(57)【要約】【課題】冷却ガスにより噴出装置本体を冷却する冷却効率を向上させ、噴出装置本体に接続される配管の数を減らすこと。【解決手段】プラズマガン４は、供給される使用ガスをマイクロ波でプラズマ化させてプラズマを噴出するガン本体３２と、ガン本体３２を使用ガスとは異なるガス種の冷却ガスで冷却する冷却構造５０とを有する。使用ガスをガン本体３２に供給するガス供給経路４０の一部を、ガス管３３で構成し、ガス管３３をガン本体３２の外周に沿って設ける。ガス管３３には、使用ガスと冷却ガスとを混合させた混合ガスが導かれる。ガス管３３の一部は、冷却ガスがガス管３３の外部に透過する気体分離膜３８で形成されており、冷却ガスは、ガン本体３２と熱交換して気体分離膜３８を透過する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給される使用ガスをマイクロ波でプラズマ化させて噴出する噴出装置本体を、前記使用ガスとは異なるガス種の冷却ガスで冷却する冷却構造において、
前記使用ガスを前記噴出装置本体に供給するガス供給経路に設けられ、前記使用ガスと前記冷却ガスとを混合させた混合ガスが導かれるガス管を備え、
前記ガス管を前記噴出装置本体の外周に沿って設けると共に、前記ガス管の一部を、前記冷却ガスが前記ガス管の外部に透過する気体分離膜で形成したことを特徴とする冷却構造。
【請求項２】
前記ガス管は、前記噴出装置本体の外周に形成した溝に前記気体分離膜で覆って形成されていることを特徴とする請求項１に記載の冷却構造。
【請求項３】
前記噴出装置本体には、プラズマ又はイオンビームを噴出する噴出口が形成され、
前記溝は、前記噴出口近傍から噴出方向と反対方向に延びる螺旋状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の冷却構造。
【請求項４】
前記気体分離膜の外側に設けられ、多数の孔が形成された補強板を備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の冷却構造。
【請求項５】
前記ガス管のガス移動方向下流端には、前記ガス管を通過したガスを前記噴出装置本体に供給するための配管が接続され、前記配管には、前記ガス管の内部の圧力を高めるためのオリフィスが設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の冷却構造。
【請求項６】
前記ガス管のガス移動方向上流端には、前記混合ガスを前記ガス管に導入するフレキシブルチューブが接続されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、噴出装置本体に導入される使用ガスとは異なるガス種の冷却ガスで噴出装置本体を冷却する冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、噴出装置であるプラズマガン又はイオンガンを用いてレンズ等の被加工物の表面を加工する加工装置が知られている。プラズマガン又はイオンガンは、噴出装置本体としてのガン本体を有している。このガン本体にはガスが供給され、ガン本体に供給されたガスにマイクロ波を照射することによりプラズマ化させ、プラズマ又はプラズマ中のイオンを噴出させて被加工物の表面に吹き付けることにより、レンズ等の表面を加工する。このガン本体は、被加工物に対して水平方向（ＸＹ方向）及び垂直方向（Ｚ方向）に移動可能に支持されており、ガン本体を移動させることで、被加工物の表面全体を加工することができる。なお、エッチングレートを向上させるために、プラズマ励起用のガスに加えて反応性ガスをガン本体に導入してプラズマ化し、被加工物に吹き付けて加工する技術も提案されている。
【０００３】
