(57)【要約】【課題】サンプルの状態やチャンバーの構造に限定されず、スターラを用いずにマイクロ波処理を均一に行うことができるマイクロ波処理装置および同軸アンテナを提供することを目的とする。【解決手段】同軸ケーブル２のアンテナ部分を囲うように形成され、半球の半分の形状に開口された反射板６を設けることで、マイクロ波の伝搬方向に反射板６の開口の方向に対する指向性を持たせる。そして、λ/4垂直接地アンテナに準じる同軸アンテナとする。指向性は、水平面内が反射板６の開口の方向にあり、垂直面内が反射板６の半球の半分の開口の形状で当該開口の方向にある。さらに、同軸ケーブル２の同軸心周りに当該反射板６を回転させる回転機構７を備えることで、サンプルｓの状態や加熱炉３の構造に限定されず、スターラを用いずにマイクロ波加熱を均一に行うことができる。【選択図】図１
2017224983.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波処理を行うマイクロ波処理装置であって、
中心導体およびそれを外部から囲む外部導体を有し、マイクロ波を伝搬させるための同軸ケーブルと、
当該外部導体に電気的に接続されたグランドプレーンと、
当該グランドプレーンを接地した状態で、当該同軸ケーブルから伝搬したマイクロ波によるマイクロ波処理を行うチャンバーと
を備えるとともに、
前記同軸ケーブルのアンテナ部分を囲うように形成され、少なくとも一部が開口された反射板と、
前記同軸ケーブルの同軸心周りに当該反射板を回転させる回転機構と
を備えることを特徴とするマイクロ波処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載のマイクロ波処理装置において、
前記同軸ケーブルのアンテナ部分を保護するレドームを備えることを特徴とするマイクロ波処理装置。
【請求項３】
請求項２に記載のマイクロ波処理装置において、
前記レドームの外周に前記反射板を設けることを特徴とするマイクロ波処理装置。
【請求項４】
請求項２に記載のマイクロ波処理装置において、
前記レドームの内周に前記反射板を設けることを特徴とするマイクロ波処理装置。
【請求項５】
請求項２に記載のマイクロ波処理装置において、
前記レドームは、内周レドームおよびそれを外周から囲む外周レドームからなり、
当該内周レドームの外周、かつ当該外周レドームの内周に前記反射板を設けることを特徴とするマイクロ波処理装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載のマイクロ波処理装置において、
前記回転機構による前記反射板の回転速度を制御する制御手段を備えることを特徴とするマイクロ波処理装置。
【請求項７】
請求項６に記載のマイクロ波処理装置において、
前記制御手段は前記反射板を一定速度で回転させるように制御し、前記反射板を一定速度で回転させながら前記マイクロ波処理を行うことを特徴とするマイクロ波処理装置。
【請求項８】
請求項６に記載のマイクロ波処理装置において、
前記制御手段は回転速度を可変制御しつつ前記反射板を回転させるように制御し、所定部分で前記反射板を所定の回転速度で回転させながら前記マイクロ波処理を行うとともに、当該所定部分以外で、（ａ）前記反射板を当該所定の回転速度よりも低速で回転させながら、あるいは（ｂ）一時的に停止させて前記マイクロ波処理を行うことを特徴とするマイクロ波処理装置。
【請求項９】
中心導体およびそれを外部から囲む外部導体を有し、マイクロ波を伝搬させるための同軸ケーブルと、
当該外部導体に電気的に接続されたグランドプレーンと
を備えるとともに、
前記同軸ケーブルのアンテナ部分を囲うように形成され、少なくとも一部が開口された反射板と、
前記同軸ケーブルの同軸心周りに当該反射板を回転させる回転機構と
を備えることを特徴とする同軸アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波処理を行うマイクロ波処理装置および同軸アンテナに係り、特に、マイクロ波の指向性を制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
