(57)【要約】  本発明の目的は、ロッド陰極と、本体部材及び陽極貫通軸方向オリフィスを有するノズル陽極と、ロッド陰極及びノズル陽極の両方の電極に接続された電源ユニットと、プラズマ形成ガスを電極間の空間内に供給し、陽極貫通軸方向オリフィスと連通し、且つ、陽極貫通軸方向オリフィスの吸気口部分及び排気口部分の間に配置された内部開口部を通じて、適切に選択された技術的ガス又はガス混合物を陽極貫通軸方向オリフィス内に供給するガスシステムとを具備する直流アークプラズマトロンにより達成される。開口部は、陽極貫通軸方向オリフィスの吸気口部分及び排気口部分の間の連続した円形の軸方向ギャップとして構成され、軸方向ギャップのサイズは、陽極貫通軸方向オリフィスの吸気口部分の直径よりも小さいか又は大きく、且つ、陽極貫通軸方向オリフィスの排気口部分の直径も、陽極貫通軸方向オリフィスの上記吸気口部分の直径よりも小さいか又は大きい。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロッド陰極と、本体部材及び陽極貫通軸方向オリフィスを有するノズル陽極と、前記ロッド陰極及び前記ノズル陽極の両方の電極に接続された電源ユニットと、プラズマ形成ガスを前記ロッド陰極及び前記ノズル陽極間の空間内に供給し、且つ、前記陽極貫通軸方向オリフィスと連通し、且つ、前記陽極貫通軸方向オリフィスの吸気口部分及び排気口部分の間に配置された内部開口部を通じて、適切に選択された技術的ガス又はガス混合物を前記陽極貫通軸方向オリフィス内に供給するガスシステムとを具備する直流アークプラズマトロンにおいて、
前記開口部は、前記陽極貫通軸方向オリフィスの前記吸気口部分及び上記排気口部分の間の連続した円形の軸方向ギャップとして構成されており、前記軸方向ギャップのサイズは、前記陽極貫通軸方向オリフィスの前記吸気口部分の直径よりも小さいか又は大きいものであってよく、前記陽極貫通軸方向オリフィスの前記排気口部分の直径も、前記陽極貫通軸方向オリフィスの前記吸気口部分の直径よりも小さいか又は大きいものであってよいことを特徴とする直流アークプラズマトロン。
【請求項２】
前記ノズル陽極は、前記陽極貫通軸方向オリフィスの前記吸気口部分の直径Ａに対する技術的ガス供給用の前記軸方向ギャップのサイズＧの比が０．３〜３となるように、構成される請求項１記載の直流アークプラズマトロン。
【請求項３】
前記ノズル陽極は、前記陽極貫通軸方向オリフィスの前記吸気口部分の直径Ａに対する前記陽極貫通軸方向オリフィスの前記排気口部分の直径Ｄの比が０．３〜３となるように、構成される請求項１又は２記載の直流アークプラズマトロン。
【請求項４】
円形の前記軸方向ギャップは、渦流インジェクタとして形成される請求項１から３のいずれか一項記載の直流アークプラズマトロン。
【請求項５】
前記渦流インジェクタは、接線方向の吸気口の孔を有する請求項１から４のいずれか一項記載の直流アークプラズマトロン。
【請求項６】
前記渦流インジェクタは、該渦流インジェクタの吸気口にて供給オーガを有する請求項１から４のいずれか一項記載の直流アークプラズマトロン。
【請求項７】
前記ギャップの内部表面は、軸に対して垂直に又は所定の角度において技術的ガスを導き、これにより、前記プラズマ形成ガスの軸方向の動きとの関係において技術的ガスの後流又は横流を供給するために、平らな形状もしくは円錐の形状に形成されるか、又はこれらの形状の両方の組み合わせとして形成される請求項１から６のいずれか一項に記載の直流アークプラズマトロン。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載の直流アークプラズマトロンを使用する方法において、
適切な技術的ガスを選択する段階と、
前記直流アークプラズマトロンの水冷システム及びガス供給システムをオン状態に切り替える段階と、
前記直流アークプラズマトロンの陽極及び陰極の間にアーク放電を励起する段階とを有しており、
