との間において、中心軸ＡＸの周りを回転する。
【００５４】
微粒子の原材料から成る母材部８５は、上記回転状態の移行型プラズマＰ１により加熱される。そして、当該加熱により、移行型プラズマＰ１が照射されている母材部８５の表面部が気化する。
【００５５】
密閉容器７０内および直流プラズマトーチ５０内の各プラズマガスの流れにより、母材部８５から気化した成分は冷却され、微粒子となり、母材部８５からの上昇気流に乗り、微粒子通路部２５を図１の上方向に通過する。
【００５６】
真空ポンプ６０は、密閉容器７０、微粒子捕獲器７１および熱交換器７３内の気圧を減圧させるために、用いられる。
【００５７】
図１，２から分かるように、微粒子通路部２５の一方端は、母材部８５に面している。他方、図１に示すように、微粒子通路部２５の他方端は、微粒子捕獲器７１に接続されている。つまり、微粒子通路部２５を図１の上方向に通過した微粒子は、微粒子捕獲器７１内において捕獲される。
【００５８】
微粒子捕獲器７１内には、微粒子捕獲フィルター７２が配設されている。微粒子通路部２５を通過し微粒子捕獲器７１に到達した、微粒子およびプラズマガスは、当該微粒子捕獲フィルター７２により分離される。つまり、微粒子捕獲フィルター７２により微粒子が捕獲される一方、当該微粒子捕獲フィルター７２を通過したプラズマガスは、微粒子捕獲フィルター７２を介して微粒子捕獲器７１に接続されている、熱交換器７３に伝搬される。
【００５９】
ここで、微粒子捕獲器７１には、微粒子捕獲フィルター７２に対抗するように、当該微粒子捕獲フィルター７２より下方向に、捕集容器７１ａが設けられている。バルブＢ５から、パルスエアを微粒子捕獲器７１に向けて供給する。当該パルスエアの供給により、微粒子捕獲フィルター７２において捕獲した微粒子を、捕集容器７１ａの配設方向に落下させることができる。これにより、図１に示すように、捕集容器７１ａ内において微粒子８０が捕集される。
【００６０】
熱交換器７３の一方端は、微粒子捕獲器７１内の微粒子捕獲フィルター７２と接続されており、当該熱交換器７３の他方端は、循環ポンプ８３に接続されている。なお、循環ポンプ８３の一方端は、上記の通り熱交換器７３に接続されており、循環ポンプ８３の他方端は、密閉容器７０およびプラズマガス供給部６３，６４等に接続されている。
【００６１】
当該循環ポンプ８３の循環動作により、微粒子およびプラズマガスは、微粒子通路部２５を通過し、微粒子捕獲器７１に到達する。そして、当該循環ポンプ８３により、微粒子捕獲フィルター７２を通過したプラズマガスは、熱交換器７３を通過し（当該熱交換器７３においてプラズマガスは十分冷却される）、密閉容器７０および／またはプラズマガス供給部６３，６４において再供給される。
【００６２】
上述したように、循環ポンプ８３と密閉容器７０とは接続されている。具体的には、密閉容器７０にはガス供給部（第二のガス供給部と把握できる）９０が配設されている。そして、当該ガス供給部９０には、バルブＢ１０を介して、循環ポンプ８３が接続されている。
【００６３】
ここで、ガス供給部９０は、密閉容器７０の側面部に穿設されている。なお、密閉容器７０の側面部は、たとえば平面視形状（図１の上方向から見た形状）が円形である（つまり、たとえば密閉容器７０は筒形状を有する）。
【００６４】
ガス供給部９０は、一つのプラズマガス入力孔と、複数のプラズマガス噴出孔と、入力孔と各噴出孔とを接続する通路部とから構成されている。密閉容器７０の外周側面部において、当該入力孔が配設されており、当該入力孔が循環ポンプ８３に接続される。また、密閉容器７０の内周側面部（密閉空間側）において、複数の噴出孔が配設されている。ここで、各噴出孔は、密閉容器７０内の中心部（中心軸ＡＸ）に、穿設穴が面するように、密閉容器７０の内周側面部に配設されている。なお、各噴出孔は、密閉容器７０の側面において、密閉容器７０の上記円筒の円周方向に沿って、複数配設されている。ここで、各噴出孔は、当該円周方向に均等に配設されている。なお、通路部は、プラズマガスが流れる通路として、密閉容器７０の側壁内に配設されている。
【００６５】
当該ガス供給部９０から出力されるプラズマガスは、直流プラズマトーチ５０と母材部８５との間の空間において、側方から（中心軸ＡＸの外側から当該中心軸ＡＸに向かう方向に）供給される（図２に示す符号ＰＧａを参照）。
【００６６】
また、図１の構成では、循環ポンプ８３は、バルブＢ８を介して、プラズマガス供給部６３側と接続されている。これにより、プラズマガス供給部６３に、微粒子捕獲フィルター７２を通過して循環したプラズマガスを供給することが可能となり、プラズマガス供給部６３は、当該供給されたプラズマガスを、ガス通路部２７に向けて再供給することができる。
【００６７】
さらに、図１の構成では、循環ポンプ８３は、バルブＢ９を介して、プラズマガス供給部６４側と接続されている。これにより、プラズマガス供給部６４に、微粒子捕獲フィルター７２を通過して循環したプラズマガスを供給することが可能となり、プラズマガス供給部６４は、当該供給されたプラズマガスを、ガス通路部２６に向けて再供給することができる。
【００６８】
＜微粒子生成装置における微粒子の生成方法＞
次に、微粒子生成装置１００における動作について説明する。
【００６９】
真空ポンプ６０は、バルブＢ１１を介して、密閉容器７０内と接続されている。そこで、バルブＢ１１を開き、真空ポンプ６０を駆動させることにより、密閉容器７０内の減圧処理を行う（真空引き処理）。なお、密閉容器７０が所望の圧力まで減圧されたとき、真空ポンプ６０を停止し、バルブＢ１１を閉じ、密閉容器７０内の圧力を当該所望の圧力で維持する。
【００７０】
次に、プラズマガス供給部６３，６４から、プラズマガスを出力する。ここで、プラズマガスとして、不活性ガスのみを出力する場合には、バルブＢ１，Ｂ３を開く。他方、プラズマガスとして、不活性ガスと反応ガスとの混合ガスを出力する場合には、バルブＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４を開く。
【００７１】
プラズマガス供給部６３から出力されたプラズマガスは、直流プラズマトーチ５０内のガス通路部２７を通って、母材部８５に向けて、密閉容器７０内に供給される（図２参照）。また、プラズマガス供給部６４から出力されたプラズマガスは、直流プラズマトーチ５０内のガス通路部２６通って、母材部８５に向けて、密閉容器７０内に供給される（図２参照）。このようにして、上記真空引き後の密閉容器７０内に、プラズマガスが供給される。
【００７２】