以下、マイクロ波処理として、マイクロ波加熱を例に採って説明する。一般的に、マイクロ波加熱では、サンプルを設置した加熱炉（チャンバー）に、マグネトロンなどの発振器から発生するマイクロ波を導波管で給電し、サンプルにマイクロ波を印加することでサンプルを加熱する。
【０００３】
加熱の均一性が求められる場合、図１０に示すように、金属の羽根からなるスターラ(stirrer) 、すなわち撹拌器を用いてマイクロ波を拡散し、サンプルに印加されるマイクロ波の伝搬に変化を与えて、加熱の均一性を確保する。なお、スターラは、金属の羽根を取り付けた軸が回転することで、マイクロ波を反射・散乱させるように構成されている。図１０中の符号Ｏは発振器(oscillator)であって、符号ｗｇは導波管(wave guide)であって、符号Ｃはチャンバー(chamber)であって、符号Ｓはスターラであって、符号ｓはサンプルであって、実線は導波管ｗｇから伝搬したチャンバーＣ内のマイクロ波であって、破線はスターラＳにより伝搬が変化したマイクロ波である。
【０００４】
ところで、通常の導波管は、円形または方形の断面を持つ金属製の中空導波管で構成されており、この中空導波管の中をマイクロ波が伝搬する。また、中空導波管の替わりに、中心導体およびそれを外部から囲む外部導体を有した同軸導波管をマイクロ波処理装置に用いた技術が本出願人から提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−０９８６２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、導波管の場合には、アルミニウム（Ａｌ）等の金属の筒で構成されているので、引き回しが容易でなく、発振器の設置場所に制限がある。また、導波管の種類に関係なく、サンプルの状態（形状や加熱物性（例えば誘電率や誘電正接））がマイクロ波の伝搬に変化を与えるので、サンプルの状態によっては十分な（処理による）均一性を確保することが困難なことがある。加熱炉などに代表されるチャンバーや、スターラサイズが大きい方がマイクロ波処理の特徴上、均一性を確保しやすい。すなわち、チャンバーやスターラのサイズが大きいと、それによって反射した様々なマイクロ波の合成（マルチモード）となるので、小型のときと比較すると相対的に均一性を確保しやすい。
【０００７】
そのため、小型のチャンバーでは均一性の確保がそもそも困難である場合が多い。その上、小型のチャンバーではスペース的にスターラや、サンプルを回転させるターンテーブルを設置しにくいこともあり、均一性を確保することがさらに困難となる。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、サンプルの状態やチャンバーの構造に限定されず、スターラを用いずにマイクロ波処理を均一に行うことができるマイクロ波処理装置および同軸アンテナを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、本発明に係るマイクロ波処理装置は、マイクロ波処理を行うマイクロ波処理装置であって、中心導体およびそれを外部から囲む外部導体を有し、マイクロ波を伝搬させるための同軸ケーブルと、当該外部導体に電気的に接続されたグランドプレーンと、当該グランドプレーンを接地した状態で、当該同軸ケーブルから伝搬したマイクロ波によるマイクロ波処理を行うチャンバーとを備えるとともに、前記同軸ケーブルのアンテナ部分を囲うように形成され、少なくとも一部が開口された反射板と、前記同軸ケーブルの同軸心周りに当該反射板を回転させる回転機構とを備えることを特徴とするものである。
【００１０】
［作用・効果］本発明に係るマイクロ波処理装置によれば、中心導体およびそれを外部から囲む外部導体を有した同軸ケーブルを導波管の替わりに用いることで、同軸ケーブルで引き回すことにより発振器の設置場所の自由度が高くなる。後述する反射板および回転機構がなければ、同軸ケーブルの外部導体に電気的に接続されたグランドプレーンおよび同軸ケーブルの外部導体がない中心導体からなるλ/4垂直接地アンテナとなる。なお、同軸ケーブルの外部導体は接地されているので、グランドプレーンを外部導体に電気的に接続することで、グランドプレーンは接地状態となる。