前記技術的ガスを選択する段階、前記水冷システム及びガス供給システムをオン状態に切り替える段階、並びに、前記直流アークプラズマトロンの陽極及び陰極の間にアーク放電を励起する段階が、アークエリア内において大気圧にて実行された後に、プロセスパラメータが所定のレベルに調節され、且つ、前記アークエリアが、処理ゾーン内の適切な真空圧に到達する時点まで、前記プロセスパラメータを維持した状態において、前記陽極貫通軸方向オリフィスを通じて減圧排気されることを特徴とする、直流アークプラズマトロンを使用する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流アークプラズマトロン、及び、ＨＶ／ＨＦ（高電圧／高周波）発振器によるスタートアップのために真空中において直流アークプラズマトロンを使用する方法に関するものである。
【０００２】
更に詳しくいえば、本発明は、表面のプラズマ処理又はプラズマ化学処理（クリーニング、エッチング及び成膜）のために、車両の排気や産業的な排気の浄化のために、並びに、医療において、ツール又は生物学的物体の消毒及び滅菌のために、或いは、焼入れ又は保護コーティングを施してツールの耐磨耗性を向上させるか又は有機コーティングを包帯として使用するために、電子的産業、工学的産業、又は車両組立産業にて使用可能な大気圧又は真空圧における直流アーク放電内において作業用ガスを加熱するプラズマトロン構造に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
ロッド陰極と、本体部材及び中央オリフィスを有するノズル陽極と、ロッド陰極及びノズル陽極の両方の電極に接続された電源ユニットと、プラズマ形成ガスを両方の電極の間の空間に供給するガスシステムとを備える直流アークプラズマトロンが周知である。ここで、両方の電極は、通常、水冷されている。このような直流アークプラズマトロンは、アンダーソン（Ａｎｄｅｒｓｏｎ）による１９６２年の米国特許第３，０５１，６３９号、スボボダ（Ｓｖｏｂｏｄａ）らによる１９７７年の米国特許第４，０３５，６８４号、ポンギス（Ｐｏｎｇｈｉｓ）による１９８６年の米国特許第４，５６９，９１８号、及びデルセア（Ｄｅｌｃｅａ）による２０００年の米国特許第６，１１４，６４９号に開示されている。このような直流アークプラズマトロンのプラズマ源において、陰極は、通常、最大で３２００℃の温度において、約１０-9ｇ／Ｃの腐食率を有する熱−イオン放射モードに到達するタングステンから製造されている。このような腐食のレベルは、アルゴン又は窒素のような化学的に不活性なプラズマ形成ガスとの接触状態においてのみ実現される。水冷された陽極は、顕著に集中的に破壊される。特に、これらの陽極の各部分を製造するためにしばしば使用される銅の場合には、腐食率は、１０-6〜１０-5ｇ／Ｃに達する。これによって、更に、このような直流アークプラズマトロンのサービス時間が１０0〜１０1時間に制限され、且つ、銅の蒸気及び小片による高レベルのプラズマ汚染が結果的にもたらされる。これらのファクタは、特に、これらの直流アークプラズマトロンの電子機器の分野における技術的な目的の広範な使用を制限している。
【０００４】
デルセア（Ｄｅｌｃｅａ）による２０００年の米国特許第６，１１４，６４９号は、陽極オリフィスの内部表面上のリング部材を開示している。これらのリング部材は、アークルート（ａｒｋ  ｒｏｏｔ）又はアークスポットを吸引する円形渦流を陽極の内部表面上に形成させ、放電の長さを固定し、且つ、放電パラメータを安定化させる。又一方で、この状況におけるアークスポットのメカニズムは、変化することなしに保持され、陽極の腐食率を前述のレベルに維持している（このメカニズムは、陽極スポットの局所的な融解及び過熱と、その後に発生する陽極スポットの破裂とを含む。この陽極スポットの破裂は、金属滴及び金属小片の形成を誘発する）。
【０００５】