ところで、このガン本体は、導入されたガスがプラズマ化することで高温となるので、冷却が必要である。そこで、従来、冷媒が漏れても影響が少ない冷却ガス（気体冷媒）を使用してガン本体を冷却する冷却構造が提案されている（特許文献１参照）。この特許文献１の被冷却体はプラズマガンのガン本体であり、プラズマを噴出させるノズルの近傍に冷却ガスを通過させてノズルを冷却するよう構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−４１２９２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、上述した構成では、ガン本体の熱を奪った冷却ガスは温度が上昇するので、その冷却ガスがガン本体の熱を奪った箇所以外の箇所を通過する際にその箇所を加熱しないように、冷却ガスの流速を高くしなければならず、冷却効率が低いものであった。また、被冷却体であるガン本体には、プラズマ励起用のガス専用の配管や反応性ガス専用の配管のほかに、冷却ガス専用の配管を接続する必要があった。このため、ガン本体には多数の配管が接続されることとなるので、ガン本体を移動させる際にこれらの配管が邪魔となり、自由な動きの妨げとなっていた。
【０００６】
そこで、本発明は、冷却ガスにより噴出装置本体を冷却する冷却効率を向上させ、噴出装置本体に接続される配管の数を減らすことができる冷却構造を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、供給される使用ガスをマイクロ波でプラズマ化させて噴出する噴出装置本体を、前記使用ガスとは異なるガス種の冷却ガスで冷却する冷却構造において、前記使用ガスを前記噴出装置本体に供給するガス供給経路に設けられ、前記使用ガスと前記冷却ガスとを混合させた混合ガスが導かれるガス管を備え、前記ガス管を前記噴出装置本体の外周に沿って設けると共に、前記ガス管の一部を、前記冷却ガスが前記ガス管の外部に透過する気体分離膜で形成したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、冷却ガスは、噴出装置本体の外周に沿って設けられたガス管を通過することで噴出装置本体の熱を奪って膨張し、気体分離膜を透過してガス管の外部に放散されるので、噴出装置本体を効率よく冷却することができる。そして、使用ガスは、ガス管の外部に放出されることなく、ガス管を通じて噴出装置本体に安定して供給される。これにより、冷却ガスのための専用の配管と、使用ガスのための専用の配管とを別個に噴出装置本体に接続する必要がなくなり、噴出装置本体に接続する配管の本数を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態に係るプラズマ加工装置の構成を示す説明図である。
【図２】プラズマガンの冷却構造を示す説明図であり、（ａ）はプラズマガンの全体図、（ｂ）は（ａ）に示すＡ部分の部分断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係るイオンビーム加工装置の構成を示す説明図である。
【図４】イオンガンの冷却構造を示す説明図であり、（ａ）はイオンガンの全体図、（ｂ）は（ａ）に示すＢ部分の部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１１】
［第１実施形態］
図１に示す第１実施形態のプラズマ加工装置１００は、レンズや凸ミラー等の光学素子となる光学ガラス（例えば石英）からなる被加工物Ｗの表面をプラズマ（プラズマジェット）Ｐにより加工するものである。プラズマ加工装置１００は、噴出装置としてのプラズマガン（プラズマジェットガン）４と、被加工物Ｗを固定するホルダー２と、被加工物Ｗに対してプラズマガン４を移動させる移動機構８とを備える。移動機構８は、プラズマガン４を垂直方向及び水平方向に移動させるＸＺ方向制御ステージ６と、プラズマガン４を水平方向に移動させるＹ方向制御ステージ７と、プラズマガン４の２軸の傾きを制御する傾き制御ステージ５と、を有している。これらステージ５，６，７により、プラズマガン４は、被加工物Ｗ上を自在に移動可能となっている。また、ステージ５，６，７は、不図示の制御装置により、被加工物Ｗとの相対位置を正確に制御される。これらホルダー２、プラズマガン４及び移動機構８は、反応性ガスの漏洩を防止する密閉容器１０の中に設置されている。