次にまたは上記プラズマガス供給と並行して、プラズマトーチ昇降機構６５を駆動する。これにより、直流プラズマトーチ５０の先端部と母材部８５の上面部との間の距離（空間）が小さくなる（当該処理により、移行型プラズマの初期形成が可能となる）。
【００７３】
さて、直流プラズマトーチ５０の先端部と母材部８５の上面部との間の距離（空間）が小さくなった状態（初期位置状態）で、上記プラズマガスの供給を行いつつ、プラズマ電源６１を用いて、逆極性の直流電源を、移行型プラズマ用電極１と母材部８５との間に印加する。つまり、プラズマ電源６１は、移行型プラズマ用電極１に陽極を印加し、母材部８５に陰極を印加する。
【００７４】
すると、図２に示すように、移行型プラズマ用電極１と母材部８５との間において、移行型プラズマＰ１が発生する。磁石３の磁場の作用により、当該移行型プラズマＰ１は回転し、初期位置状態においては、円筒状のプラズマとなる。
【００７５】
ここで、絶縁物５，６，７の存在により、移行型プラズマＰ１は、両電極１，８５との間で、つまり径方向における磁石３の磁場が軸方向における磁石３の磁場より大きい領域において、生成される。換言すれば、当該絶縁物５，６，７は、プラズマの回転に寄与しない磁界部分に移行型プラズマＰ１が移行しないようにするために、各々配設されている。
【００７６】
上記のとおり、移行型プラズマＰ１は、磁石３により生成される磁界により、中心軸ＡＸを中心として回転する。具体的には、下記の通りである。
【００７７】
図２に示すように、リング状の磁石３は内筒２内に内蔵されているが、当該磁石３は、図３に示すように、中心軸ＡＸ方向に磁化している。したがって、当該磁石３により、直流プラズマトーチ５０の先端部では、図４に示す磁界ＭＦが形成される。
【００７８】
当該磁界ＭＦ生成下において、移行型プラズマ用電極１と母材部８５との間に逆極性である所定値の直流電圧を印加すると、移行型プラズマＰ１が発生する。さらに、移行型プラズマ用電極１から母材部８５に向かって、移行型プラズマアーク電流Ｉが流れる（図４参照）。
【００７９】
ここで、絶縁物５，６，７の存在により、母材部８５と当該母材部８５に対面する移行型プラズマ用電極１の端部（底部）との間においてのみ、移行型プラズマアーク電流Ｉが流れる。換言すれば、磁界ＭＦの径方向の磁場が当該磁界ＭＦの軸方向の磁場より大きい領域においてのみ、移行型プラズマアーク電流Ｉが流れる。
【００８０】
したがって、図４に示すように、フレミングの左手の法則により、移行型プラズマＰ１は、当該径方向の磁場Ｂの影響により中心軸ＡＸ廻りの力Ｆが働く。よって、移行型プラズマＰ１は、中心軸ＡＸの回りにおいて反時計回りに回転する。なお、力Ｆの大きさは、径方向磁場Ｂ×移行型プラズマアーク電流Ｉ、である。このように、移行型プラズマＰ１は、常に回転する。
【００８１】
さて、バルブＢ６，Ｂ１０を開放すると共に、循環ポンプ８３を駆動する。これにより、密閉容器７０→直流プラズマトーチ５０→微粒子捕獲器７１→熱交換器７３→循環ポンプ８３→密閉容器７０、という循環の流れを発生させることができる。
【００８２】
次に、プラズマトーチ昇降機構６５を駆動し、直流プラズマトーチ５０の先端部と母材部８５の上面部との間の距離（空間）を、上記初期位置状態よりも大きくしていく（図５参照）。ここで、プラズマトーチ昇降機構６５は、移行型プラズマ用電極１の直径寸法の範囲以下で、直流プラズマトーチ５０の先端部と母材部８５の上面部との間の距離（空間）を、大きくさせる。
【００８３】
このように、両電極１，８５間の距離を広げると、直流プラズマトーチ５０に近い側では磁界ＭＦの影響が大きい（磁場Ｂが大きい）ため、移行型プラズマＰ１の上記回転の速度は速くなり、母材部８５に近い側では磁界ＭＦの影響を小さくなる（磁場Ｂが小さい）ため、移行型プラズマＰ１の上記回転の速度は遅くなる。これにより、上記円筒状のプラズマ（図５の点線のＰ１）が、螺旋形状（略円錐形状）のプラズマ（図５の実線のＰ１）となる。つまり、直流プラズマトーチ５０と母材部８５と距離（空間）を広げることにより、螺旋形状のプラズマが形成される。ここで、螺旋形状の径は、直流プラズマトーチ５０に近い側で大きく、母材部８５に近づくに連れて小さくなる（図５の実線のＰ１参照）。
【００８４】
このように、直流プラズマトーチ５０から母材部８５に近づくに連れて、移行型プラズマＰ１は、中心軸ＡＸ側に近づき傾斜する。つまり、直流プラズマトーチ５０と母材部８５と距離（空間）を広げることにより、移行型プラズマＰ１は、母材部８５の表面（上面）に対して斜め方向から当たる。
【００８５】
ここで、内筒２は、内筒２内のリング形状の磁石３の個数（積層していく個数）を変更することができる、構造である。当該磁石３の個数を変更することにより、上記プラズマの回転数は、陽極である直流プラズマトーチ５０側で、８０〜２４０Ｈｚの範囲内で調整される。または、磁石３の個数を一つのみのとし、内筒２は、内蔵させる磁石３の置換が可能な構成であっても良い。当該構成により、内筒２における磁力の異なる磁石３の交換等が容易となり、上記プラズマの回転数の調整も可能となる。
【００８６】
ここで、プラズマトーチ５０側におけるプラズマ回転数が８０Ｈｚ未満であると、移行型プラズマＰ１による移行型プラズマ用電極１への加熱の影響により、移行型プラズマ用電極１がダメージを受ける。これに対して、プラズマトーチ５０側におけるプラズマ回転数が２４０Ｈｚより大きいと、移行型プラズマＰ１の形成が困難となる。したがって、プラズマの回転数は、陽極である直流プラズマトーチ５０側で、８０〜２４０Ｈｚの範囲内で調整されることが望ましい。
【００８７】
その後、プラズマトーチ昇降機構６５を停止し、直流プラズマトーチ５０と母材部８５との間の距離（空間）の増加を停止し、直流プラズマトーチ５０と母材部８５との間の距離（空間）を一定に保持する。つまり、直流プラズマトーチ５０と母材部８５との間の距離（空間）を、上記初期位置状態よりも離した位置で（移行型プラズマ用電極１におけるプラズマの回転数が８０〜２４０Ｈｚの場合は、移行型プラズマ用電極１の直径寸法以下の範囲で）保持する。
【００８８】
上記のように、移行型プラズマＰ１が母材部８５の表面（上面）に対して斜め方向から当たることにより、母材部８５は加熱し、気化する。なお、直流プラズマトーチ５０と母材部８５との間の距離（空間）を上記初期位置状態よりも大きく（移行型プラズマ用電極１におけるプラズマの回転数が８０〜２４０Ｈｚの場合は、移行型プラズマ用電極１の直径の範囲以下で）すると、プラズマの回転数が大きいほど、直流プラズマトーチ５０と母材部８５との間が短い距離で、母材部８５における螺旋形状のプラズマの径は小さくなり（つまり、中心軸ＡＸ側に近づき）、移行型プラズマＰ１は母材部８５の局所領域に集中して当たる（母材部８５における、移行型プラズマＰ１の絞りがより小さくなる）。よって、移行型プラズマＰ１に起因して、母材部８５の表面（上面）の当該局所領域における気化効率が、向上する。