アンダーソン（Ａｎｄｅｒｓｏｎ）による１９６２年の米国特許第３，０５１，６３９号は、陽極の本体部材内に固定された特殊な耐火金属放射状挿入体を開示しており、この挿入体の内部の端部は、陽極の内部表面と同じ高さで平らになっている。このような方法は、陽極の腐食率を低下させることを意図したものであるが、この陽極の構造の実施例は、収縮した陽極アークスポットの破壊的なメカニズムを変えることが不可能であることが証明されたため、その効果は、相対的に小さいことが判明した。
【０００６】
前述の米国特許第３，０５１，６３９号の特許は、陽極オリフィスの周囲に配置された環状のコレクタを使用する炭化水素燃料のプラズマ化学による改良の技術を開示している。上記のコレクタには、前述の耐火金属放射状挿入体の下流部に、外部燃料供給コンジット及び複数の内周部に配設された開口部が形成されており、上記の開口部は、前述のコクレタを陽極オリフィスに接続している。このような技術は、陽極エリア内におけるプラズマ形成ガスの加熱が、陽極スポットの収縮した特性に起因して不均一であるため、プロセス実行用ガス活性化の優れた能力を提供することができない。小さなサイズの熱い陽極スポットエリアは、プラズマフロー全体のわずかな部分のみにおける加熱を実現している。この結果、トーチ内におけるプラズマ化学の有効性が十分なものではなかった。
【０００７】
以上の全ての特許から、適切な技術的ガスを選択する段階と、直流アークプラズマトロンに対する水冷システム及びガス供給システムをオン状態に切り替える段階と、高電圧／高周波スタートアップ用発振器を使用して直流アークプラズマトロンの陽極と陰極との間にアーク放電を励起する段階とを有する直流アークプラズマトロンを使用する方法が知られている。陽極及び陰極の２つの電極間の空間の電気的絶縁破壊に基づいた上記の方法は、真空中においては機能しない。パッシェン（Ｐａｓｃｈｅｎ）の法則によれば、真空中においては、放電は、ハンダ付けされた継ぎ目のような部分を損傷し、且つ、アークスポットの動作に晒されるようには全く設計されていない陰極チャックや薄い冷却されていない要素等を腐食する。
【０００８】
従来技術の分析は、アンダーソン（Ａｎｄｅｒｓｏｎ）による１９６２年の米国特許第３，０５１，６３９号に記述された技術的な決定事項が、本発明との関係において最も近いものであることを示している。このために、このアンダーソン（Ａｎｄｅｒｓｏｎ）の特許を比較基準として選択した。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
プロセス実行用ガス活性化の改善された有効性及びその内部におけるプラズマ化学反応の向上した強度及び完全性を有する直流アークプラズマトロンを提供することが、本発明の目的である。又一方で、増大したサービス時間、生成された高純度のプラズマフロー、及び技術的ガスの活性化状態の延長された寿命によって真空中においてプラズマトロンを動作させる能力を有する直流アークプラズマトロンを提供し、且つ、清浄な技術的プロセスを提供することが、本発明の別の目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の前述の目的は、ロッド陰極と、本体部材及び陽極貫通軸方向オリフィスを有するノズル陽極と、ロッド陰極及びノズル陽極の両方の電極に接続された電源ユニットと、プラズマ形成ガスを電極間の空間内に供給し、且つ、陽極貫通軸方向オリフィスと連通し、且つ、陽極貫通軸方向オリフィスの吸気口部分及び排気口部分の間に配置された内部開口部を通じて、適切に選択された技術的ガス又はガス混合物を陽極貫通軸方向オリフィス内に供給するガスシステムとを具備する直流アークプラズマトロンにおいて達成される。本発明による前述の直流アークプラズマトロンにおいて、上記開口部は、上記陽極貫通軸方向オリフィスの上記吸気口部分及び上記排気口部分の間の連続した円形の軸方向ギャップとして構成されており、上記軸方向ギャップのサイズは、上記陽極貫通軸方向オリフィスの上記吸気口部分の直径よりも小さいか又は大きいものであってよく、且つ、上記陽極貫通軸方向オリフィスの上記排気口部分の直径も、上記陽極貫通軸方向オリフィスの上記吸気口部分の直径よりも小さいか又は大きいものであってよい。