【００１２】
プラズマガン４は、図２（ａ）を参照して説明すると、供給されるガスをマイクロ波でプラズマ化させてプラズマＰを噴出する噴出装置本体としてのガン本体３２を有している。このガン本体３２は、アルミニウム合金等の金属製であり、外形略円柱形状に形成されている。ガン本体３２の先端３２Ａには、被加工物ＷにプラズマＰを噴出する噴出口３２Ｂが形成されている。また、プラズマガン４は、ガン本体３２の外周に沿って設けられるガス管３３を有しており、ガス管３３のガス移動方向上流端及び下流端には、ニップル等の管接続部３３Ａ，３３Ｂが設けられている。
【００１３】
また、ガン本体３２には、プラズマ生成用ガス（例えば、アルゴン）を内部に導入するためのニップル等の管接続部３２Ｄ、及び使用ガスとしての反応性ガス（例えば、ＳＦ６）を内部に導入するためのニップル等の管接続部３２Ｅが設けられている。管接続部３２Ｄ，３２Ｅは、ガン本体３２の基端３２Ｃの近傍に形成されており、ガン本体３２の基端３２Ｃには、同軸ケーブル２０が接続されている。
【００１４】
このガン本体３２の管接続部３２Ｄには、可撓性を有するフレキシブルチューブである樹脂チューブ１７を介してプラズマ発生用ガスの供給ボンベ１１が接続されている。プラズマ発生用ガスは、マスフローコントローラ１４により流量が制御されて樹脂チューブ１７を通じてガン本体３２に供給される。
【００１５】
また、ガス管３３のガス移動方向上流端の管接続部３３Ａには、可撓性を有するフレキシブルチューブである樹脂チューブ１８を介して使用ガスとしての反応性ガスの供給ボンベ１２が接続されている。さらに、ガス管３３のガス移動方向下流端の管接続部３３Ｂとガン本体３２の管接続部３２Ｅとは、配管３５で接続されており、これら樹脂チューブ１８、ガス管３３及び配管３５で、反応性ガスをガン本体３２に供給するガス供給経路４０が構成されている。つまり、ガス供給経路４０の一部がガス管３３で構成されている。反応性ガスは、マスフローコントローラ１５により流量が制御されてガス供給経路４０を通じてガン本体３２に供給される。
【００１６】
マイクロ波発振器１９より出力されたマイクロ波は同軸ケーブル２０を通じてプラズマガン４に供給される。樹脂チューブ１７を通じて供給されたプラズマ発生用ガス及びガス供給経路４０を通じて供給された反応性ガスは、同軸ケーブル２０により供給されたマイクロ波によりプラズマ化される。そして、ガン本体３２の噴出口３２Ｂからは生成されたプラズマＰが噴射される。なお、２５は圧力調節弁で密閉容器１０内の圧力を１０ｋＰａに調節している。２１は排気用配管であり、真空ポンプ２２に接続され、排気配管２３により、不図示の除害装置へと接続されている。
【００１７】
ここで、ガン本体３２は、プラズマＰにて被加工物Ｗを加工する際に、ガン本体３２の内部に発生するプラズマの熱によって温度が上昇し、特に、噴出口近傍である先端３２Ａ近傍が加熱される。また、使用ガスである反応性ガスは、ガン本体３２に沿って設けられたガス管３３を通過することで、ガン本体３２の熱を奪いながら移動することとなるが、冷却効果は小さい。そこで、樹脂チューブ１８には、使用ガスとは異なるガス種からなる冷却ガス（例えば、ヘリウム又は水素等）の供給ボンベ１３が合流接続されている。これにより、樹脂チューブ１８には反応性ガスと冷却ガスとの混合ガスが導入され、ガス管３３には、樹脂チューブ１８を通じて混合ガスが導かれる。この混合ガス中の冷却ガスの流量は、反応性ガスの流量よりも大きく設定されている。これにより、冷却効果を向上させている。
【００１８】