【００８９】
上記したプラズマ回転数が大きいほど、直流プラズマトーチ５０と母材部８５との間が小さい距離で、母材部８５においてプラズマが集中する。換言すると、上記したプラズマ回転数がより小さい場合には、直流プラズマトーチ５０と母材部８５との間の距離をより大きく取ることにより、母材部８５においてプラズマを集中させることができる。なお、上述したように、移行型プラズマ用電極１におけるプラズマの回転数が８０〜２４０Ｈｚの場合には、移行型プラズマ用電極１の直径の範囲以下であれば、母材部８５においてプラズマを集中させることができる。
【００９０】
よって、直流プラズマトーチ５０と母材部８５との間の距離が、母材部８５における螺旋形状のプラズマの径が最も小さくなるとき、母材８５の表面（上面）において、移行型プラズマＰ１が中心軸ＡＸの近傍に最も集中して当たり、気化効率も最も高くなる。
【００９１】
上記の通り、直流プラズマトーチ５０と母材部８５との間の距離（空間）を一定に保持した状態で、母材部８５に対して斜め方向から移行型プラズマＰ１を当てる。このとき、母材部８５の加熱は、母材部８５が陰極であるため、プラズマ中のイオンによる加熱が主体となる。したがって、母材部８５が陽極であり、当該陽極におけるプラズマ中の電子による加熱の場合と比較して、プラズマ中のイオンによる加熱が主体である場合には、電子の蒸発熱の分、母材部８５全体の加熱効率は低下する。
【００９２】
しかしながら、本発明のように母材部８５が陰極である場合には、移行型プラズマＰ１による母材部８５の気化は、陰極点（移行型プラズマＰ１が当たる母材部８５の箇所）を中心として起こる（陰極点では熱が集中する）。しかも、陰極点付近は、イオンと電子とが存在しており、また母材部８５が直流プラズマトーチ５０から離れており、母材部８５における磁石３の磁場ＭＦの影響が小さいので、イオンと電子との結合が促進され、当該結合によるエネルギーにより、熱が集中する陰極点における母材部８５の気化効率が向上する（陰極点が大きくなる）。
【００９３】
さらに、上記の通り、母材部８５における磁石３の磁場ＭＦの影響が小さいので、当該母材部８５付近における移行型プラズマＰ１の移動範囲も少なく、直流プラズマトーチ５０付近に比べて移動速度も遅いため、熱が母材部８５の表面（上面）の狭い範囲でより集中する。これにより、母材部３５の気化（蒸発）効率は、さらに向上する。
【００９４】
上記の通り、本発明では、母材部８５の表面（上面）の陰極点近傍では、極めて高い気化効率を得ることができる。
【００９５】
これに対して、移行型プラズマ用電極１は陽極であるため、当該移行型プラズマ用電極１の加熱は、電子による加熱が主体となる。よって、加熱は、電子の蒸発熱の分だけ、より高くなる。しかしながら、電子は極めて軽く、移行型プラズマ用電極１近傍では、磁石３による磁場ＭＦの影響が大きい。このことから、移行型プラズマ用電極１近傍における移行型プラズマＰ１の動きは大きく、移動範囲も大きい。したがって、移行型プラズマ用電極１では、熱が所定の箇所に集中することなく分散される。
【００９６】
つまり、移行型プラズマ用電極１全体が加熱される熱量は、母材部８５全体が加熱される熱量より大きいが、移行型プラズマ用電極１では、母材部８５付近とは異なり、熱が狭い範囲に集中しない。よって、移行型プラズマ用電極１自身が気化することを抑制できる。さらに、冷却水供給部６２から直流プラズマトーチ５０への冷却水の供給により、移行型プラズマ用電極１自身も十分に冷却されているため、移行型プラズマ用電極１自身の気化は完全に防止でき、移行型プラズマ用電極１の消耗は発生しない。
【００９７】
このように、本発明では、母材部８５のみを気化させ、移行型プラズマ用電極１の気化を抑制・防止できるので、母材部８５からの気化物のみが生成され、移行型プラズマ用電極１の気化に起因したコンタミネーションの生成を抑制・防止できる。したがって、気化物が冷却されることにより生成される微粒子における、移行型プラズマ用電極１に起因した異物の混入も防止できる。
【００９８】
本発明における、母材部８５の蒸発量（気化量）と微粒子におけるコンタミネーションの混入に関する効果を示す実験結果を、図６に示す。
【００９９】
図６の表には、母材部８５の蒸発量（気化量）、および、微粒子における移行型プラズマ用電極１の気化に起因したコンタミネーションの混入の結果が、示されている。
【０１００】
図６のケース（１）は、移行型プラズマ用電極１は銅製であり、母材部８５はニッケル製であり、移行型プラズマ用電極１に陽極を印加し、母材部８５には陰極を印加している（逆極性）。また、図６のケース（２）は、移行型プラズマ用電極１はタングステン製であり、母材部８５はニッケル製であり、移行型プラズマ用電極１に陰極を印加し、母材部８５には陽極を印加している（正極性）。
【０１０１】
なお、図６における実験では、両ケース（１），（２）は共に、プラズマガスはアルゴンであり、当該アルゴンが密閉容器７０内の圧力が大気圧程度となるように供給されており、プラズマ電流は５００Ａであった。なお、その他の条件も、両ケース（１），（２）で同じである。
【０１０２】
図６に示すように、ケース（２）では、母材部８５の蒸発量は０．２２ｇ／分と少なく、微粒子表面におけるコンタミネーション（タングステン）の検出量は、最多の微粒子で、４．９％であった。これに対して、図６に示すように、ケース（１）では、母材部８５の蒸発量は１．６ｇ／分と多く（ケース（２）の約８倍程度）、微粒子表面におけるコンタミネーション（銅）の検出はなかった。
【０１０３】
さて、母材部８５の中心軸ＡＸ付近において、移行型プラズマＰ１が当たり、陰極点から母材部８５が気化する。つまり、中心軸ＡＸ付近において、母材部８５は高温に加熱され、気化する。また、上記の通り、母材部８５の陰極点付近（中心軸ＡＸ付近）では高温に加熱されるので、大きな上昇気流が母材部８５の陰極点付近（中心軸ＡＸの付近）から発生する。当該上昇気流に乗って、母材部８５からの気化物は、微粒子通路部２５に向かう。
【０１０４】
