(57)【要約】グローからアークへの遷移を抑制することによって、グロープラズマ放電を安定化するための本発明の方法および装置は、上面および下面ならびに貫通する多数の穴を有する有孔誘電体を含む。有孔誘電板はカソード上に配置される。各々の穴は、総電流密度がグロー・アーク遷移の閾値を超えて増加するのを防止する、別個の有効電流制限マイクロチャネルとして働く。これは、安定したグロー放電が広範囲の動作圧力（大気圧まで）に対し、かつ変動する強度のＤＣおよびＲＦ電界をはじめとする広範囲の電界で、維持されることを可能にする。
2006505913.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
グロープラズマ放電を発生させかつ維持するための装置であって、
対向して配置され、それらの間に空隙を有する一対の電極と、
前記電極の一方の上に配置され、前記空隙を部分的に占める、複数の凹部を有する誘電体と、
前記電極の間に発生する電界と、
を含む装置。
【請求項２】
前記誘電体が前記凹部の下端と底面との間に中実構成部材を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記電極の他方の上に第二誘電体が配置される、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記第二誘電体が複数の凹部を含む、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
グロープラズマ放電を発生させかつ維持するためのカソードであって、
電極と、
前記電極の上に配置される複数の凹部を持つ誘電体と、
前記誘電体を前記電極の上に保持するための手段と、
を含むカソード。
【請求項６】
前記誘電体が前記凹部の下端と底面との間に中実構成部材を含む、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
放電プラズマのグロー・アーク遷移を安定化させるための方法であって、
電極を対向して配置するステップと、
複数の凹部を有する誘電体を提供するステップと、
前記電極の一方を前記誘電体で覆うステップと、
を含む方法。 
【請求項８】
前記電極のうち他方を第二誘電体で覆って、両方の電極が覆われるようにするステップをさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記第二誘電体が複数の凹部を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記誘電体材料を前記電極の一つに保持するステップが、前記誘電体の上に保持用つばを配置するステップをさらに含む、請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
本願は、今は１９９９年２月１６日発行の米国特許第５，８７２，４２６号となっている１９９７年３月１８日出願の米国特許出願第０８／８２０，０１３号の一部継続出願である、今は        発行の米国特許第        号となっている、エリック・カンハート（Erich Kunhardt）およびカート・ベッカー（Kurt Becker）によって１９９９年１２月２７日に出願された「グリー放電におけるグロー・アーク遷移抑制の方法と装置（Method and Apparatus for Suppression of the Glow-to-Arc Transition in Glow Discharges）」と称する米国特許出願第０９／３８１，３２８号の一部継続出願である。
【０００２】
（政府の権利）
本発明は政府契約の下でなされたものであり、政府は本願発明に対し特定の権利を有する。
【０００３】
（技術分野）
本発明は、一般的にグロープラズマ放電を安定化させるための方法および装置に関し、さらに詳しくは、グロープラズマ放電を安定化させるための複数の凹部を持つ誘電体を有するカソード構成に関する。
【０００４】
（背景技術）
「プラズマ」は、イオン、電子、および中性種から成る、部分的にイオン化されたガスである。物質のこの状態は、一定またはパルスＤＣ電流、ＡＣ電流、または時間変動（例えばＲＦまたはマイクロ波）電磁界によって、生じる高温または強電界によって発生する。放電プラズマは、中性原子／分子を背景に自由電子が電界によって付勢されたときに発生する。これらの電子は電子−原子／分子衝突を引き起こし、それがエネルギを原子／原子に遷移させて、フォトン、メタステーブル、原子励起状態、フリーラジカル、分子フラグメント、単量体、電子、およびイオンを含み得る様々な種を形成する。前記中性ガスは部分的に（または完全に）イオン化された状態になり、電流を通すことが可能である。プラズマ種は化学的に活性であり、および／または材料の表面を物理的に改質することができ、したがって新しい化学的化合物の基礎として役立ち、既存の化合物を改質するために使用することができる。放電プラズマはまた有用量の光学放射を発生することもでき、したがって照明に使用することができる。そのようなプラズマにはさらに多くの他の用途がある。グロー放電およびアーク放電は、その中を電流が通過する通路によって維持されるので、電流維持プラズマとして知られる一種のプラズマである。そのようなプラズマは電流がその中を通過することだけで導電し、電荷担体へのエネルギ源が除去されると、導電性はすぐに消滅する。