【００１１】
λ/4垂直接地アンテナの指向性は、水平面（同軸方向に直交する面）内が無指向性で（図３を参照）、垂直面（同軸方向に平行な面）内が半球方向に指向性を持つ（図４を参照）。すなわち、λ/4垂直接地アンテナをマイクロ波処理の給電機構に用いた場合、マイクロ波の伝搬は、グランドプレーンの上側（同軸ケーブル側とは逆側）の空間に無指向性で広がる。しかし、サンプルの形状や物性などのサンプルの状態や、チャンバーの構造によってサンプルにマイクロ波が均等に照射されない場合があり、サンプルの（処理による）均一性が得られないことが多い。
【００１２】
そこで、本発明では、同軸ケーブルのアンテナ部分を囲うように形成され、少なくとも一部が開口された反射板を設けることで、マイクロ波の伝搬方向に反射板の開口の方向に対する指向性を持たせる。そして、λ/4垂直接地アンテナに準じる同軸アンテナとする。指向性は、水平面内が反射板の開口の方向にあり、垂直面内が反射板の開口の形状で当該開口の方向にある。さらに、同軸ケーブルの同軸心周りに当該反射板を回転させる回転機構を備えることで、サンプルの状態やチャンバーの構造に限定されず、スターラを用いずにマイクロ波処理を均一に行うことができる。
【００１３】
上述した本発明に係るマイクロ波処理装置において、同軸ケーブルのアンテナ部分を保護するレドーム(radome)を備えるのが好ましい。レドームについては、マイクロ波等のような電波の透過率が高い誘電体として、例えばグラスファイバーやフッ素樹脂を使用する。もちろん、レドームを必ずしも備える必要はない。
【００１４】
レドームを備える場合には、以下の態様がある。レドームの外周に反射板を設ける態様（前者の態様）、逆にレドームの内周に反射板を設ける態様（後者の態様）である。後者の態様の場合、反射板の外周にレドームがあるので、レドーム外部から反射板へのパーティクルの侵入を防止することができる。さらに、前者の態様および後者の態様を組み合わせた態様として、レドームは、内周レドームおよびそれを外周から囲む外周レドームからなり、当該内周レドームの外周、かつ当該外周レドームの内周に反射板を設ける態様である。
【００１５】
上述した本発明に係るマイクロ波処理装置において、回転機構による反射板の回転速度を制御する制御手段を備える。制御手段は反射板を一定速度で回転させるように制御し、反射板を一定速度で回転させながらマイクロ波処理を行う場合や、制御手段は回転速度を可変制御しつつ反射板を回転させるように制御し、所定部分で反射板を所定の回転速度で回転させながらマイクロ波処理を行うとともに、当該所定部分以外で、（ａ）反射板を当該所定の回転速度よりも低速で回転させながら、あるいは（ｂ）一時的に停止させてマイクロ波処理を行う場合に有用である。
【００１６】
反射板を一定速度で回転させながらマイクロ波処理を行う場合、時間積分としてλ/4垂直接地アンテナに準ずる指向特性が得られるので、サンプルに対してマイクロ波処理を均一に行うことができる。一方、サンプルの状態やチャンバーの構造によってサンプルに対して（処理による）不均一が生じたとしても、不均一が生じた部分に開口が向けられるように、所定部分で反射板を所定の回転速度で回転させながらマイクロ波処理を行うとともに、当該所定部分以外で、（ａ）反射板を当該所定の回転速度よりも低速で回転させながら、あるいは（ｂ）一時的に停止させてマイクロ波処理を行う。それによって、不均一が生じた部分の方向に多くのマイクロ波を伝搬、ひいては照射させることができ、不均一が生じた部分に対してマイクロ波処理を選択的に行うことができる結果、サンプルに対してマイクロ波処理を均一に行うことができる。
【００１７】
また、本発明に係る同軸アンテナは、中心導体およびそれを外部から囲む外部導体を有し、マイクロ波を伝搬させるための同軸ケーブルと、当該外部導体に電気的に接続されたグランドプレーンとを備えるとともに、前記同軸ケーブルのアンテナ部分を囲うように形成され、少なくとも一部が開口された反射板と、前記同軸ケーブルの同軸心周りに当該反射板を回転させる回転機構とを備えることを特徴とするものである。