ここで、当該移動中において気化物は冷却され、凝結するので、当該気化物から微生物が生成される。よって、微粒子通路部２５内には、図２の下方向から上方向に向けて、気化物から生成された微粒子が通過する。なお、密閉容器７０および直流プラズマトーチ５０は、冷却水供給部６２からの冷却水供給により冷却されていることから、気化物の冷却も促進可能である。また、プラズマガス供給部６３，６４から供給され、ガス通路部２６，２７を移動するプラズマガスによっても、気化物・微粒子の冷却は促進される。
【０１０５】
なお、上述した上昇気流に乗り、ガス通路部２６，２７から母材部８５に向けて出力されたプラズマガスも、微粒子通路部２５へと向かい、当該微粒子通路部２５内を図２の下方向から上方向に移動する。
【０１０６】
たとえば、プラズマガスが不活性ガスのみである場合には、母材部８５から生成された微粒子と共に、不活性ガスも、微粒子通路部２５内を図２の下方向から上方向に移動する。他方、プラズマガスが不活性ガスと反応ガスとである場合には、母材部８５から気化した気化物と反応ガスとが反応することにより生成された反応微粒子（たとえば、反応ガスが酸素である場合には、酸化金属微粒子が生成され、反応ガスが窒素である場合には、窒化金属微粒子が石製される）と共に、不活性ガスおよび反応に寄与しなかった反応ガスも、微粒子通路部２５内を図２の下方向から上方向に移動する。
【０１０７】
また、上記の通り、母材部８５側では陰極点付近に熱が集中しているため、母材部８５から微粒子通路部２５に向かう流れ（陰極風であり、上昇気流）は大きい。他方、移行型プラズマ用電極１側では、熱が分散し、さらには冷却水により直流プラズマトーチ５０等は効率よく冷却できるため、母材部８５側方向に向かう流れ（陽極風）は小さくなる。よって、微粒子等の微粒子通路部２５に向かい、当該微粒子通路部２５内を移動する速度は、当該陽極風に妨げることなく、加速される。
【０１０８】
さらには、循環ポンプ８３の駆動により、密閉容器７０→直流プラズマトーチ５０→微粒子捕獲器７１→熱交換器７３→循環ポンプ８３→密閉容器７０、という循環の流れも発生している。よって、当該循環の流れにも依存して、微粒子等の微粒子通路部２５内における移動は、より促進される。
【０１０９】
また、上述したように、移行型プラズマ用電極１と母材部８５との間において発生するプラズマは螺旋形状であり、母材部８５の表面（上面）に対して、中心軸ＡＸに向かう方向に傾斜して当たる。したがって、中心軸ＡＸに沿って微粒子通路部２５に向かう微粒子等が、移行型プラズマＰ１により、進行が妨げられることもない。
【０１１０】
さて、微粒子通路部２５内を通過した、微粒子とプラズマガスとは、微粒子捕獲器７１に収容される。微粒子捕獲器７１において、微粒子は膨張冷却される。そして、微粒子捕獲フィルター７２により、微粒子は捕獲される一方、プラズマガスは、微粒子捕獲フィルター７２を透過し、熱交換器７３へと移動する。
【０１１１】
なお、バルブＢ５からパルスエアを微粒子捕獲器７１に向けて供給することにより、微粒子捕獲フィルター７２において捕獲した微粒子を、捕集容器７１ａへと落下させることができる。これにより、図１に示すように、捕集容器７１ａ内に微粒子８０が捕集される。
【０１１２】
微粒子捕獲フィルター７２において分離されたプラズマガスは、熱交換器７３内において完全に冷却される。その後、熱交換器７３から出力されたプラズマガスは、循環ポンプ８３により、図１に示すように、ガス通路部２６，２７に供給されるプラズマガスとして、および／または、ガス供給部９０から密閉容器７０内に供給されるプラズマガスとして、再利用される。
【０１１３】
なお、ガス供給部９０から密閉容器７０内に供給されるプラズマガスは、直流プラズマトーチ５０と母材部８５との間の空間において側方から供給される（図２の符号ＰＧａを参照）。当該プラズマガスＰＧａによっても、母材部８５からの気化物の冷却は促進される。
【０１１４】
また、当該密閉容器７０内へのプラズマガスＰＧａの供給により、母材部８５からの気化した気化物が、中心軸ＡＸから離れる方向に拡散することを防止できる。
【０１１５】
なお、バルブＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ６，Ｂ７，Ｂ８，Ｂ９，Ｂ１０の開閉を制御（完全に閉まらないが、開き具合を調整する制御も含む）することにより、ガス通路部２６，２７に供給されるプラズマガスの流量、ガス供給部９０へ供給されるプラズマガスの流量を調整することができる。ここで、バルブＢ７は、循環ポンプ８３から出力されたプラズマガスの一部を、密閉容器７０→直流プラズマトーチ５０→微粒子捕獲器７１→熱交換器７３→循環ポンプ８３→密閉容器７０、という循環経路から、外部に放出するためのバルブである。
【０１１６】
上記のように、密閉容器７０内に供給される各プラズマガスは、母材部８５からの気化物の冷却に寄与する。よって、各プラズマガスの流量を調整することにより、気化物から生成される微粒子の大きさも調整することができる。たとえば、各プラズマガスの全体流量が多くなればなるほど、生成される微粒子の径は小さくなる。換言すれば、各プラズマガスの全体流量が少なくなればなるほど、生成される微粒子の径は大きくなる。
【０１１７】
以上のように、本発明に係る微粒子生成装置１００では、直流プラズマトーチ５０を用いており、移行型プラズマ用電極１と母材部８５との間に逆極性の直流電圧を印加することにより、移行型プラズマＰ１を発生させている。そして、リング状の磁石３により、当該移行型プラズマＰ１を回転させている。そして、移行型プラズマ用電極１と母材部８５との間の距離を広げることにより、移行型プラズマ用電極１と母材部８５との間において、螺旋形状のプラズマを形成している。
【０１１８】
したがって、母材部８５の上面に対して、移行型プラズマＰ１を斜め方向（中心軸ＡＸに近づく方向）から当てることが可能となる。これにより、母材部８５の表面（上面）の陰極点近傍において熱が集中するため、当該陰極点近傍における母材部８５の気化効率が大幅に向上する（図６の蒸発量参照）。このように、本発明では、直流プラズマトーチ５０から発生した移行型プラズマＰ１を利用して母材部８５を気化させているので、エネルギー効率を向上させることができる。
【０１１９】
また、本発明に係る微粒子生成装置１００では、母材部８５側では磁石３の磁場の影響が小さいので、当該母材部８５上面付近では、移行型プラズマＰ１は、ゆっくりと回転する。よって、母材部８５からの気化効率を、向上させることができる。また、上述したように、本発明では高気化効率が実現できるので、結果として、微粒子の高い生産性も実現することができる。
【０１２０】