【０００５】
放電および放電プラズマの様々な属性が、グロー放電の特性からアーク放電の特性に変化する、遷移点が存在する。アークとグローを区別する特性は高いガス温度および低いカソード降下電位であるが、高いガス温度が高いカソード降下を伴うことが可能であり、その逆も可能である。
【０００６】
グローからアークへの遷移は、一連の安定または準安定な状態を通過する。しかし、異常グローからアークへの最終段階は、それを安定化させるには直列抵抗の非常に大きい電位降下が要求されるので、不安定な変化である場合が非常に多い。直列抵抗が無い場合、どの中間段階でも平衡に達することなく、遷移が非常に急速に起こることがある。この遷移は、背景中性ガスの圧力が大気圧に向けて増大するにつれて、いっそう急速になる。
【０００７】
過去において、１ｋＨｚを超える電源周波数の使用、二つの金属電極の間の誘電体板（単数または複数）の挿入、およびヘリウム希釈ガスを使用することによるなど、様々な方法でグロープラズマ放電を安定化させるための努力がなされてきた。さらに、グロープラズマ放電を安定化させる他の試みとして、 下部電極上の絶縁板の配置、ブラシ型上部電極の使用、および金属上板とその底部の絶縁板とを組み合わせての使用が挙げられる。しかし、例えばヘリウムは高価であり、かつ電極および絶縁板の構造に基づく物理的限界があるので、これらの要件には特定の欠点がある。
【０００８】
この領域の過去の研究として、１９８９年に遡ると、カナザワ，エスら（Kanazawa, S., et al.）による「表面改質及び巻く形成の為の大気圧でのグロープラズマ処理（Glow Plasma Treatment at Atmospheric Pressure for Surface Modification and Film Deposition）」、物理研究における核計装及び方法（Nuclear Instruments and Methods in Physics Research）  （１９８９）  エルサビエル・サイエンス・パブリシャーズ，ビー・ブイ（Elsevier Science Publishers, B.V.）(ノースホーランド物理出版部門（North-Holland Physics Publishing Division）)と題する論文から始まる、オカザキ・サチコら（Okazaki, Satiko, et al.）による一連の論文がある。前記論文は希釈ガスとしてヘリウムを使用し、下部電極上の絶縁板を使用し、かつ３，０００Ｈｚで安定した放電を発生させるために上部電極用にブラシ型電極を使用して、電極四フッ化炭素（ＣＦ４）を含むガス中での処理によりグロープラズマを安定化させる、大気圧でのプラズマ処理について開示している。
【０００９】
ヨコヤマ，ティーら（Yokoyama, T., et al.）は、「大気圧グロープラズマ方法の改善及び有機膜の形成（The improvement of the atmospheric-pressure glow plasma method and the deposition of organic films）」、ジャーナル・オブ・フィジクス（Journal of Physics）（１９９０）  ＩＰＯパブシシング(IOP Publishing, Ltd.）で、中間板上部電極をその底部に設置された絶縁板の使用によって改善する、金属基板を処理するための改善された大気圧グロー放電プラズマ方法を開示している。
【００１０】
ヨコヤマ，ティー（Yokoyama, T., et al.）らは、「大気圧でのグロープラズマの安定化のメカニズム（The mechanism of stabilization of glow plasma at atmospheric pressure）」  ジャーナル・オブ・フィジクス（Journal of Physics）  （１９９０）  ＩＰＯパブシシング（ＩＯＰ  Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ，  Ｌｔｄ．）で、三つの条件、すなわち高周波源の使用、希釈用のヘリウムガスの使用、および電極間の誘電体板の挿入を制御することによる大気圧のグロー放電の安定化を開示している。
【００１１】
オカザキ・サチコら（Okazaki, Satiko, et al.）は、「５０Ｈｚ電源を使用した大気圧での空気、アルゴン、酸素及び窒素中での安定したグロー放電の状況（Appearance of stable glow discharge in air, argon, oxygen, and nitrogen at atmospheric pressure using a 50 Hz source）」、ジャーナル・オブ・フィジクス（Journal of Physics）（１９９３）  ＩＰＯパブシシング（IOP Publishing, Ltd.）で、金網電極の使用によりＫｅｋｅｚ曲線の早期段階に低い放電破壊電圧で放電を発生させることによってグロー放電を安定化させるための方法および装置を開示している。