ガス管３３は、図２（ｂ）に示すように、一部が気体分離膜３８で形成されている。具体的には、ガス管３３は、ガン本体３２の外周に形成した溝３７と、この溝３７を覆って蓋をする気体分離膜３８とで構成されている。気体分離膜３８は、例えば宇部興産株式会社製の芳香族ポリイミドであり、使用ガスである反応性ガス（例えばＳＦ６）は透過させずに冷却ガス（例えばヘリウム又は水素）は透過させる素材でできている。つまり、気体分離膜３８は、分子（原子）の小さい冷却ガスは透過するが、冷却ガスよりも大きい分子（原子）の反応性ガスは透過しない膜で形成されている。この気体分離膜３８は、ガン本体３２に接着剤等で固定されている。
【００１９】
ガン本体３２の溝３７は、断面略Ｕ字形状に設定されている。また、ガン本体３２の溝３７は、噴出口近傍であるガン本体３２の先端３２Ａ近傍から基端３２Ｃに向かって螺旋状に延びて形成されている。つまり、噴出口近傍からプラズマ噴出方向と反対方向に延びて形成されている。溝３７と気体分離膜３８とで囲まれて形成される断面積、つまり、ガス管３３の断面積は、樹脂チューブ１８と同程度に設定されており、混合ガスがスムーズにガス管３３に導入されるようになっている。また、溝３７の間隔は、溝３７の幅よりも短く、且つ、気体分離膜３８を貼り付け可能な程度の幅に設定されている。これにより、ガン本体３２に冷却ガスが接触する接触面積を大きくすることができ、より冷却効果が高められている。以上、溝３７と気体分離膜３８とからなる１本のガス管３３を有してガン本体３２を冷却ガスで冷却する冷却構造５０が形成されている。
【００２０】
ガス管３３の下流側に配置されている配管３５の内部の途中には、配管３５の内径よりも径が絞られたオリフィス３６が設けられており、ガスが配管３５を流れるときの抵抗となり、その上流側にあるガス管３３でのガスの圧力を高めている。また、気体分離膜３８の外側には、多数の孔が形成された補強板３９が設けられている。この補強板３９により、ガス管３３の内部の圧力が高圧となっても、気体分離膜３８がガン本体３２から剥離するのを抑制することができる。この補強板３９は、外形略円柱状に形成されるガン本体３２の外径よりも僅かに大きい内径の略円筒状に形成されており、気体分離膜３８をガン本体３２に押し付けている。したがって、気体分離膜３８の径方向への剥離を全周に亘って抑制している。
【００２１】
以上の構成により、ガス管３３に導かれた混合ガスは、ガス管３３に沿って移動するので、単に冷却ガスをガン本体に吹き付ける場合よりも、より確実に冷却ガスを加熱される部分に導くことができ、ガン本体３２を効率よく冷却することができる。そして、混合ガスのうち、冷却ガスは、ガス管３３を構成する溝３７を通過することでガン本体３２の熱を奪って（ガン本体３２と熱交換して）膨張し、この膨張により気体分離膜３８を透過してガス管３３の外部（図２（ａ）中矢印Ｇ方向）に放散される。このように、熱により昇温して膨張した冷却ガスは気体分離膜３８を透過してガス管３３の外部に放散されるので、熱を帯びた冷却ガスがガス管３３の内部に残留するのが抑制され、流速が低くても冷却ガスによる冷却効率を向上させることができる。
【００２２】
また、ガス管３３に導かれた混合ガスは、管接続部３３Ａから螺旋状の溝３７に沿ってプラズマ噴出方向と反対方向に移動することで、ガン本体３２において加熱される部分の略全体に亘って混合ガスが溝３７に沿って周回することとなる。したがって、冷却ガスによる冷却部分を大面積とすることができ、ガン本体３２のプラズマにより加熱される部分を集中的に冷却することができる。
【００２３】
そして、溝３７が螺旋状に形成されているので、ガス管３３の距離が長くなり、ガス管３３を通過する混合ガスのうちの冷却ガスのほとんどは、ガス管３３の内部に残留することなく気体分離膜３８を透過する。したがって、ガス管３３の下流端の管接続部３３Ｂを通過するガスは、反応性ガスが大部分を占め、冷却ガスはほとんど含まれていない。そして、反応性ガスは、気体分離膜３８を透過しないので、ガス管３３の外部に放出されることなく、ガス管３３を通じてガン本体３２に安定して供給される。また、配管３５に配設したオリフィス３６によりガス管３３の内部の圧力が高められているので、ガス管３３における冷却ガスの発散効率がさらに向上する。
【００２４】