【００１８】
［作用・効果］本発明に係る同軸アンテナによれば、マイクロ波処理を行うチャンバーを備えていない点を除けば、上述した本発明に係るマイクロ波処理装置と同様である。すなわち、同軸ケーブルのアンテナ部分を囲うように形成され、少なくとも一部が開口された反射板を設けることで、マイクロ波の伝搬方向に反射板の開口の方向に対する指向性を持たせる。そして、λ/4垂直接地アンテナに準じる同軸アンテナとする。指向性は、水平面内が反射板の開口の方向にあり、垂直面内が反射板の開口の形状で当該開口の方向にある。さらに、同軸ケーブルの同軸心周りに当該反射板を回転させる回転機構を備えることで、サンプルの状態やチャンバーの構造に限定されず、スターラを用いずにマイクロ波処理を均一に行うことができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係るマイクロ波処理装置および同軸アンテナによれば、同軸ケーブルのアンテナ部分を囲うように形成され、少なくとも一部が開口された反射板を設けることで、マイクロ波の伝搬方向に反射板の開口の方向に対する指向性を持たせる。そして、λ/4垂直接地アンテナに準じる同軸アンテナとする。指向性は、水平面内が反射板の開口の方向にあり、垂直面内が反射板の開口の形状で当該開口の方向にある。さらに、同軸ケーブルの同軸心周りに当該反射板を回転させる回転機構を備えることで、サンプルの状態やチャンバーの構造に限定されず、スターラを用いずにマイクロ波処理を均一に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施例に係るマイクロ波加熱装置の概略図である。
【図２】図１の反射板の周辺部分を拡大した概略断面図である。
【図３】従来のλ/4垂直接地アンテナにおける水平面内の指向性を示した概略図である。
【図４】従来のλ/4垂直接地アンテナにおける垂直面内の指向性を示した概略図である。
【図５】実施例に係る指向性制御同軸アンテナにおける水平面内の指向性を示した概略図である。
【図６】実施例に係る指向性制御同軸アンテナにおける垂直面内の指向性を示した概略図である。
【図７】図２に領域を併記した概略図である。
【図８】（ａ）および（ｂ）は変形例に係る反射板の概略斜視図である。
【図９】（ａ）および（ｂ）は変形例に係るレドームおよび反射板の概略断面図である。
【図１０】従来のマイクロ波加熱装置の概略図である。
【実施例】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
図１は、実施例に係るマイクロ波加熱装置の概略図であり、図２は、図１の反射板の周辺部分を拡大した概略断面図である。本実施例では、マイクロ波処理として、マイクロ波加熱を例に採って説明するとともに、チャンバーとして加熱炉を例に採って説明する。
【００２２】
本実施例では、マイクロ波加熱装置は、図１に示すように発振器１と同軸ケーブル２と加熱炉３とを備えている。発振器１は、例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波を発振する。発振器１として、例えばマグネトロン(magnetron)や半導体発振器などを使用する。同軸ケーブル２は、図２に示すように中心導体２Ａおよびそれを外部から囲む外部導体２Ｂを有し、発振器１（図１を参照）からのマイクロ波を伝搬させる。加熱炉３は、後述するグランドプレーン４を接地した状態で、同軸ケーブル２から伝搬したマイクロ波によるマイクロ波加熱を行う。同軸ケーブル２は、本発明における同軸ケーブルに相当し、加熱炉３は、本発明におけるチャンバーに相当する。
【００２３】
本実施例では、図１に示すように加熱炉３の中央の底部に同軸ケーブル２を設置している。図１の加熱炉３は直方体であって、加熱炉３の中央に同軸ケーブル２を設置することで、少なくとも加熱炉３の構造に左右されずにマイクロ波加熱を均一に行うことができる。
【００２４】