【００１２】
コゴマ・マスヒロら（Kogoma, Masuhiro, et al.）は、「大気圧での均質グロー放電におけるオゾン生成効率の向上（Raising of ozone formation efficiency in a homogeneous glow discharge plasma at atmospheric pressure）」、ジャーナル・オブ・フィジクス（Journal of Physics）（１９９４）  ＩＰＯパブシシング（IOP Publishing,Ltd.）で、,従来のガス中のフィラメント状電流放電より空気中で約１０％、酸素中で最大１５％増大したオゾン効率を生成すべく、大気圧で均質なグロー放電を使用することによってオゾン生成の効率を増大するためのオゾン生成装置を開示している。この増大は、電子および分子間のより優れた衝突効率、および無音放電の放電フィラメントの場合より低い温度増加に起因すると開示している。
【００１３】
この領域の他の研究として、ガラスの流動内で効果的に冷却されるピン形電極であって、安定なグロー放電を促進するピン形電極を使用する、「ガス放電装置の為の放電電極（Discharge Electrode for a Gas Discharge Device）」と称するホーグ（Hoag）の米国特許第４，４９８，５５１号がある。
【００１４】
「定常状態のグロー放電プラズマ（Steady State, Glow Discharge Plasma）」と称するロスら（Roth, et al.）の１９９５年２月７日付けの米国特許第５，３８７，８４２号、および「ある大気中での均質グロー放電プラズマ（One Atmosphere, Uniform Glow Discharge Plasma）」と称するロスらの１９９５年５月９日付けの米国特許第５，４１４，３２４号は両方とも、最高５ｃｍまでの間隔を置いて配置され、１から１００Ｋｈｚで１から５ＫＶのＲＭＳ電位により付勢された、一対の絶縁金属板の間に発生する定常状態のグロー放電プラズマを開示している。電極間の空間はヘリウム、ネオン、アルゴン等のような希ガスによって占められ、それは空気を含むこともできる。グロー放電プラズマを発生させかつ維持するための無線周波増幅器手段は、インピーダンス整合回路網を含む。電界アークは電極間のプラズマの正イオンを捕獲するのには十分に高いが、ＲＦ電圧の半周期中にプラズマの電子をも捕獲するほどは高くない。
【００１５】
これらの従来の努力のいずれも、本発明の利点の全てを開示しておらず、従来技術は本発明の要素の全てを教示または示唆するものでもない。
【００１６】
（発明の目的と概要）
本発明の第一の目的は、グロー放電プラズマを安定化させるための方法および装置を提供することである。
【００１７】
本発明の別の目的は、グロー放電におけるグロー・アーク遷移を抑制するための方法および装置を提供することである。
【００１８】
本発明の追加の目的は、一定電界でグロー放電プラズマを安定化させるための方法および装置を提供することである。
【００１９】
本発明のさらなる追加的目的は、時間変動電界でグロー放電プラズマを安定化させるための方法および装置を提供することである。
【００２０】
本発明の別の目的は、グロー放電におけるカソード降下を安定化させるためのカソード構造を提供することである。
【００２１】
本発明の追加的目的は、広範囲の動作条件および幅広い範囲の動作圧力に対しグロー・アーク遷移を抑制するための方法および装置を提供することである。
【００２２】
本発明の目的は、広範囲の電界強度に対しグロー・アーク遷移を抑制するための方法を提供することでもある。
【００２３】
本発明の追加的目的は、材料のプラズマ処理の複雑さおよびコストを低減することである。
【００２４】
これらおよび他の目的は、グローからアークへの遷移を抑制することによって、グロープラズマ放電を安定化するための本発明の方法および装置によって達成される。上面および下面ならびにその中に部分的に延びる複数の凹部を有する誘電体が、カソード上に配置される。各々の穴は、総電流密度がグロー・アーク遷移の閾値を超えて増加するのを防止する、別個の有効電流制限マイクロチャネルとして働く。
【００２５】
（発明の詳細な説明）
本発明の他の重要な目的および特徴は、添付の図面を背景にして、以下の発明の詳細な説明を読んだときに、明らかになるであろう。
【００２６】
本発明は、カソード降下領域から発生するＤＣ、ＲＦ電界、パルスＤＣ、ＡＣ電流、またはいずれかの他のグロー放電におけるグロー・アーク遷移を抑制することによって、プラズマグロー放電を安定化させるための装置および方法を示唆する。図１を参照すると、広範囲の動作条件に対してカソード降下を安定化させかつグロー・アーク遷移を抑制する、新しいカソード構造が開発されたことが分かる。したがって、広範囲の動作圧力（大気圧まで）に対し、かつ広範囲の電界強度で、本発明のカソード構造により安定したグロー放電を維持することができる。