更には、本発明の範囲内において、上記ノズル陽極は、上記陽極貫通軸方向オリフィスの上記吸気口部分の直径Ａに対する技術的ガス供給用の上記軸方向ギャップのサイズＧの比が０．３〜３となるように、構成されることが可能であり、上記ノズル陽極は、上記陽極貫通軸方向オリフィスの上記吸気口部分の直径Ａに対する上記陽極貫通軸方向オリフィスの上記排気口部分の直径Ｄの比が０．３〜３となるように構成されることが可能である。円形の上記軸方向ギャップは、渦流インジェクタとして形成されることが可能であり、この渦流インジェクタは、接線方向の吸気口の孔を有することが可能であり、この渦流インジェクタは、当該渦流インジェクタの吸気口にて供給オーガを有することが可能である。上記軸方向ギャップの内部表面は、軸に対して垂直に又は所定の角度において技術的ガスを導き、これにより、上記プラズマ形成ガスの軸方向の動きとの関係において技術的ガスの後流（ｗａｋｅ  ｆｌｏｗ）又は横流（ｃｒｏｓｓ  ｆｌｏｗ）を供給するために、平らな形状もしくは円錐の形状に形成されるか、又はこれらの形状の両方の組み合わせとして形成されることが可能である。
【００１１】
又、本発明の前述の目的は、本発明による直流アークプラズマトロンを使用する方法によっても達成される。この方法は、適切な技術的ガスを選択する段階と、上記直流アークプラズマトロンに対する水冷システム及びガス供給システムをオン状態に切り替える段階と、上記直流アークプラズマトロンの陽極及び陰極の間にアーク放電を励起する段階とを有する。本発明によれば、前述の３つの段階がアークエリア内において大気圧にて実行された後に、プロセスパラメータが所定のレベルに調節され、且つ、上記アークエリアが、処理ゾーン内の適切な真空圧に到達する時点まで、上記プロセスパラメータを連続的に維持した状態において、上記陽極貫通軸方向オリフィスを通じて減圧排気される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の特徴及び利点は、本発明の好適な実施例の以下の詳細な説明によって、並びに、添付の図面との関連において、明らかになるであろう。
【００１３】
添付の図面では、１：陰極（ロッド陰極）、２：陽極本体部材、３：陽極貫通軸方向オリフィス、４：電源、５：中性ガス供給源、６：技術的ガス供給源、７：技術的ガス用の吸気口コンジット、８：技術的ガス用の円形コレクタ、９：連続的な円形ギャップ（連続した円形の軸方向ギャップ）、１０：陽極オリフィス（陽極貫通軸方向オリフィス）の吸気口部分、１１：陽極オリフィス（陽極貫通軸方向オリフィス）の排気口部分、１２：アーク放電の陽光柱、及び、Ｌac：電極間距離という参照符号が用いられている。
【００１４】
わかりやすくするために、本明細書の全ての図面においては、水冷手段、電極間絶縁体、及びその他の従来のプラズマトーチ技術手段が意図的に省略されている。
【００１５】
図１の概略図は、オリフィス３の吸気口部分１０と排気口部分１１との間のエリア内の陽極貫通軸方向オリフィス３を介して円形コレクタ８と連通している連続的な円形ギャップ９を有するような、その他の従来の直流アークプラズマトロンとは異なる本発明の直流アークプラズマトロンを示している。冷たい技術的ガスの流れは、アーク放電の陽光柱１２内及び陽極アークスポット内において加熱されたプラズマ形成ガスと遭遇する。２つのガスの間の相互作用は、結果的に、低アーク電流密度を有する分散した陽極アークスポットとして恐らくは機能する円形渦流を形成する。熱いプラズマ形成ガスの高エネルギーは、前述の円形渦流の存在下において技術的ガスに伝達され、この結果として、ガス分子の解離と、解離したフラグメント及びその後に発生する原子のイオン化による励起という技術的ガスの活性化がもたらされる。この現象は、技術的ガスの流れ内におけるプラズマ化学反応の強度を向上させ、且つ、それゆえに、本発明の主な目的、すなわち、陽極オリフィス内のプラズマ化学反応の有効性及び完全性の向上を実現するために有用である。
【００１６】