この他に、マイクロ波加熱装置は、図１に示すようにグランドプレーン４（図２も参照）とレドーム５（図２も参照）と反射板６（図２も参照）と回転機構７とコントローラ８とを備えている。グランドプレーン４は、本発明におけるグランドプレーンに相当し、レドーム５は、本発明におけるレドームに相当し、反射板６は、本発明における反射板に相当し、回転機構７は、本発明における回転機構に相当し、コントローラ８は、本発明における制御手段に相当する。
【００２５】
グランドプレーン４は、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）などの金属で形成されており、図２に示すように外部導体２Ｂに電気的に接続されている。外部導体２Ｂは接地されているので、グランドプレーン４を外部導体２Ｂに電気的に接続することで、グランドプレーン４は接地状態となる。
【００２６】
レドーム５は、同軸ケーブル２のアンテナ部分を囲うように半球状に形成されており、このように形成することでレドーム５は同軸ケーブル２のアンテナ部分を保護する。レドーム５については、マイクロ波等のような電波の透過率が高い誘電体として、例えばグラスファイバーやフッ素樹脂を使用する。レドーム５は、充填されていてもよいし、中空状であってもよい。
【００２７】
反射板６は、同軸ケーブル２のアンテナ部分を囲うように形成され、少なくとも一部が開口されている。本実施例では、半球の半分（球を１／４）に分割した形状の反射板６を設けることで、反射板６がない部分が半球の半分（球を１／４）に分割した開口部分となる。なお、本実施例では、図１および図２に示すようにレドーム５の外周に反射板６を設けている。反射板６は、金属であれば特に限定されないが、加工しやすく耐熱性のある金属であるのが好ましい。例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）やアルミニウム（Ａｌ）や銅（Ｃｕ）などで反射板６を形成すればよい。
【００２８】
回転機構７は、同軸ケーブル２の同軸心周りに反射板６を回転させるように構成されている。本実施例では、回転機構７は、図２に示すようにモータ７１と回転軸７２とギア７３と外輪７４とベアリング７５と内輪７６とを備えて構成されている。ギア７３は、回転軸７２を介してモータ７１に取り付けられており、外輪７４のラックはギア７３に嵌合されている。また、内輪７６はグランドプレーン４に固定配置されており、ベアリング７５を介して外輪７４は内輪７６に支持されている。外輪７４には反射板６を取り付けており、回転軸７２を介してモータ７１を駆動させるとギア７３が回転する。ギア７３が回転することによって、外輪７４全体が同軸ケーブル２の同軸心周りに回転することで、外輪７３に取り付けられた反射板６も同軸ケーブル２の同軸心周りに回転する。回転機構については、図２に示す機構に限定されない。例えば反射板を磁性体で形成し、磁極を対向配置することで、磁気によって反射板を回転させるような非接触型の回転機構であってもよい。
【００２９】
コントローラ８は、回転機構７による反射板６の回転速度を制御する。コントローラ８は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）などで構成されている。本実施例では、反射板６を一定速度で回転させる制御、または下記のように回転速度を可変制御しつつ反射板６を回転させる制御を行う。回転速度を可変制御しつつ反射板６を回転させる制御を行う場合には、所定部分で反射板６を所定の回転速度で回転させながらマイクロ波処理を行うとともに、当該所定部分以外で、（ａ）反射板６を当該所定の回転速度よりも低速で回転させながら、あるいは（ｂ）一時的に停止させてマイクロ波処理を行う。これらの制御については、図７で詳しく後述する。
【００３０】
次に、各アンテナの指向性について、図３〜図６を参照して説明する。図３は、従来のλ/4垂直接地アンテナにおける水平面内の指向性を示した概略図であり、図４は、従来のλ/4垂直接地アンテナにおける垂直面内の指向性を示した概略図であり、図５は、実施例に係る指向性制御同軸アンテナにおける水平面内の指向性を示した概略図である。図３〜図６の軸は相対電界強度であり、符号Ｏはアンテナ中心である。