【００２７】
ＤＣ実施形態を示す図１を参照すると、一般的に１０で示された本発明のカソードは、上部電極４０に対面するように配置された有孔誘電体３０で覆われた、金属カソード２０（アルミニウム、ステンレス鋼等）を備える。有孔誘電体３０は、カソード２０の上に適合すると共に貫通するアパーチャ３６を有するつば３５によって、カソード２０上に保持することができ、あるいはカソード２０用のキャップまたは蓋の一部として形成することができ、あるいは当業界で周知のいずれかの他の方法でその上に配置し、その上の適当な位置に保持することができる。
【００２８】
重要なことは、有孔誘電体が、水晶、窒化ケイ素、炭化ケイ素等のような任意の所望の誘電体型の物質から、ガラスからでさえも形成することができることである。誘電体は、高温に耐えることのできる材料から形成することが好ましい。本質的に、有孔誘電体はミクロン寸法の穴の篩を構成する。穴の中心間距離は寸法と同レベルである。穴の寸法は、特定の用途にとって決定的に重要である。後述する試験では、穴間の中心間距離が１２ミクロンで１０ミクロンの穴を有する誘電体を使用した。穴の寸法は、穴の直径については５から２００μｍまで、穴の長さ（誘電体の厚さ）については１００μｍから２ｍｍまで変化することができる。重要なことは、誘電体の厚さに対する穴の直径対の比が重要な要素であり、用途に応じて制御することができるものであるということである。そのような割合の一例として１０対１、つまり穴の直径を誘電体の厚さの１０分の１とすることができる。
【００２９】
有孔誘電体は、レーザアブレーションによって作成することができる。ノートン・インターナショイナル（Norton International）製造の誘電体板用のブランクを使用することができ、希望するように機能させることができる（１０μｍの穴径および０．６ｍｍの穴長を有する誘電体）。穴径、穴長、穴密度、および材料は、特定の用途に対して本発明を最適化するために変更することができる。任意の炭化ケイ素ウェハをレーザアブレーションによって穿孔して、本発明に関連して使用するための有孔誘電体を形成することができる。
【００３０】
図２を参照すると、本発明のカソード構造と共に使用して安定なＤＣグロープラズマ放電を達成することのできる、後述する本発明の試験を実行するために用いられた回路が示されている。前記回路は、式（１）によって管理される。
【数１】
2006505913.tif 000003
【００３１】
このようにして、抵抗器Ｒの電圧Ｖおよび抵抗器Ｒ１の電流ｉを測定することにより、カソード１０における電圧および電流を算出することができる。
【００３２】
本発明は、動作範囲を制限する周知の不安定性を有するＤＣグロー放電が、大気圧を上限とするより高い圧力で動作することを可能にする。したがって、この安定化は、材料処理、汚染浄化、新規の照明装置、および放電増強燃焼の多方面にわたる適用を可能にする。
【００３３】
金属カソードを覆う有孔誘電体は、放電を多数の別個のマイクロチャネルに分裂させることによって、ＤＣ放電のカソード降下領域を安定化させる。有孔誘電体を構成する穴の各々は、別個の有効電流制限マイクロチャネルとして働く。各チャネルの壁効果および有限体積による粒子損失は、各チャネルの導電性に上限を設置し、したがってそれが支持できる電流密度に上限を設置する。これは電流密度がグロー・アーク遷移の閾値を超えて増加するのを防止する。
【００３４】
さらに、誘電体材料は、蒸着または誘電体をカソードに直接塗布する他のプロセスによって、適切な形状でカソード上に直接堆積することができることに留意すべきである。この方法により、カソード自体が有効電流制限装置になる。
【００３５】
本発明を例証するために、１０〜１００Ｔｏｒｒの間のアルゴン雰囲気中で平行な平板電極構成を使用して、原型ＤＣグロー放電装置をセットアップした。これらの圧力では、遷移が十分に遅いので、グロー・アーク遷移の相を容易に見ることができる。大気圧での遷移は非常に急速に発生し、観察することが難しい。しかし、本発明は大気圧を上限とする圧力で使用するように設計されていることを指摘しなければならない。標準金属（Ａｌ）カソードを使用して、多種多様な動作条件について電流電圧特性を記録した。測定された曲線は、安定なグロー放電の生成におけるガスの絶縁破壊に対応する周知の第一の遷移に続いて、グロー形態からフィラメント状の（高電流密度）チャネルを生成するアークへの遷移に特徴的な顕著な第二の遷移を示す。その後、従来のカソードを新しいカソード設計と置換し、同じ電流−電圧曲線を記録した。全ての曲線が、安定した高電流グローへの第一遷移のみを示した。以前に観察されたグロー・アーク遷移の兆候は、どの動作条件下でも見られなかった。放電の空間分布も拡散的であった。
【００３６】
ここで、図３を参照すると、４０Ｔｏｒｒのアルゴンの場合の印加電圧（ＶＧ）、グロー電圧（Ｖｇ）、およびアーク電圧（Ｖｄ）についての電圧対電流のグラフが示されている。図４は、２０Ｔｏｒｒのアルゴンの場合の印加電圧（ＶＧ）、グロー電圧（Ｖｇ）、およびアーク電圧（Ｖｄ）についての電圧対電流のグラフを示す。
【００３７】