図２は、円形コレクタ８に、円形ギャップ９に、そして、最終的には、陽極貫通軸方向オリフィス３内に、技術的ガスの渦流運動を生成する接線方向の吸気口コンジット７を有するような直流アークプラズマトロンの円形コレクタ８を示している。このような技術的ガスの流れの構成は、提案された本発明の直流アークプラズマトロン内におけるプラズマ化学プロセスを実行するのに有用である直流アークプラズマトロンの陽極スポットエリアを適切に増大させる。同様の効果は、円形コレクタ８の吸気口において供給オーガを使用することにより、実現可能である。
【００１７】
図３〜図７は、円形ギャップ９を形成するための平らな形状及び円錐の形状の表面の変形例を示している。図３及び図５においては、技術的ガス及びプラズマ形成ガスは、陽極オリフィス３内においてある種の後流を形成し、図４及び図６は、ある種の横流を形成する。図７は、直流アークプラズマトロンの軸に対して技術的ガスの垂直の流れを有する直流アークプラズマトロンを示している。円形ギャップ９内における技術的ガスの流れの上記のような変化は、特定のプラズマ化学プロセスの構成に対して適切に影響を及ぼす。
【００１８】
（発明の形態）
提案された陽極本体部材２の設計は、結果的に、円形ギャップ９が陽極オリフィス３と連通しているエリア内に円形渦流を形成する。アーク放電物理学においては、陽極スポットは、陽極表面上において、渦流によって吸引されることが知られている（例えば、デルセア（Ｄｅｌｃｅａ）による２０００年の米国特許第６，１１４，６４９号を参照されたい）。従って、前述の意図的に生成された渦流は、陽極アークスポットを吸引してアークルートを「ぼかし（ｓｍｕｄｇｅ）」又は広げ、これらのアークスポットを、従来の陽極スポットが集中する小さな表面よりも格段に大きな前述の円形の表面上に分散させる。集中したアークスポットは、陽極の過熱を引き起こし、最大で１０-5ｇ／Ｃの腐食率によってバルク陽極を急速に破壊する。
【００１９】
前述の分散した陽極スポットは、従来、実際の実験においては、直接的に且つ確実に観察されなかった。しかしながら、正確な実験による研究において、本発明の直流アークプラズマトロンは、その陽極の腐食率が約１０-10ｇ／Ｃの格段に低いレベルに到達することを示した。得られた腐食率の値は、従来のレベルと５桁も異なっている。このような大きな差は、十分に分散した形状に起因する陽極スポット内の低アーク電流密度を特徴とする何らかの新しい陽極動作のメカニズムのみを仮定することにより、説明可能である。このような現象は、陽極オリフィス３の吸気口部分１０の直径Ａに対する技術的ガス供給用の円形ギャップのサイズＧの比、並びに、この同一の直径Ａに対する陽極オリフィス３の排気口部分１１の直径Ｄの比を０．３≦（Ｇ／Ａ）≦３及び０．３≦（Ｄ／Ａ）≦３という広いレンジにおいて変化させた際に、変化することなく留まっている。
【００２０】
このような結果は、アークトーチ内において、腐食率が約１０-9ｇ／Ｃである熱−イオンモードにおいて動作するタングステン陰極を使用した場合には、直流アークプラズマトロンのサービス時間が陰極腐食プロセスによってのみ決定され、且つ、直流アークプラズマトロンの全体的な寿命が容易に１０００時間に到達することが可能であることを意味している。更には、１００Ａ以下のアーク電流において、陰極の腐食率が約１０-7ｇ／Ｃのレベルで安定化した際には、このようなプラズマがスペクトル的に清浄であると見なすことができるほどに、タングステン蒸気によるプラズマ汚染が低く維持される。
【００２１】
提案された直流アークプラズマトロンにおいては、技術的ガスとプラズマ形成ガスとの相互作用は、本発明の比較基準と比べて、更に強力になるように改善される。このような改善の理由は、分散した陽極スポットの連続した且つ恐らくは均一な構造と、円形ギャップ９の排気口の実質的に全ての断面を充填している隣接する熱い渦流である。更には、このエリアを通過した後に、全ての技術的ガスは、陽光柱の完全なプラズマのバルクと相互作用する。この結果、技術的ガスの化学活性化の度合いが大幅に増大し、それゆえに、プラズマトロン内におけるプラズマ化学プロセスの有効性及び完全性が大幅に増大する。