【００３１】
「課題を解決するための手段」の欄でも述べたように、従来のλ/4垂直接地アンテナの指向性は、図３および図４に示す通りである。図３に示すように水平面（同軸方向に直交する面）内が無指向性で、図４に示すように垂直面（同軸方向に平行な面）内が半球方向に指向性を持つ。
【００３２】
これに対して、本実施例の指向性制御同軸アンテナでは、球を１／４に分割した形状の反射板６（図１および図２を参照）を使用しているので、反射板がない場合と比べて、放射されるマイクロ波の単位面積当たりの電力が約２倍になる。電力は電界強度の２乗に比例するので、電力が２倍ならば電界強度は√２倍となって、相対電界強度が従来のλ/4垂直接地アンテナのときの約１．４倍（＝√２倍）となる。
【００３３】
本実施例の指向性制御同軸アンテナの指向性は、図５および図６に示す通りである。図５に示すように水平面（同軸方向に直交する面）内は反射板６（図１および図２を参照）の反対方向、すなわち開口方向に指向性を持ち、図６に示すように垂直面（同軸方向に平行な面）内が半球の半分、かつ反射板６の反対方向（開口方向）方向に指向性を持つ。
【００３４】
次に、本実施例のマイクロ波加熱方法について、上述した図１とともに、図７を参照して説明する。図７は、図２に領域を併記した概略図である。
【００３５】
図１に示すような形状のサンプルｓを加熱する場合、図１中の太枠の破線で囲まれた領域が加熱されにくい領域になる。よって、図１中の矢印に示す方向にマイクロ波を照射させる。そのために、図７に示すように、加熱されにくい領域（すなわち加熱の不均一が生じた部分）をＲＲとし、逆方向の領域をＲＬとする。加熱されにくい領域（加熱の不均一が生じた部分）ＲＲは図７の右側となり、逆方向の領域ＲＬは図７の左側となる。
【００３６】
加熱されにくい領域（加熱の不均一が生じた部分）ＲＲを所定部分と設定すると、所定部分（図７では右側のＲＲ）で反射板６を所定の回転速度（例えば１回転／秒）で回転させながらマイクロ波加熱を行うとともに、当該所定部分以外（図７では左側のＲＬ）で、（ａ）反射板６を当該所定の回転速度よりも低速で回転させながら、あるいは（ｂ）一時的に停止させてマイクロ波加熱を行う。つまり、反射板６が右側のＲＲに位置する際には反射板６を所定の回転速度で回転させながらマイクロ波加熱を行う。反射板６が左側のＲＬに位置する際には、（ａ）反射板６を当該所定の回転速度よりも低速で回転させながら、あるいは（ｂ）一時的に停止させてマイクロ波加熱を行う。このように、加熱されにくい領域に開口が向けられるようにマイクロ波加熱を行う。
【００３７】
なお、図１に示すような形状のサンプルｓでなく、加熱物性が均一で対称な形状のサンプルを加熱する場合で、かつ図１に示すような直方体の加熱炉３の中央に同軸ケーブル２を設置する場合には、サンプルの状態や加熱炉３のようなチャンバーの構造に左右されずにマイクロ波加熱を均一に行うことができる。ただし、上述したように小型のチャンバーではスペース的にスターラやターンテーブルを設置しにくいので、スターラやターンテーブルを用いずにマイクロ波加熱を確実に均一に行うために、反射板６を一定速度（例えば１回転／秒）で回転させながらマイクロ波加熱を行う。
【００３８】
ここでは、回転速度の例示として１回転／秒を挙げたが、この値に限定されない。マイクロ波の周波数、マイクロ波処理の対象となるサンプルの種類や形状、チャンバーの構造、目標温度などの処理条件に応じて、回転速度は所定の値に適宜設定される。また、グランドプレーン４（図１および図２を参照）やレドーム５（図１および図２を参照）や反射板６やアンテナ部分の設計寸法についても、上述した処理条件に応じて適宜設定される。なお、本実施例では、２．４５ＧＨｚのマイクロ波を用いているが、本実施例の同軸ケーブルはλ/4垂直接地アンテナに準じるので、実際にはアンテナ部分の長さはλ/4にならず、周囲の構造（例えば反射板）や処理条件に応じてアンテナ部分の長さは適宜設定されることに留意されたい。
【００３９】