図５ａおよび５ｂは、本発明の有孔誘電体がある場合とない場合の印加電圧およびグローアーク電圧のグラフである。これらの図は、グロープラズマ放電.の安定化を示す。第一段階Ａでは電流が無い。第二段階Ｂで電圧が印加されるが、電流はゼロのままである。第三段階Ｃで、グロー放電が達成される。図５ａに示すように、グローは急速にアークＤに移行するが、図５ｂでは、有孔誘電体がグロー・アーク遷移を抑制し、グロー放電を安定化させるので、アークが存在しない。
【００３８】
図６ａは、フィラメント状（高電流密度）チャネルを生成するアーク放電を示す写真である。図６ｂは、均質なグロー放電によって特徴付けられるグロー放電を示す写真である。
【００３９】
図７は、本発明のＲＦ放電実施形態の側面図であり、有孔誘電体が両電極の上に配置されている。見て分かるように、電極１２０および１４０は両方とも有孔誘電体１３０によって覆われている。電流はＲＦ電界で自ら反転するので、両方の電極が交互にカソードとして働くので、誘電体１３０を両方の電極１２０および１４０の上に配置されなければならない。この構造によって、より広い動作条件下でグロー放電を持続することができる。そのような構造の結果、周波数に依存せず、サイズに依存しない装置が得られる。
【００４０】
本発明の方法および装置を大気圧で大体積プラズマに適用することにより、燃料の燃焼中に放出されるエネルギを、燃料の発熱量より数倍高いレベルまで増大することとが可能である。かなりの体積にわたるエネルギの分布が要求され、小領域に集中させることができないので、この領域における過去の努力は失敗した。グロー・アーク遷移のため、非常に高エネルギレベルのアークが生成される傾向にあり、体積の残部は通常の燃焼レベルのままであった。グロー・アーク遷移を抑制し、プラズマグローを安定化させることにより、本発明の方法および装置は従来の試みの限界を克服し、結果的に燃焼プロセスが増強され、その結果として、従来達成することができたよりずっと高いエネルギ密度が得られる。
【００４１】
本発明の追加的用途は、グロー・アーク遷移の安定化の結果、高圧で大量の土壌および地下水汚染の浄化における製造作業から出る排ガスの成分のリアルタイム破壊を達成することができる、空気汚染浄化の分野で発生するかもしれない。グロー・アーク遷移を抑制し、グロー放電を安定化させることによって、本発明は大体積プラズマを生成して、汚染蒸気を低コストで高効率で破壊する。これまではパルスコロナ放電およびバリア放電によって破壊されてきたＮＯＸおよびＳＯＸのような燃焼副産物の破壊に関連する追加的用途があるかもしれない。
【００４２】
本発明はさらに、大気圧におけるリソグラフィシート表面のクリーニングに適用可能である。さらに、ポリマーフィルムを硬化するための大気圧での大面積表面クリーニングに効用があるかもしれない。大気圧で動作することができることによって、真空プロセスに要求される高い処理コストに対し、大きい利点が達成される。さらに、本発明は、直接金属イオンビーム加工に使用される、半導体、ガラス、およびポリマーの前処理に使用することができる。
【００４３】
さらに、大気圧グロー放電プラズマは、生物学的に汚染された表面を滅菌するために使用することができる。この領域における現行技術は高温、強力な化学薬品、および／または紫外線を利用して、汚染された物品を滅菌する。しかし、これらの手法では、プロセスが時間集約的であり、かつ潜在的に有害であり、結果的に潜在的に有害な副産物が生成されるので、問題がある。一気圧のグロー放電プラズマにさらされた材料は、一分足らずで生物学的汚染物質を滅菌することができることが実証されている。
【００４４】
図８に示す別の実施形態では、誘電体２３０はめくら穴２３１を含む。「めくら」が意味するものは、穴が誘電体を完全には貫通せず、誘電体内に部分的に延びているだけであることである。換言すると、誘電体２３０は、誘電体内に部分的に延びる複数の凹部２３１を含む。凹部は側壁２３２および底壁２３３によって画定される。開口部の底壁２３３と誘電体の底部２３４との間に、厚さｘを有する中実構成部品が画定される。重要なことは、交流が使用されるときに、この中実構成部品が、放電に利用可能なエネルギを調整するように働くことである。誘電体部分は装置に蓄積容量をもたらし、放電を緩和させて、特定の用途向けに調整することのできるグロープラズマを形成するように働く。誘電体２３０は、当業者で周知の任意の誘電体材料から作成することができる。凹部の大きさは極小（５μｍ程度）から大（数ｍｍ程度）まで変化させることができる。中実構成部品の厚さは、数μｍから数百μｍまでの範囲とすることができる。
【００４５】
本発明をこのように詳細に説明したが、上記の説明はその精神および範囲を限定することを意図したものではないことを理解されたい。特許証によって保護されることを希望するものを、添付の請求の範囲に記載する。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明のＤＣ実施形態のカソードを覆っている有孔誘電体の分解組立斜視図。
【図２】本発明で使用するための回路構造の略図である。
【図３】４０Ｔｏｒｒのアルゴン中での印加電圧、グロー電圧、およびアーク電圧についての電圧対電流のグラフである。