このように、ガス管３３には、樹脂チューブ１８により冷却ガスと使用ガスである反応性ガスとの混合ガスが供給されるので、ガン本体３２には、プラズマ生成用ガス専用の樹脂チューブ１７と、混合ガス用の樹脂チューブ１８とを接続するだけでよい。したがって、冷却ガスのための専用の配管と、使用ガスのための専用の配管とを別個にガン本体３２に接続する必要がなくなり、配管の本数を減らすことができる。そして、プラズマガン４を移動機構８により大きく動かす場合であっても、配管の本数が減らされているので、プラズマガン４の動きの邪魔となるのを抑制することができる。そして、混合ガスが流れる樹脂チューブ１８が可撓性を有するフレキシブルチューブであるので、プラズマガン４の動きがスムーズとなる。
【００２５】
また、ガン本体３２に形成された溝３７を混合ガスが通過することで、ガン本体３２に冷却ガスが直接接触し、効果的にガン本体３２の熱を奪うことができる。また、溝３７を気体分離膜３８で覆うだけでガス管３３が構成されるので、配管構造も簡略化することができ、製造も容易である。
【００２６】
また、ガン本体３２に形成された溝３７が、噴出口３２Ｂの近傍からプラズマ噴出方向と反対方向に延びているので、高温となる噴出口３２Ｂの近傍が効果的に冷却される。また、ガス管３３は、基端３２Ｃに向かって延びているので、ガス管３３の下流端の管接続部３３Ｂがガン本体３２の管接続部３２Ｅに近づき、配管３５の長さを短くすることができる。また、冷却ガスと使用ガスとを混合した混合ガスをガス管３３に流すため、流量が大となり、冷却効果も高くなる。
【００２７】
以上の装置を用いて冷却ガスにヘリウム、プラズマ生成用ガスにアルゴン、反応性ガスにＳＦ６を使用して実験をした。そのとき、マイクロ波の出力を１００Ｗ、アルゴンの流量を３００ｓｃｃｍ、ＳＦ６の流量を３０ｓｃｃｍ、ヘリウムの流量を６００ｓｃｃｍとしてプラズマ加工を行ったところ、１０時間以上の長時間の安定加工が可能であった。また、冷却ガスに水素を使用した場合、マイクロ波の出力を１５０Ｗ、アルゴンの流量を３００ｓｃｃｍ、ＳＦ６の流量を３０ｓｃｃｍ、水素の流量を７００ｓｃｃｍとし、プラズマ加工を行ったところ、１０時間以上の長時間の安定加工が可能であった。
【００２８】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係るイオンビーム加工装置について説明する。なお、本第２実施形態において、上記第１実施形態と同一の構成については、同一符号を付して説明を省略する。図３に示すように、イオンビーム加工装置１００Ａは、被加工物Ｗの表面を引き出したイオンビームＩにより加工するものである。イオンビーム加工装置１００Ａは、噴出装置としてのイオンガン３０４を備えている。移動機構８は、イオンガン３０４を上記第１実施形態のプラズマガン４と同様に移動させるものである。そして、ホルダー２、イオンガン３０４及び移動機構８は、ターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）３２５により高真空に保つことができる真空容器３１０の中に設置されている。また、ＴＭＰ３２５には排気配管３２１が接続され真空ポンプ２２により背圧が排気されている。
【００２９】
イオンガン３０４は、図４（ａ）を参照して説明すると、供給されるガスをマイクロ波でプラズマ化させ、プラズマ中の正イオンを引き出してイオンビームＩを噴出する噴出装置本体としてのガン本体３３２を有している。ガン本体３３２は、アルミニウム合金等の金属製であり、外形略円柱形状に形成されている。ガン本体３３２の先端３３２Ａには、プラズマ中から引き出されたイオンビームＩを噴出する噴出口３３２Ｂが形成されている。また、イオンガン３０４は、ガン本体３３２の外周に沿って設けられるガス管３３３を有しており、ガス管３３３のガス移動方向上流端及び下流端には、ニップル等の管接続部３３３Ａ，３３３Ｂが設けられている。
【００３０】