なお、実際に、本発明に係る微粒子生成装置１００において、微粒子生成中における、両電極１，８５間における移行型プラズマＰ１の様子を観測した。結果、陰極点が強く光り、当該陰極点付近で熱が集中していることが確認された。また、母材部８５が陽極である（正極性である場合）と比較して、陰極である母材部８５において、移行型プラズマＰ１が狭い範囲で、ゆっくり回転する様子も観測された。
【０１２１】
また、上記の通り、移行型プラズマＰ１は回転しているので、一つの直流プラズマトーチ５０のみにより、母材部８５に対して複数の斜め方向からの移行型プラズマＰ１の照射が可能となる。つまり、複数の斜め方向からのプラズマ照射のために、母材部８５に対して斜め配置された複数のプラズマトーチを設置する必要が無い（または、母材部８５に対して斜め配置されたプラズマトーチ自身を、平面視における円周に沿って回転させる必要もない）。当該観点からも、本発明では、微粒子生成装置１００のコンパクト化・低コスト化を図ることができる。
【０１２２】
また、図６に示したように、本発明に係る微粒子生成装置１００では、移行型プラズマ用電極１に起因した不純物が、生成された微粒子に含有されることを防止することができる。また、移行型プラズマＰ１に起因した移行型プラズマ用電極１の消耗も、防止することができる。
【０１２３】
また、本発明に係る微粒子生成装置１００では、移行型プラズマＰ１を利用して、プラズマトーチ昇降機構６５により電極１，８５間のプラズマ長さも可変である。したがって、移行式プラズマ方式を採用している本発明では、プラズマが非移行プラズマで電極間距離が固定（プラズマ長さが限定される）技術と比較して、エネルギー効率をより高くすることができる。
【０１２４】
また、本発明に係る微粒子生成装置１００では、直流プラズマトーチ５０内において、母材部８５から生成された微粒子が通過することが可能な微粒子通路部２５が形成されている。
【０１２５】
このように、本発明では、プラズマ発生のための移行型プラズマ用電極１と微粒子を取り出す微粒子通路部２５とが、同じ直流プラズマトーチ５０内に構成されている（つまり、特許文献１に係る技術のように、プラズマトーチと微粒子の吸引口とが別構成されていない）。したがって、微粒子生成装置１００全体の構成簡略化・コンパクト・低コストが可能となる。
【０１２６】
また、本発明に係る微粒子生成装置１００では、母材部８５に対して移行型プラズマＰ１を斜め方向から照射しており、直流プラズマトーチ５０の微粒子通路部２５に向かって、微粒子は移動している。
【０１２７】
したがって、微粒子通路部２５に向かう微粒子の進行が、移行型プラズマＰ１により妨げられることもない。よって、粒径の整った微粒子の生成が可能となる。
【０１２８】
さらに、本発明に係る微粒子生成装置１００では、陽極風の発生を抑制できる一方、大きな陰極風を発生させることができる。よって、陽極風により、微粒子通路部２５に向かう微粒子の進行が妨げられることもなく、他方で、大きな上昇気流（陰極風）により、微粒子通路部２５に向かう微粒子の速度を加速させることができる。
【０１２９】
また、本発明に係る微粒子生成装置１００では、循環ポンプ８３を利用して、密閉容器７０→直流プラズマトーチ５０→微粒子捕獲器７１→熱交換器７３→循環ポンプ８３→密閉容器７０、という循環も形成している。したがって、母材部８５から生成された微粒子を、より指向性を待たせて、微粒子通路部２５に向かわせ、結果、微粒子捕獲器７１に到達させることができる。
【０１３０】
また、本発明に係る微粒子生成装置１００では、直流プラズマトーチ５０内の微粒子通路部２５の外側を通るように、プラズマガスを供給している。したがって、当該プラズマガスを移行型プラズマＰ１の形成のみならず、微粒子通路部２５に向かい、当該微粒子通路部２５を通過する微粒子の冷却にも寄与させることができる。
【０１３１】
また、本発明に係る微粒子生成装置１００では、筒形状である移行型プラズマ用電極１の直径寸法の範囲以下で、直流プラズマトーチ５０と母材部８５との間の距離を可変としている。
【０１３２】
したがって、母材部８５に斜め方向から当たる移行型プラズマＰ１を、より狭い範囲に集中照射することが可能となる。これにより、陰極点付近の前記狭い範囲における高温化をより図ることができ、結果として気化効率の更なる向上が可能なる。
【０１３３】
なお、移行型プラズマ用電極１の直径の範囲以下で、直流プラズマトーチ５０と母材部８５との間の距離（空間）を大きくすればするほど、母材部８５における螺旋形状のプラズマの径は小さくなり、移行型プラズマＰ１は母材部８５の局所領域に集中して当たる（母材部８５における、移行型プラズマＰ１の絞りがより小さくなる）。一方で、直流プラズマトーチ５０と母材部８５との間の距離が、移行型プラズマ用電極１の直径寸法を超えると、移行型プラズマＰ１の絞りが広がり始め、プラズマによる気化効率も低下する。よって、筒形状である移行型プラズマ用電極１の直径寸法の範囲以下で、直流プラズマトーチ５０と母材部８５との間の距離を可変とすることが、望ましい。
【０１３４】
また、本発明に係る微粒子生成装置１００では、直流プラズマトーチ５０と母材部８５との間の空間において、側方からのプラズマガスＰＧａの供給を実施している。したがって、母材部８５から生成された微粒子の冷却を促進できると共に、当該微粒子が当該側方に拡散することも抑制できる。
【０１３５】
なお、図１の構成では、当該プラズマガスＰＧａの供給を、循環ポンプ８３を利用して、プラズマガスの再利用により実現している。しかしながら、たとえば図１のバルブＢ１２にプラズマガス供給源を接続し、当該プラズマ供給源から、直流プラズマトーチ５０と母材部８５との間の空間に対して、側方からのプラズマガスＰＧａを供給しても良い。
【０１３６】
また、本発明に係る微粒子生成装置１００では、微粒子通路部２５の他方端には、微粒子捕獲器７１が接続されているので、微粒子通路部２５を通過した微粒子を、当該微粒子捕獲器７１において収穫することができる。
【０１３７】
また、微粒子捕獲器７１には、微粒子とプラズマガスとを分離する微粒子捕獲フィルター７２が配設されている。したがって、微粒子捕獲器７１において、微粒子のみを捕獲することができ、プラズマガスは微粒子捕獲フィルター７２を透過して、微粒子捕獲器７１外に出力することができる。
【０１３８】
また、本発明に係る微粒子生成装置１００では、循環ポンプ８３を利用して、微粒子捕獲フィルター７２を透過してプラズマガスを、ガス通路部２６，２７を通って、母材部８５に向けて出力されるプラズマガスとして再利用している（図１において、ガス供給部６３の符号Ａおよびガス通路部６４の符号Ｂ参照）。また、循環ポンプ８３を利用して、微粒子捕獲フィルター７２を透過してプラズマガスを、密閉容器７０に配設されたガス供給部９０に供給するプラズマガスとして再利用している。