【図４】２０Ｔｏｒｒのアルゴン中での印加電圧、グロー電圧、およびアーク電圧についての電圧対電流のグラフである。
【図５】ａおよびｂは、本発明の有孔誘電体がある場合およびない場合の印加電圧、グロー電圧、およびアーク電圧のグラフである。
【図６ａ】アーク放電を示す写真である。
【図６ｂ】グロー放電を示す写真である。
【図７】有孔誘電体が両方の電極上に配置された、ＲＦ電界のための本発明の別の実施形態の側面図である。
【図８】めくら穴を持つ代替実施形態の誘電体の部分図である。
【図１】
2006505913.tif 000004
【図２】
2006505913.tif 000005
【図３】
2006505913.tif 000006
【図４】
2006505913.tif 000007
2006505913.tif 000008
2006505913.tif 000009
【図７】
2006505913.tif 000010
【図８】
2006505913.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成17年7月11日(2005.7.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
グロープラズマ放電を発生させかつ維持するための装置であって、
対向して配置され、それらの間に空隙を有する一対の電極と、
前記電極の一方の上に配置され、前記空隙を部分的に占める、複数の凹部を有する誘電体と、
前記電極の間に発生する電界と、
を含む装置。
【請求項２】
前記誘電体が前記凹部の下端と底面との間に中実構成部材を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記電極の他方の上に第二誘電体が配置される、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記第二誘電体が複数の凹部を含む、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
グロープラズマ放電を発生させかつ維持するためのカソードであって、
電極と、
前記電極の上に配置される複数の凹部を持つ誘電体と、
前記誘電体を前記電極の上に保持するための手段と、
を含むカソード。
【請求項６】
前記誘電体が前記凹部の下端と底面との間に中実構成部材を含む、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
放電プラズマのグロー・アーク遷移を安定化させるための方法であって、
電極を対向して配置するステップと、
複数の凹部を有する誘電体を提供するステップと、
前記電極の一方を前記誘電体で覆うステップと、
を含む方法。 
【請求項８】
前記電極のうち他方を第二誘電体で覆って、両方の電極が覆われるようにするステップをさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記第二誘電体が複数の凹部を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記誘電体材料を前記電極の一つに保持するステップが、前記誘電体の上に保持用つばを配置するステップをさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
グロープラズマ放電を大気圧で発生させかつ維持するための装置であって、
対向して配置され、それらの間に空隙を有する一対の電極と、
底面と前記電極のうちの一つの上に配置される複数の凹部とを有する誘電体層であって、前記凹部の各々が底壁および側壁によって画定され、前記グロープラズマ放電に利用可能なエネルギを調整するために、前記複数の凹部の各々の底壁と前記誘電体層の底面との間に数ミクロン程度の厚さを有する誘電体層と、
前記電極の間に発生する電界と、
を含む装置。
【請求項１２】
前記複数の凹部の各々がミクロン寸法である、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
電流密度がグロー・アーク遷移閾値を超えて増加するのを前記複数の凹部の各々が制限する、請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
前記電極のうち他の一つの上に配置された第二誘電体層をさらに含む、請求項１１に記載の装置。
【請求項１５】
前記第二誘電体層が複数の凹部を含み、前記複数の凹部が底壁および側壁によって画定され、前記第二誘電体層が、前記グロープラズマ放電に利用可能なエネルギを調整するために、前記複数の凹部の各々の底壁と前記第二誘電体層の底面との間に数ミクロン程度の厚さを有する、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記第二誘電体層の複数の凹部の各々がミクロン寸法である、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