また、ガン本体３３２には、使用ガスとしてのプラズマ生成用ガス（例えば、アルゴン）を内部に導入するためのニップル等の管接続部３３２Ｄが設けられている。管接続部３２Ｄは、ガン本体３３２の基端３３２Ｃの近傍に形成されており、ガン本体３３２の基端３３２Ｃには、同軸ケーブル２０が接続されている。
【００３１】
ガス管３３３のガス移動方向上流端の管接続部３３３Ａには、可撓性を有するフレキシブルチューブである樹脂チューブ３１８を介して使用ガスとしてのプラズマ生成用ガスの供給ボンベ３１１が接続されている。さらに、ガス管３３３のガス移動方向下流端の管接続部３３３Ｂとガン本体３３２の管接続部３３２Ｄとは、配管３３５で接続されている。これら樹脂チューブ３１８、ガス管３３３及び配管３３５で、使用ガスとしてのプラズマ生成用ガスをガン本体３３２に供給するガス供給経路３４０が形成されている。プラズマ生成用ガスは、マスフローコントローラ３１４により流量が制御されてガス供給経路３４０を通じてガン本体３３２に供給される。
【００３２】
マイクロ波発振器１９より出力されたマイクロ波は同軸ケーブル２０を通じてイオンガン３０４に供給される。ガス供給経路３４０を通じて供給されたプラズマ生成用ガスは、同軸ケーブル２０により供給されたマイクロ波によりプラズマ化される。イオンガン３０４の不図示の電極には、高圧電線３１６で高圧電源３１３に接続され、生成したプラズマ中の正イオンを引き出す加速電圧が印加される。そして、ガン本体３３２の噴出口３３２Ｂからは、生成されたプラズマのうち、不図示の電極により加速された正イオンからなるイオンビームＩが引き出されて噴射される。
【００３３】
ここで、ガン本体３３２は、イオンビームＩにて被加工物Ｗを加工する際に、ガン本体３３２の内部に発生するプラズマの熱によって温度が上昇し、特に、噴出口近傍である先端３３２Ａ近傍が加熱される。また、使用ガスであるプラズマ生成用ガスは、ガン本体３３２に沿って設けられたガス管３３３を通過することで、ガン本体３３２の熱を奪いながら移動することとなるが、冷却効果は小さい。そこで、樹脂チューブ３１８には、使用ガスとは異なるガス種からなる冷却ガス（例えば、ヘリウム又は水素等）の供給ボンベ３１２が合流接続されている。これにより、樹脂チューブ３１８にはプラズマ生成用ガスと冷却ガスとの混合ガスが導入され、ガス管３３３には、樹脂チューブ３１８を通じて混合ガスが導かれる。この混合ガス中の冷却ガスの流量は、プラズマ生成用ガスの流量よりも大きく設定されている。これにより、冷却効果を向上させている。
【００３４】
ガス管３３３は、図４（ｂ）に示すように、一部が気体分離膜３３８で形成されている。具体的には、ガス管３３３は、ガン本体３３２の外周に形成した溝３３７と、この溝３３７を覆って蓋をする気体分離膜３３８とで構成されている。気体分離膜３３８は、例えば宇部興産株式会社製の芳香族ポリイミドであり、使用ガスであるプラズマ生成用ガス（例えばアルゴン）は透過させずに冷却ガス（例えばヘリウム又は水素）は透過させる素材でできている。つまり、気体分離膜３３８は、分子（原子）の小さい冷却ガスは透過するが、冷却ガスよりも大きい分子（原子）のプラズマ生成用ガスは透過しない膜で形成されている。この気体分離膜３３８は、ガン本体３３２に接着剤等で固定されている。
【００３５】
ガン本体３３２の溝３３７は、断面略Ｕ字形状に設定されている。また、ガン本体３３２の溝３３７は、噴出口近傍であるガン本体３３２の先端３３２Ａ近傍から基端３３２Ｃに向かって螺旋状に延びて形成されている。つまり、噴出口近傍からプラズマ噴出方向と反対方向に延びて形成されている。溝３３７と気体分離膜３３８とで囲まれて形成される断面積、つまり、ガス管３３３の断面積は、樹脂チューブ３１８と同程度に設定されており、混合ガスがスムーズにガス管３３３に導入されるようになっている。また、溝３３７の間隔は、溝３３７の幅よりも短く、且つ、気体分離膜３３８を貼り付け可能な程度の幅に設定されている。これにより、ガン本体３３２に冷却ガスが接触する接触面積を大きくすることができ、より冷却効果が高められている。以上、溝３３７と気体分離膜３３８とからなる１本のガス管３３３を有してガン本体３３２を冷却ガスで冷却する冷却構造３５０が形成されている。