【０１３９】
したがって、微粒子生成装置１００では、プラズマガスの節約を図ることができる。また、循環ポンプ８３を利用しているので、上記したように、循環ポンプ８３を利用して、密閉容器７０→直流プラズマトーチ５０→微粒子捕獲器７１→熱交換器７３→循環ポンプ８３→密閉容器７０、という循環を形成でき、母材部８５から生成された微粒子を、より指向性を待たせて、微粒子通路部２５に向かわせることができる。
【０１４０】
また、本発明に係る微粒子生成装置１００では、直流プラズマトーチ５０内に、中心軸ＡＸ方向に磁化したリング形状の磁石３が一つ配設されていれば良い。つまり、移行型プラズマＰ１を回転させるために、リング状の磁石３を一つ内筒２内に内蔵配置させているだけである。したがって、直流プラズマトーチ５０の小型化（簡素化）が、可能となる。
【０１４１】
また、本発明に係る微粒子生成装置１００では、直流プラズマトーチ５０において、絶縁物５，６，７が配設されている。したがって、回転に寄与しない磁場内に、移行型プラズマＰ１が移行することを防止できる。よって、直流プラズマトーチ５０における移行型プラズマＰ１によるダメージを軽減でき、さらに、安定した移行型プラズマＰ１による母材部８５の気化と気化物の冷却凝結が行われ、生成される微粒子のサイズ等を安定させることができる（微粒子生成装置１００の信頼性の向上）。
【０１４２】
また、本発明に係る１００では、冷却水供給部６２から供給される冷却水により直流プラズマトーチ５０を冷却することができる。これにより、移行型プラズマＰ１に起因した移行型プラズマ用電極１の加熱を急冷することができる。また、直流プラズマトーチ５０内において、微粒子の冷却も促進することができる。
【０１４３】
＜実施の形態２＞
さて、上述したように、母材部８５からの気化物は微粒子通路部２５に向かい、微粒子通路部２５内には、図２の下方向から上方向に向けて、気化物から生成された微粒子が通過する。一方、プラズマガス供給部６３，６４から供給されたプラズマガスは、ガス通路部２６，２７内を、図１，２の上方向から下方向に向かって通過する。
【０１４４】
ガス通路部２６，２７から出力されたプラズマガスは、母材部８５などに衝突し、密閉容器７０内部で拡散される。そして、当該拡散したプラズマガスは、最終的に、直流プラズマトーチ５０の中央部に配設された微粒子通路部２５の回収口へと向かう。
【０１４５】
また、図２を用いて説明したように、直流プラズマトーチ５０と母材部８５との間の空間において、密閉容器７０の側方から中心軸ＡＸに向かう方向に、プラズマガスＰＧａが供給される。微粒子通路部２５の回収口へ向かうプラズマガスの流れは、当該プラズマガスＰＧａの流れに依るところも大きい。
【０１４６】
上記微粒子通路部２５の回収口へ向かうプラズマガスの流れが大きくなると、当該プラズマガスの流れに押されて、回転している移行型プラズマＰ１が微粒子通路部２５の開口部方向に向かう現象が発生することもある。図７は、移行型プラズマＰ１が微粒子通路部２５の開口部方向に押される様子（つまり、移行型プラズマＰ１の変形の様子）を示す断面図である。
【０１４７】
図７に示すように、移行型プラズマＰ１が微粒子通路部２５の開口部方向に押されることにより、母材部８５と対面する側の直流プラズマトーチ５０の端部が、プラズマの高温に晒される事となる。そして、その結果、直流プラズマトーチ５０の端部の熱破損が発生する可能性が高くなる。
【０１４８】
当該熱破損を防止する方法として、直流プラズマトーチ５０の先端部を、窒化ホウ素等の耐高温材料で構成する方法がある。しかしながら、高温耐熱材料は一般的に、非常に高価で脆性なセラミック等であるので、例えば直流プラズマトーチ５０の先端部全体をセラミックで一体成形することは好ましくない。
【０１４９】
また、直流プラズマトーチ５０の端部付近における、微粒子通路部２５の回収口へ向かうプラズマガスの流れは、回転している移行型プラズマＰ１を吹き飛ばしてします要因となり得る。つまり、移行型プラズマＰ１の円滑な円運動が阻害され得る。
【０１５０】
また、図７に示したように、移行型プラズマＰ１が微粒子通路部２５の開口部方向に押されることにより、プラズマ長が長くなる。当該プラズマ長の増加は結局、印加電圧の増大を招く。印加電圧が増大して投入電力が増えたとしても、その増加分は母材部８５の蒸発に費やされるのではなく、単にプラズマの延伸に使われる。つまり、エネルギー効率が低下してしまう。
【０１５１】
上記各問題点を鑑みて創作された発明が、本実施の形態に係る微粒子生成装置である。以下、断面図である図８を用いて、本実施の形態に係る微粒子生成装置（特に、直流プラズマトーチ５０）の構成について説明する。
【０１５２】
図８に示すように、外筒４は、移行型プラズマ用電極１の端部および内筒２の端部よりも、母材部８５側（図８の真下側であり、中心軸ＡＸに平行な方向）に延在している。ここで、外筒４の当該延在している部分の長さは、直流プラズマトーチ５０の端部において、当該外筒４の外側から中心軸ＡＸに向かう径方向のガス流（つまり、微粒子通路部２５の回収口へ向かうプラズマガスの流れ）が、遮断できる程度の長さである。
【０１５３】
なお、移行型プラズマ用電極１の端部は、内筒３の端部よりも、母材部８５に近い。また、外筒４自身（もしくは、外筒４の上記延設している部分）は固定長であり、本実施の形態では、外筒４は中心軸ＡＸに平行な方向において伸縮自在ではない。
【０１５４】
密閉容器７０内において、ガス流の向きは様々であり、全方向から、微粒子通路部２５の開口部に向かう。ここで問題となるのは、直流プラズマトーチ５０（より具体的には、移行型プラズマ用電極１）の端部付近における、中心軸ＡＸに向かう径方向のガス流（主に、プラズマガスＰＧａのガス流）である。
【０１５５】
本実施の形態では、図８に示すように、外筒４は、移行型プラズマ用電極１の端部よりも、母材部８５側（図８の真下側）に延在している。したがって、外筒４は、移行型プラズマ用電極１の端部付近における、中心軸ＡＸに向かう径方向のガス流を、少なくともブロックすることができる（図８の構成例では、外筒４は、内筒２の端部付近における、中心軸ＡＸに向かう径方向のガス流も、ブロックできる）。
【０１５６】
したがって、本実施の形態に係る発明では、当該ガス流のブロックにより、直流プラズマトーチ５０の端部の熱破損が発生、円滑な円運動が阻害、およびエネルギー効率が低下といった各問題が生じることを、防止することができる。