電流密度がグロー・アーク遷移閾値を超えて増加するのを前記第二誘電体層の複数の凹部の各々が制限する、前記請求項１５に記載の装置。
【請求項１８】
前記誘電体層を前記電極の一つの保持するための保持用つばをさらに含む、請求項１１に記載の装置。
【請求項１９】
放電プラズマのグロー・アーク遷移を大気圧で安定させるための方法において、
電極を対向して配置するステップと、
複数の凹部を有する誘電体であって、前記凹部の各々が底壁および側壁によって画定され、前記グロープラズマ放電に利用可能なエネルギを調整するために、前記複数の凹部の各々の底壁と前記誘電体層の底面との間に数ミクロン程度の厚さを有する誘電体層を提供するステップと、
前記電極のうちの一つを前記誘電体で覆うステップと、
前記電極の間に電界を発生するステップと、
を含む方法。
【請求項２０】
前記誘電体を提供する前記ステップが、ミクロン寸法の複数の凹部を有する誘電体を提供することを含む、請求項１９に記載の方法。
【手続補正書】
【提出日】平成17年7月12日(2005.7.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
グロープラズマ放電を発生させかつ維持するための装置であって、
対向して配置され、それらの間に空隙を有する一対の電極と、
前記電極の一方の上に配置され、前記空隙を部分的に占める、複数の凹部を有する誘電体と、
前記電極の間に発生する電界と、
を含む装置。
【請求項２】
前記誘電体が前記凹部の下端と底面との間に中実構成部材を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記電極の他方の上に第二誘電体が配置される、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記第二誘電体が複数の凹部を含む、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
グロープラズマ放電を発生させかつ維持するためのカソードであって、
電極と、
前記電極の上に配置される複数の凹部を持つ誘電体と、
前記誘電体を前記電極の上に保持するための手段と、
を含むカソード。
【請求項６】
前記誘電体が前記凹部の下端と底面との間に中実構成部材を含む、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
放電プラズマのグロー・アーク遷移を安定化させるための方法であって、
電極を対向して配置するステップと、
複数の凹部を有する誘電体を提供するステップと、
前記電極の一方を前記誘電体で覆うステップと、
を含む方法。 
【請求項８】
前記電極のうち他方を第二誘電体で覆って、両方の電極が覆われるようにするステップをさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記第二誘電体が複数の凹部を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記誘電体材料を前記電極の一つに保持するステップが、前記誘電体の上に保持用つばを配置するステップをさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
グロープラズマ放電を大気圧で発生させかつ維持するための装置であって、
対向して配置され、それらの間に空隙を有する一対の電極と、
底面と前記電極のうちの一つの上に配置される複数の凹部とを有する誘電体層であって、前記凹部の各々が底壁および側壁によって画定され、前記グロープラズマ放電に利用可能なエネルギを調整するために、前記複数の凹部の各々の底壁と前記誘電体層の底面との間に数ミクロン程度の厚さを有する誘電体層と、
前記電極の間に発生する電界と、
を含む装置。
【請求項１２】
前記複数の凹部の各々がミクロン寸法である、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
グロープラズマ放電を発生させかつ維持するための装置であって、
対向して配置され、それらの間に空隙を有する一対の電極と、
前記電極のうちの一つの上に配置される複数の凹部を有する誘電体層であって、前記凹部の各々が底壁と側壁と前記誘電体層の厚さより小さい深さとを有して成る誘電体層と、
前記電極の間に発生する電界と、
を含む装置。
【請求項１４】
電流密度がグロー・アーク遷移閾値を超えて増加するのを前記複数の凹部の各々が制限する、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記電極のうち他の一つの上に配置された第二誘電体層をさらに含む、請求項１３に記載の装置。
【請求項１６】
前記第二誘電体層が複数の凹部を含み、前記凹部の各々が底壁と側壁と前記第二誘電体の厚さより小さい深さを有する、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
電流密度がグロー・アーク遷移閾値を超えて増加するのを前記複数の凹部の各々が制限する、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