【００２２】
本発明のプラズマトロンは、以下の段階において動作する。まず、水冷システム及び全てのガス供給システムをオン状態に切り替える。次いで、電源ユニットの電源をオン状態に切り替え、スタートボタンを押下する。次いで、アーク放電を励起し、アーク電流を所定のレベルに調節する。この後に、全てのガスの流速を技術的タスクに従って調節する。プロセスが完了したら、まず、アークをオフ状態に切り替える。次いで、全ての前述のシステムに対する電源を逆の順序で切断し、水冷システムを最後にオフ状態に切り替える。必要に応じて、プロセスガスの活性化状態の寿命を延長し、且つ、ダイアモンド様の薄膜成膜のような特定の処理手順用の清浄な環境を保証するための真空プロセスにおいては、本発明によれば、動作サイクルは、大気圧におけるプラズマトロンのスタートアップから始まり、次いで、プロセスパラメータを適切なレベルに調節し、且つ、処理ゾーン内の適切な真空圧に到達する時点まで、予め設定されたプロセスパラメータを維持しつつ、アークエリアを陽極オリフィス３を通じて減圧排気する。
【００２３】
（最良のサンプルとの比較）
本発明の技術的な有効性を確認するために、エイチ．ジェイ．リー（Ｈ．Ｊ．Ｌｅｅ）らによる２００５年の大韓民国特許出願第１０−２００５−０００９２０３号に記述されている直流アークプラズマトロンの装置と実験的に比較した。
【００２４】
本発明の直流アークプラズマトロンの装置を使用した実験の条件は、次のとおりであった。陰極は、φ３．２ｍｍのトリウムタングステンから製造され、陽極は、銅から製造され、直流アークプラズマトロンのパラメータは、Ａ＝２ｍｍ、Ｄ＝４ｍｍ、Ｌac＝１．５ｍｍ（Ｌacについては、図１を参照されたい）であり、技術的な円形ギャップは、平らに製造され、且つ、Ｇ＝２ｍｍの高さを有し、陰極を保護するアルゴンの流速は、１ｎｌ／ｍｉｎ（ナノリットル／分）のＱARであり、アーク電流は、１２〜１３Ｖのアーク電圧において１００Ａであった。従来技術の直流アークプラズマトロンにおいては、その形状及び放電アークパラメータは、真っ直ぐに且つ平坦に形成され、且つ、３×１４ｍｍのサイズを有する特定の技術的チャネルを除いて、同一であった。両方の装置の陽極の腐食率は、４・１０-10ｇ／Ｃという同一の値を示し、これは、両方の直流アークプラズマトロン内において、陽極スポットが非常に有効であり、且つ、それらの作用表面上において十分に分散していたことを意味していた。
【００２５】
試験対象の技術的プロセスは、部分的な燃料の酸化を目的としたディーゼル燃料／空気混合物の改良であった。この化学量論的な条件においては、このプロセスは、結果的に合成ガスの混合物、すなわち、一酸化炭素ＣＯと水素Ｈ2との混合物（化学反応において作用しなかった空気中の窒素Ｎ2を考慮していない）をもたらすはずである。従来のアークトーチの平坦な長手方向の技術的チャネル内に、並びに、本発明の円形コレクタ及び平坦な同軸ギャップ内に、約１．４３ｍｌ／ｍｉｎ（ミリリットル／分）の燃料の流速と、約７ｎｌ／ｍｉｎの空気の流速（この混合物はスリム化されたものであり（ｌｅａｎ）、約７ｎｌ／ｍｉｎの空気の流速において、燃料の化学量論的な量による燃料の流速は、実際には２．３ｍｌ／ｍｉｎになるであろう）というパラメータにより、上記のディーゼル燃料／空気混合物を供給した。１／８インチＡＵ自動空気活性化ノズル集合体（１／８”  ＡＵ  Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ａｉｒ  Ａｃｔｕａｔｅｄ  Ｎｏｚｚｌｅ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ（米国のスプレーイングシステム社（Ｓｐｒａｙｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｃｏ．，  ＵＳＡ）から市販されている）という既製のインジェクタを使用してプラズマトロン吸気口においてディーゼル燃料を霧化し、次いで、熱いアルゴンプラズマとの接触状態において、このディーゼル燃料に点火した。