【００３６】
ガス管３３３の下流側に配置されている配管３３５の内部の途中には、配管３３５の内径よりも径が絞られたオリフィス３３６が設けられており、ガスが配管３３５を流れるときの抵抗となり、その上流側にあるガス管３３３でのガスの圧力を高めている。また、気体分離膜３３８の外側には、多数の孔が形成された補強板３３９が設けられている。この補強板３３９により、ガス管３３３の内部の圧力が高圧となっても、気体分離膜３３８がガン本体３３２から剥離するのを抑制することができる。この補強板３３９は、外形略円柱状に形成されるガン本体３３２の外径よりも僅かに大きい内径の略円筒状に形成されており、気体分離膜３３８をガン本体３３２に押し付けている。したがって、気体分離膜３３８の径方向への剥離を全周に亘って抑制している。以上の構成により、本第２実施形態においても、ガン本体３３２を効率よく冷却することができ、配管の数を減らせる等、上記第１実施形態と同様の種々の作用効果を奏するものである。そして、この様な装置を用いて、マイクロ波の出力を１００Ｗ、アルゴンの流量を１ｓｃｃｍ、ヘリウムの流量を５００ｓｃｃｍとしてイオンビーム加工を行ったところ、１０時間以上の安定加工が可能であった。
【００３７】
なお、上記実施の形態に基づいて本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。上記第１実施形態ではプラズマ加工装置のプラズマガンのガン本体を、上記第２実施形態ではイオンビーム加工装置のイオンガンのガン本体を冷却する冷却構造について説明したが、これらに限定するものではない。本発明の冷却構造は、プラズマを発生させて噴出する種々の噴出装置本体に適用可能である。
【００３８】
また、上記第１実施形態では、使用ガスが反応性ガスであって、反応性ガスと冷却ガスとを混合させてガス管に導く場合について説明したが、これに限定するものではない。使用ガスがプラズマ生成用ガスであって、プラズマ生成用ガスと冷却ガスとを混合させてガス管に導く構成としてもよい。
【００３９】
また、上記第１及び第２実施形態では、冷却ガスがヘリウム又は水素について説明したが、ガスの種類をこれに限定するものではなく、種々のガスを使用することができる。つまり、ある程度の気体透過率が有り、使用ガスと透過率の差があるものであれば窒素や酸素や、さらに別の種類の冷却ガスであってもよい。
【００４０】
また、上記第１及び第２実施形態では、気体分離膜の例として、芳香族ポリイミドについて説明したが、ポリスルホン、ポリアミド、シリコーンゴムやフッ素系樹脂としてもよい。また、気体分離膜がパラジウム合金など無機系の材料であってもよい。つまり、冷却ガスの種類と使用ガスの種類により、適当なものを選べばよい。
【００４１】
上記第１及び第２実施形態では、ガス管が、溝と気体分離膜とで形成される場合について説明したが、ガス管が円筒管であり、円筒管をガン本体に接触して設け、円筒管の一部としてその外側を気体分離膜で形成してもよい。
【００４２】
また、溝の形状を、断面略Ｕ字形状としたが、これに限定するものではなく、断面略Ｖ字形状としてもよく、断面形状は任意に設定することができる。また、ガス管３３，３３３の内径も、樹脂チューブ１８，３１８の内径と同程度に設定したが、これに限定するものではなく、任意に設定することができる。
【符号の説明】
【００４３】
４  プラズマガン（噴出装置）
３２  ガン本体（噴出装置本体）
３３  ガス管
３８  気体分離膜
５０  冷却構造
３０４  イオンガン（噴出装置）
３３２  ガン本体（噴出装置本体）
３３３  ガス管
３３８  気体分離膜
３５０  冷却構造
【図１】
2011018528.tif 000003
【図２】
2011018528.tif 000004
【図３】
2011018528.tif 000005
【図４】
2011018528.tif 000006