グロープラズマ放電を発生させかつ維持するための装置であって、
対向して配置され、それらの間に空隙を有する一対の電極と、
前記電極のうちの一つの上に配置される複数の凹部を有し、前記空間を部分的に占める誘電体であって、前記凹部の下端と底面との間に中実構成部材を含む誘電体と、
複数の凹部を有し、前記電極のうち他の一つの上に配置される第二誘電体と、
前記電極の間に発生する電界と、
を含む装置。
【請求項１９】
前記第二誘電体が前記凹部の下端と底面との間に第二中実構成部材を含む、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記電極のうちの一つに前記誘電体を保持するための保持用つばをさらに含む、請求項１８に記載の装置。
【請求項２１】
前記電極のうち他の一つに前記第二誘電体を保持するための第二保持用つばをさらに含む、請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
放電プラズマのグロー・アーク遷移を安定化させるための方法であって、
電極を対向して配置するステップと、
複数の凹部を有する誘電体を提供するステップと、
前記電極のうちの一つを前記誘電体で覆うステップと、
前記電極のうち他の一つを複数の凹部を有する第二誘電体で覆うステップと、
を含む方法。 
【請求項２３】
前記誘電体を提供するステップが、前記凹部の下端と底面との間に中実構成部材を有する誘電体を提供することを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記電極のうち他の一つを覆うステップが、前記凹部の下端と底面との間に中実構成部材を有する第二誘電体で前記電極のうち他の一つを覆うことを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
第一保持用つばで前記電極のうちの一つに前記誘電体を保持することをさらに含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２６】
第二保持用つばで前記第二誘電体を前記電極のうち他の一つに保持することをさらに含む、前記請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
グロープラズマ放電を発生させかつ維持するための装置であって、
対向して配置され、それらの間に空間を有する一対の電極と、
前記電極のうちの一つの上に配置される複数の凹部を有し、電流密度がグロー・アーク遷移閾値を越えて増加するのを制限するために前記空間を部分的に占める誘電体であって、前記凹部の下端と底面との間に中実構成部材を含む誘電体と、
複数の凹部を有し、前記電極のうち他の一つの上に配置される第二誘電体と、
前記電極の間に発生する電界と、
を含む装置。
【請求項２８】
前記第二誘電体が前記凹部の下端と底面との間に第二中実構成部材を含む、請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
前記誘電体を前記電極のうちの一つに保持するための保持用つばをさらに含む、請求項２８に記載の装置。
【請求項３０】
前記第二誘電体を前記電極のうち他の一つに保持するための第二保持用つばをさらに含む、請求項２９に記載の装置。
【請求項３１】
電流密度がグロー・アーク遷移閾値を超えて増加するのを前記第二誘電体を制限する、請求項２７に記載の装置。
【請求項３２】
放電プラズマのグロー・アーク遷移を安定化させるための方法であって、
電極を対向して配置するステップと、
電流密度がグロー・アーク遷移閾値を超えて増加するのを制限するために前記電極の上に配置される複数の凹部を有する誘電体を提供するステップと、
前記電極のうちの一つを前記誘電体で覆うステップと、
前記電極のうち他の一つを複数の凹部を有する第二誘電体で覆うステップと、
を含む方法。
【請求項３３】
前記誘電体を提供するステップが、前記凹部の下端と底面との間に中実構成部材を有する誘電体を提供することを含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記電極のうち他の一つを覆うステップが、前記凹部の下端と底面との間に中実構成部材を有する第二誘電体で前記電極のうち他の一つを覆うことを含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３５】
第一保持用つばで前記誘電体を前記電極のうちの一つに保持することをさらに含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３６】
第二保持用つばで前記第二誘電体を前記電極のうち他の一つに保持することをさらに含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記電極のうち他の一つを覆うステップが、電流密度がグロー・アーク遷移閾値を超えて増大するのを制限するために複数の凹部を含む第二誘電体で、前記電極のうち他の一つを覆うことを含む、求項３２に記載の方法。
【国際調査報告】
2006505913.tif 000012