【０１５７】
＜実施の形態３＞
実施の形態２では、外筒４の延在部（もしくは、外筒４全体）は固定長であった。しかし、このような構成の場合には、次のような問題が発生する。
【０１５８】
つまり、プラズマ着火時などには、直流プラズマトーチ５０を母材部８５側に近づけることが必要である（たとえば、両者５０，８５間の距離を数ｍｍにする必要がある）。しかしながら、実施の形態２に係る外筒４の場合には、直流プラズマトーチ５０を母材部８５側に近づけると、外筒４の端部が母材部８５に接触し、当該接触により、直流プラズマトーチ５０が、それ以上、母材部８５に近づけなくなる。つまり、固定長である外筒４では、プラズマ着火に必要な距離まで、直流プラズマトーチ５０を母材部８５側に近づけることができない、ことが発生し得る。
【０１５９】
固定長である外筒４を採用しつつ、直流プラズマトーチ５０の母材部８５側への接近阻害を解消するためには、外筒４の円筒の直径よりも、小さい大きさの母材部８５を用意する必要がある（図９参照）。つまり、実施の形態２に係る外筒４を採用する場合には、母材部８５の大きさの制約が生じる。
【０１６０】
そこで、本実施の形態では、外筒４は、母材部８５側（中心軸ＡＸに平行な方向）に対して、伸縮自在とする。外筒４の長さを伸縮させる構造には、色々なものが採用できる（たとえば、テレスコピックパイプ構造および蛇腹構造などである）。また、外筒４全体が伸縮可能である場合や、少なくとも外筒４の母材部８５側の端部部分が伸縮可能であっても良い。図１０は、本実施の形態に係る微粒子生成装置（より具体的には、直流プラズマトーチ５０）が備える外筒４の構造の一例を示す断面図である。
【０１６１】
図１０に例示する外筒４では、当該外筒４の端部付近において、中心軸ＡＸに平行な方向（図１０の真下方向）に伸縮自在である外筒伸縮部４Ｍを有する。当該外筒伸縮部４Ｍは、テレスコピックパイプ構造である。つまり、外筒伸縮部４Ｍは、望遠鏡のように、中空の相似形の円筒を、大きさの順で内側に組み合わせ、引き出し・収納により、全長を変えることのできる構造である。ここで、外筒伸縮部４Ｍを構成する複数の円筒のうち、最も内側に配置されている円筒が、外筒４の外側面に固定接続されている。
【０１６２】
図１０の状態は、直流プラズマトーチ５０が母材部８５から離れた状態を示しており、外筒４が有する外筒伸縮部４Ｍは、自重により、母材部８５側に延びた状態（外筒伸縮部４Ｍが構成する各円筒が引き出された状態）となっている。
【０１６３】
図１１は、図１０に例示した外筒４において、プラズマを発生させるために、直流プラズマトーチ５０を母材部８５に近づけた状態を示す断面図である。
【０１６４】
直流プラズマトーチ５０を母材部８５に近づけ、外筒４（より具体的に、外筒伸縮部４Ｍ）の端部が母材部８５に接触したとしても、外筒伸縮部４Ｍが、中心軸ＡＸに平行な方向に縮むことができる。よって、外筒伸縮部４Ｍの端部が母材部８５に接触した後においても、図１１に示すように、直流プラズマトーチ５０を母材部８５側にさらに近づけることができる。よって、プラズマ着火時などおいて、直流プラズマトーチ５０を母材部８５側により近づけることができる（たとえば、両者５０，８５間の距離を数ｍｍまたはそれ以下にすることができる）。
【０１６５】
つまり、外筒４が母材部８５に接触した後、さらに直流プラズマトーチ５０を母材部８５にさらに近づけたとき、母材部８５の上面において外筒伸縮部４Ｍの端部が押されることとなり、直流プラズマトーチ５０を母材部８５に近づけるに連れて、外筒伸縮部４Ｍは自動的に縮む。
【０１６６】
なお、実施の形態１でも説明したように、直流プラズマトーチ５０を母材部８５に近づけプラズマを発生させた後、直流プラズマトーチ５０を母材部８５から離す。その後、直流プラズマトーチ５０と母材部８５との距離を一定に保持しつつ、移行型プラズマＰ１を回転させる（定常プラズマ状態と称することとする）。当該定常プラズマ状態において、外筒４が有する外筒伸縮部４Ｍは、移行型プラズマ用電極１の端部付近における、中心軸ＡＸに向かう径方向のガス流をブロックすることができる程度まで、母材部８５側に延在している（自重により、外筒伸縮部４Ｍは自動的に延び、上記ガス流のブロックが可能となる。図１０参照）。
【０１６７】
ここで、上記外筒伸縮部４Ｍの部材は、どのような材質のものを採用しても良い。たとえば、外筒４として、ＳＵＳやアルミニウムを採用している場合には、外筒伸縮部４Ｍも同じＳＵＳやアルミニウムを採用しても良い。なお、外筒４の材質と外筒伸縮部４Ｍの材質が相違しても良い。
【０１６８】
このように、本実施の形態に係る外筒４は、伸縮自在である。したがって、母材部８５の大きさを制限することなく、直流プラズマトーチ５０を母材部８５に十分近づけることが可能となる。
【０１６９】
＜実施の形態４＞
実施の形態１で述べたように、内筒２と移行型プラズマ用電極１との間に形成された空間は、プラズマガスが通るガス通路部２６として機能し、移行型プラズマ用電極１と外筒４との間に形成された空間は、プラズマガスが通るガス通路部２７として機能する。そして、プラズマガス供給部６３，６４から供給されたプラズマガスは、ガス通路部２６，２７内を、図１，２の上方向から下方向に向かって通過する。
【０１７０】
本実施の形態では、ガス通路部２７を、直流プラズマトーチ５０が母材部８５と対向する方向、つまり中心軸ＡＸと平行な方向に直線状に配設させる。そして、断面視において、プラズマガス出力側におけるガス通路部２７の開口部は、テーパ形状を有さない（図２等では、プラズマガス出力側におけるガス通路部２７の開口部は、テーパ形状を有している）。
【０１７１】
つまり、本実施の形態では、ガス通路部２７から出力されるプラズマガスが、中心軸ＡＸと平行な方向で母材部８５に向かうように、当該ガス通路部２７の形状（噴出孔の形状も含む）が設定されている。ここで、ガス通路部２７から出力されるプラズマガスは、中心軸ＡＸ側（微粒子通路部２５の開口部側）に向かわないようにする。なお、ガス通路部２７から出力されるプラズマガスが、中心軸ＡＸから離れる方向に進むように、ガス通路部２７の形状を設定しても良い。
【０１７２】
本実施の形態では、ガス通路部２７から出力されるプラズマガスは、上記対向方向（つまり、中心軸ＡＸと平行な方向）である。より具体的には、ガス通路部２７から出力されるプラズマガスは、上記対向方向に垂直な方向（つまり、上記径方向）の成分を有さない。つまり、本実施の形態では、図１２に示すように、ガス通路部２７から出力されるプラズマガスは、図面の真下方向に限定される。