本実施例に係るマイクロ波処理装置（本実施例ではマイクロ波加熱装置）によれば、中心導体２Ａおよびそれを外部から囲む外部導体２Ｂを有した同軸ケーブル２を導波管の替わりに用いることで、同軸ケーブル２で引き回すことにより発振器１の設置場所の自由度が高くなる。反射板６および回転機構７がなければ、同軸ケーブル２の外部導体２Ｂに電気的に接続されたグランドプレーン４および同軸ケーブル２の外部導体２Ｂがない中心導体２Ａからなるλ/4垂直接地アンテナとなる。なお、同軸ケーブル２の外部導体２Ｂは接地されているので、グランドプレーン４を外部導体２Ｂに電気的に接続することで、グランドプレーン４は接地状態となる。
【００４０】
λ/4垂直接地アンテナの指向性は、水平面（同軸方向に直交する面）内が無指向性で（図３を参照）、垂直面（同軸方向に平行な面）内が半球方向に指向性を持つ（図４を参照）。すなわち、λ/4垂直接地アンテナをマイクロ波処理の給電機構に用いた場合、マイクロ波の伝搬は、グランドプレーン４の上側（同軸ケーブル側とは逆側）の空間に無指向性で広がる。しかし、サンプルの形状や物性などのサンプルの状態や、チャンバー（本実施例では加熱炉３）の構造によってサンプルにマイクロ波が均等に照射されない場合があり、サンプルの（処理による）均一性が得られないことが多い。
【００４１】
そこで、本実施例では、同軸ケーブル２のアンテナ部分を囲うように形成され、少なくとも一部が開口（本実施例では半球の半分の形状に開口）された反射板６を設けることで、マイクロ波の伝搬方向に反射板６の開口（半球の半分の開口）の方向に対する指向性を持たせる。そして、λ/4垂直接地アンテナに準じる同軸アンテナとする。指向性は、水平面内が反射板６の開口（半球の半分の開口）の方向にあり、垂直面内が反射板６の開口の形状（半球の半分の形状）で当該開口の方向にある。さらに、同軸ケーブル２の同軸心周りに当該反射板６を回転させる回転機構７を備えることで、サンプルの状態やチャンバー（加熱炉３）の構造に限定されず、スターラを用いずにマイクロ波処理（マイクロ波加熱）を均一に行うことができる。
【００４２】
本実施例のように、同軸ケーブル２のアンテナ部分を保護するレドーム５を備えるのが好ましい。レドーム５については、上述したように、マイクロ波等のような電波の透過率が高い誘電体として、例えばグラスファイバーやフッ素樹脂を使用する。本実施例では、図１および図２に示すようにレドーム５の外周に反射板６を設けている。
【００４３】
本実施例では、回転機構７による反射板６の回転速度を制御する制御手段として、図１に示すようにコントローラ８をマイクロ波処理装置（マイクロ波加熱装置）は備えている。コントローラ８は反射板６を一定速度で回転させるように制御し、反射板６を一定速度で回転させながらマイクロ波処理（マイクロ波加熱）を行う場合や、コントローラ８は回転速度を可変制御しつつ反射板６を回転させるように制御し、所定部分（図７では右側のＲＲ）で反射板６を所定の回転速度で回転させながらマイクロ波処理（マイクロ波加熱）を行うとともに、当該所定部分以外（図７では左側のＲＬ）で、（ａ）反射板６を当該所定の回転速度よりも低速で回転させながら、あるいは（ｂ）一時的に停止させてマイクロ波処理（マイクロ波加熱）を行う場合に有用である。
【００４４】
反射板６を一定速度で回転させながらマイクロ波処理（マイクロ波加熱）を行う場合、時間積分としてλ/4垂直接地アンテナに準ずる指向特性が得られるので、サンプルに対してマイクロ波処理（マイクロ波加熱）を均一に行うことができる。一方、サンプルの状態やチャンバー（加熱炉３）の構造によってサンプルに対して（処理による）不均一が生じたとしても、不均一が生じた部分に開口が向けられるように、所定部分（図７では右側のＲＲ）で反射板６を所定の回転速度で回転させながらマイクロ波処理（マイクロ波加熱）を行うとともに、当該所定部分以外（図７では左側のＲＬ）で、（ａ）反射板６を当該所定の回転速度よりも低速で回転させながら、あるいは（ｂ）一時的に停止させてマイクロ波処理（マイクロ波加熱）を行う。それによって、不均一が生じた部分の方向に多くのマイクロ波を伝搬、ひいては照射させることができ、不均一が生じた部分に対してマイクロ波処理（マイクロ波加熱）を選択的に行うことができる結果、サンプルに対してマイクロ波処理（マイクロ波加熱）を均一に行うことができる。