上記の混合物は、改良チャンバ（ＩＤが１１．５ｍｍ、長さが５５０ｍｍのスチールチューブ）内においてある時間にわたって継続する迅速なプラズマ触媒の改良を実現した。０≦ｘCO≦５０％というレンジにおいてＣＯの含有量を判定することが可能である１ＨＨ  ＧＡＳＴＥＣ検出器チューブ（１ＨＨ  ＧＡＳＴＥＣ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ  Ｔｕｂｅｓ）を使用することにより、反応の結果をＣＯの含有量の計測によってチェックし、５０ｍｌの容積のガスサンプルを前述の改良されたチャンバの排気口において注射器内に吸引し、次いで、内部の物質の色の変化によってＣＯの含有量を示す１ＨＨチューブを通過させた。
【００２６】
以下の結果が得られた。従来技術の直流アークプラズマトロンの場合には、相対的なＣＯの含有量は、ｘCO≒４％であり、本発明による直流アークプラズマトロンの場合には、相対的なＣＯの収率は、４倍も大きなｘCO≒１６％という値に達した。最終的な結果は、この実験においては、本発明による直流アークプラズマトロンは、完全な１００％の燃料改良を提供したことを意味しており、これは、プロセスガス活性化の大きな有効性と、その内部におけるプラズマ化学反応の完全性を示している。
【００２７】
本発明の直流アークプラズマトロンを使用する提案の方法を、技術的ガスとしてＯ2及びＣＦ4を使用するシリコン及びフォトレジストエッチングのプロセスにおいて、３〜５Ｔｏｒｒ（トル）の圧力の真空チャンバ内において試験した。直流アークプラズマトロンは、安定的に動作し、エッチングは、高速であり、約１０□／ｍｉｎのエッチングレートにおいて不良を生成しなかった。
【００２８】
本発明による直流アークプラズマトロン及び方法は、本明細書に記述されていないその他の構成及び燃料改良又はエッチング以外のその他の同種の及び異種のプロセス（例えば、プラズマ化学成膜）に好適に適用されることが可能であることを理解されたい。
【００２９】
以上において本発明の実施例の説明を終了するが、当業者には、添付の特許請求の範囲の請求項にて規定された本発明の範囲及び精神を逸脱することなしに、変更可能であることが明らかであろう。
【００３０】
（産業上の利用可能性）
本発明による直流アークプラズマトロンは、内燃機関内の排気ガスを浄化するために、車両生産産業において使用されることが可能である。更に、この直流アークプラズマトロンは、エッチング／成膜プロセス及び補助的なクリーニング段階において電子機器に使用されることが可能である。又、この直流アークプラズマトロンは、医療用の殺菌のために、或いは、種々の物体上に保護／硬化コーティングを施すために、使用されることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明によるプラズマトロンの概略的な正面図である。
【図２】Ｂ−Ｂ断面領域の概略図である。
【図３】陽極本体部材内の円形ギャップの実施例の代表的な変形例を示す本発明によるプラズマトロンの概略的な正面図である。
【図４】陽極本体部材内の円形ギャップの実施例の代表的な変形例を示す本発明によるプラズマトロンの概略的な正面図である。
【図５】陽極本体部材内の円形ギャップの実施例の代表的な変形例を示す本発明によるプラズマトロンの概略的な正面図である。
【図６】陽極本体部材内の円形ギャップの実施例の代表的な変形例を示す本発明によるプラズマトロンの概略的な正面図である。
【図７】陽極本体部材内の円形ギャップの実施例の代表的な変形例を示す本発明によるプラズマトロンの概略的な正面図である。
【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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【国際調査報告】
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