【０１７３】
本実施の形態では、ガス通路部２７から出力されるプラズマガスは上記の方向に限定されるので、当該プラズマガスが、移行型プラズマ用電極１の端部付近における、中心軸ＡＸに向かう径方向のガス流をブロックすることができる（図１２参照）。したがって、本実施の形態に係る発明では、当該ガス流のブロックにより、直流プラズマトーチ５０の端部の熱破損が発生、円滑な円運動が阻害、およびエネルギー効率が低下といった各問題が生じることを、防止できる。
【０１７４】
＜実施の形態５＞
本実施の形態に係る直流プラズマトーチ５０は、プラズマガスが流れる新たなガス配管９５が配設されている。図１３は、本実施の形態に係る直流プラズマトーチ５０の構成を示す断面図である。
【０１７５】
図１３に示すように、ガス管路９５は、外周側面部と内周側面部とから構成されている。ここで、外周側面部の断面の直径は、内周側面部の断面の直径よりも大きい。よって、外周側面部の内側において、当該外周側面部と所望の距離だけ隔てて、内周側面部が配設されている。よって、ガス管路９５では、外周側面部と内周側面部との間に、平面視における環状の空間が形成され、当該環状の空間が、ガス管路９５のプラズマガス通路となる。
【０１７６】
ガス管路９５は、移行型プラズマ用電極１の円筒の空洞内部および内筒２の円筒の空洞内部に配置されている。つまり、当該ガス管路９５は、微粒子通路部２５と内筒２との間に配設されており、内筒２の側面に接している（より具体的に、外周側面部と内筒２の側面とが接している）。ガス管路９５の延設方向は、中心軸ＡＸと平行である。
【０１７７】
なお、外周側面部および内周側面部は共に、内部に空洞を有する円筒形であり（上記の通り、平面視における外周側面部の円形の直径は、平面視における内周側面部の円形の直径より大きい）、外周側面部の中心軸および内周側面部の中心軸は共に、当該中心軸ＡＸに一致している。
【０１７８】
ここで、ガス管路９５から出力されたプラズマガスが、中心軸ＡＸと平行な向きで母材部８５へと向かうように、当該ガス管路９５の母材部８５と対面する側の端部は、断面視においてテーパ形状を有していなくても良い。
【０１７９】
しかし、図７に示した移行型プラズマＰ１の変形を防止するためには、当該ガス管路９５の母材部８５と対面する側の端部は、図１３に示すように、断面視においてテーパ形状を有していることが望ましい。
【０１８０】
ガス管路９５の環状の空間内をプラズマガスが、母材部８５の配設側（図１３の上方向から下側方向）に向かって流れ、上記テーパ形状を有するガス管路９５の端部から出力される。
【０１８１】
ここで、当該プラズマガスは、プラズマ源として機能するだけでなく、微粒子通路部２５内を流れる気化物・微粒子等を冷却する冷却剤としても機能する。ガス管路９５内を流れるプラズマガスとして、実施の形態１で説明したガス通路部２６，２７を流れるプラズマガスと同種類のものを採用できる（たとえば、アルゴンガス等）。また、ガス通路部２６，２７を流れるプラズマガスの種類と、ガス管路９５を流れるプラズマガスの種類とは、同じであることが望ましい。つまり、直流プラズマトーチ５０において流れるプラズマガスは、全て同じ種類であることが望ましい。
【０１８２】
上述したように、ガス管路９５のガス出力部（より具体的に、内周側面部のガス出力部）はテーパ形状を有している。ここで、当該テーパ形状は、中心軸ＡＸから離れる方向に向かって傾斜している。図１３に示すように、ガス管路９５のガス出力部付近において、微粒子通路部２５側のガス管路９５の側面部（つまり、内周側面部）は、末広がり的なテーパ形状となっている。
【０１８３】
したがって、当該テーパ形状により、ガス管路９５から出力されるプラズマガスは、直流プラズマトーチ５０が母材部８５に対向する方向（つまり、中心軸ＡＸの方向）に対して、垂直方向の成分を有する。つまり、ガス管路９５から出力されるプラズマガスは、中心軸ＡＸ方向の成分に加えて、径方向であり、微粒子通路部２５から「内筒３、移行型プラズマ用電極１および外筒４」が配設されている側へと進む方向（中心軸ＡＸから離れる方向）の成分も有する。換言すれば、ガス管路９５から出力されるプラズマガスは、密閉容器７０の側面に向かいながら、母材部８５側へと進む（図１３の矢印方向参照）。
【０１８４】
なお、上述したガス管路９５は、耐熱性を有する材料で構成されることが望ましい。たとえば、当該耐熱性を有する材料として、ＳＵＳまたはアルミナなどを採用することができる。また、プラズマのガス管路９５への移行抑制を考慮すると、ガス管路９５は絶縁性であることが好ましい。
【０１８５】
以上のように、本実施の形態では、直流プラズマトーチ内においてガス管路９５は、上記位置および上記形状（図１３参照）にて配設されており、当該ガス管路９５から出力されるプラズマガスは、直流プラズマトーチ５０の中心から広がる方向の成分を有している。したがって、移行型プラズマ用電極１の端部付近における、中心軸ＡＸに向かう径方向のガス流を、ガス管路９５から出力されるプラズマガスが押し返すことができる。したがって、移行型プラズマＰ１が、図７で示したように変形することを抑制することが可能となる。
【０１８６】
よって、本実施の形態に係る発明では、移行型プラズマＰ１の変形抑制により、直流プラズマトーチ５０の端部の熱破損が発生、円滑な円運動が阻害、およびエネルギー効率が低下といった各問題が生じることを、防止できる。
【０１８７】
なお、図１３に図示したガス管路９５の内筒２側の側面（外周側面部）を省略し、内筒２の側面をガス管路９５の外周側面部として兼用させても良い。
【符号の説明】
【０１８８】
１  移行型プラズマ用電極
２  内筒
３  磁石
４  外筒
４Ｍ  外筒伸縮部
５，６，７  絶縁物
２５  微粒子通路部
２６，２７  ガス通路部
５０  直流プラズマトーチ
６１  プラズマ電源
６２  冷却水供給部
６３，６４  プラズマガス供給部
６５  プラズマトーチ昇降機構
７０  密閉容器
７１  微粒子捕獲器
７１ａ  捕集容器
７２  微粒子捕獲フィルター
７３  熱交換器
７７  筒部
８０  微粒子
８３  循環ポンプ
８５  母材部
９０  ガス供給部
９５  ガス管路
１００  微粒子生成装置
ＡＸ  中心軸
Ｂ１〜Ｂ１２  バルブ
ＭＦ  磁界
Ｐ１  移行型プラズマ
ＰＧａ  プラズマガス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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