【００４５】
また、本実施例に係る同軸アンテナは、上述した同軸ケーブル２やグランドプレーン４や反射板６や回転機構７が構成として含まれている。すなわち、本実施例に係る同軸アンテナによれば、マイクロ波処理（マイクロ波加熱）を行うチャンバー（加熱炉３）や、さらに本実施例では発振器１やコントローラ８を備えていない点を除けば、上述した本施例に係るマイクロ波処理装置（マイクロ波加熱装置）と同様である。すなわち、同軸ケーブル２のアンテナ部分を囲うように形成され、少なくとも一部が開口（本実施例では半球の半分の形状に開口）された反射板６を設けることで、マイクロ波の伝搬方向に反射板６の開口（半球の半分の開口）の方向に対する指向性を持たせる。そして、λ/4垂直接地アンテナに準じる同軸アンテナとする。指向性は、水平面内が反射板６の開口（半球の半分の開口）の方向にあり、垂直面内が反射板６の開口の形状（半球の半分の形状）で当該開口の方向にある。さらに、同軸ケーブル２の同軸心周りに当該反射板６を回転させる回転機構７を備えることで、サンプルの状態やチャンバー（加熱炉３）の構造に限定されず、スターラを用いずにマイクロ波処理（マイクロ波加熱）を均一に行うことができる。
【００４６】
本発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
【００４７】
（１）上述した実施例では、マイクロ波処理として、マイクロ波加熱を例に採って説明したが、局所的に行うマイクロ波処理であれば、マイクロ波加熱に限定されない。例えば、マイクロ波によるプラズマ処理（プラズマエッチングやプラズマアッシングなど）に適用してもよい。
【００４８】
（２）上述した実施例では、チャンバー（実施例では加熱炉３）の底部の中央に同軸ケーブル２を設置したが、同軸ケーブルの設置場所については、特に限定されない。例えば、チャンバーの天井部や側面に同軸ケーブルを設置してもよいし、チャンバーの中央以外に端部に同軸ケーブルを設置してもよい。また、設置される同軸ケーブルは必ずしも単数でなくてもよく、複数であってもよい。例えば、チャンバーの４隅に同軸ケーブルをそれぞれ設置してもよい。
【００４９】
（３）上述した実施例では、反射板は図１や図２に示す形状で、開口部分は図１や図２に示す半球の半分の形状であったが、形状（特に開口の形状）については、特に限定されない。例えば、図８（ａ）の斜視図に示すような開口６Ａであってもよいし、図８（ｂ）の斜視図に示すように開口６Ａを複数（図８（ｂ）では２つ）設けてもよい。また、開口の方向にマイクロ波を絞って照射させるように開口に筒状の絞りを設けてもよい。
【００５０】
（４）上述した実施例では、同軸ケーブルのアンテナ部分を保護するレドームを備えたが、レドームを必ずしも備える必要はない。また、図９（ａ）の断面図に示すようにレドーム５の内周に反射板６を設けてもよい。図９（ａ）の場合、反射板の外周にレドーム５があるので、レドーム外部から反射板へのパーティクルの侵入を防止することができる。さらに、実施例の構造および図９（ａ）の構造を組み合わせてもよい。すなわち、図９（ｂ）の断面図に示すように、レドームは、内周レドーム５ａおよびそれを外周から囲む外周レドーム５ｂからなり、当該内周レドーム５ａの外周、かつ当該外周レドーム５ｂの内周に反射板を設ける。なお、図９の構造におけるレドーム５は、実施例でも述べたように、充填されていてもよいし、中空状であってもよい。
【符号の説明】
【００５１】
２  …  同軸ケーブル
２Ａ  …  中心導体
２Ｂ  …  外部導体
３  …  加熱炉
４  …  グランドプレーン
５  …  レドーム
６  …  反射板
７  …  回転機構
８  …  コントローラ
【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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