(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気圧近傍の反応空間にガスを供給するとともに高周波電圧を印加してプラズマを発生させるプラズマ発生工程と、
プラズマ発生位置の近傍に配置されたノイズ消去アンテナに、前記高周波電圧と同じ周波数で所定の位相差と所定の振幅を有する高周波電圧を供給してノイズ消去電波を発生するノイズ消去電波発生工程とを有し、
前記所定の位相差及び所定の振幅を、プラズマ発生位置の近傍で計測したノイズが最小若しくはその近傍になるように予め設定する
ことを特徴とする大気圧プラズマ発生方法。
【請求項２】
前記所定の位相差及び所定の振幅は、プラズマの点灯時と消灯時で変更することを特徴とする請求項１記載の大気圧プラズマ発生方法。
【請求項３】
大気圧近傍の反応空間にガスを供給するとともに高周波電圧を印加してプラズマを発生させるプラズマ発生工程と、
プラズマ発生位置の近傍に配置されたノイズ消去アンテナに、前記高周波電圧と同じ周波数で所定の位相差と所定の振幅を有する高周波電圧を供給してノイズ消去電波を発生するノイズ消去電波発生工程とを有し、
前記所定の位相差及び所定の振幅を、プラズマ発生位置の近傍で計測したノイズが最小若しくはその近傍になるように制御する
ことを特徴とする大気圧プラズマ発生方法。
【請求項４】
高周波電圧は、ＲＦ周波数帯、ＶＨＦ周波数帯、又はマイクロ波周波数帯であることを特徴とする請求項１又は３記載の大気圧プラズマ発生方法。
【請求項５】
大気圧近傍の反応空間と前記反応空間の近傍に配設されたアンテナ又は電極とを有するプラズマヘッドと、
前記反応空間にガスを供給するガス供給部と、
前記アンテナ又は電極に高周波電圧を印加する高周波発生部と、
前記高周波発生部と前記アンテナ又は電極との間に配置され、前記アンテナ又は電極からの反射電力を調整する整合回路と、
プラズマヘッド内又は外部の近傍に配置されたノイズ消去アンテナと、
前記高周波電圧と同周波数でかつ所定の位相差及び所定の振幅を有する高周波電圧をノイズ消去アンテナに印加するノイズ消去電圧印加手段と、
プラズマ発生位置の近傍で計測したノイズが最小若しくはその近傍になる前記所定の位相差及び所定の振幅が予め設定され、その設定値に基づいてノイズ消去電圧印加手段から出力する高周波電圧を制御する制御部と
を備えたことを特徴とする大気圧プラズマ発生装置。
【請求項６】
制御部は、プラズマの点灯時と消灯時で、前記所定の位相差及び所定の振幅を変更することを特徴とする請求項５記載の大気圧プラズマ発生装置。
【請求項７】
大気圧近傍の反応空間と前記反応空間の近傍に配設されたアンテナ又は電極とを有するプラズマヘッドと、
前記反応空間にガスを供給するガス供給部と、
前記アンテナ又は電極に高周波電圧を印加する高周波発生部と、
前記高周波発生部と前記アンテナ又は電極との間に配置され、前記アンテナ又は電極からの反射電力を調整する整合回路と、
プラズマヘッド内又は外部の近傍に配置されたノイズ消去アンテナと、
前記高周波電圧と同周波数でかつ所定の位相差及び所定の振幅を有する高周波電圧をノイズ消去アンテナに印加するノイズ消去電圧印加手段と、
プラズマ発生位置の近傍で計測したノイズが最小若しくはその近傍になる前記所定の位相差及び所定の振幅となるように、ノイズ消去電圧印加手段から出力する高周波電圧を制御する制御部と
を備えたことを特徴とする大気圧プラズマ発生装置。
【請求項８】
プラズマヘッドは、前記反応空間とアンテナ又は電極とを備えて一次プラズマを発生する一次プラズマ発生部と、前記反応空間に連通した空間に導入される、不活性ガスと反応性ガスの混合ガスからなる第２のガスに前記一次プラズマを衝突させて二次プラズマを発生する二次プラズマ発生部とを備えていることを特徴とする請求項５〜７の何れか１つに記載の大気圧プラズマ発生装置。
【請求項９】
プラズマヘッドは、一次プラズマ又は二次プラズマを噴射する部分とガスと第２のガスを供給する部分とを除いて周囲を金属材料から成る遮蔽カバーで覆われるとともに、その内部に整合回路を内蔵していることを特徴とする請求項８に記載の大気圧プラズマ発生装置。
【請求項１０】
ノイズ消去アンテナを、アンテナ又は電極の近傍に配置し、プラズマヘッドに内蔵したことを特徴とする請求項５〜９の何れか１つに記載の大気圧プラズマ発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大気圧プラズマ発生方法及び装置に関し、特に大気圧プラズマから放出されるノイズの低減を図った大気圧プラズマ発生方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、大気圧若しくはその近傍の圧力下の所定の反応空間にプラズマ発生用のガスを供給するとともに、その反応空間の近傍に配置したアンテナ又は電極に高周波電圧を印加することで、プラズマを発生する大気圧プラズマ発生装置は知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この種の大気圧プラズマ発生装置の構成例を、図１１〜図１３を参照して説明する。図１１に示すように、所定の反応空間を形成する反応管１１の一端１１ａからガス１３を供給し、反応管１１の周囲に配置したコイル状のアンテナ６に、高周波発生部３から整合回路７を介して高周波電圧を印加することで、反応管１１内の反応空間でプラズマ１４を発生させて反応管１１の他端１１ｂからプラズマ１４を吹き出すように構成されている。整合回路７は、図１２に示すように、アンテナ６の一端６ａと高周波発生部３の高圧端子側との間に配置されたインダクタンス素子８（Ｌ１）と、高周波発生部３の接地端子側とアンテナ６の他端６ｂとの間に配置されたコンデンサ素子９（Ｃ１）と、アンテナ６に並列して高周波発生部３の高圧端子と接地端子との間に配置されたコンデンサ素子１０（Ｃ２）とで構成されている。さらに、プラズマ１４を発生させて被処理表面に照射するプラズマヘッド２の構成として、図１３に示すように、反応管１１とアンテナ６を備えるとともに整合回路７を内蔵し、かつ反応管１１の両端部を除いてそれら周囲を金属材料から成る遮蔽カバー１５にて覆うとともに、高周波発生部３から高周波電圧が供給される同軸ケーブル４のコネクタ５を遮蔽カバー１５から突出させて設け、外部に放出される高周波ノイズの低減を図った構成のものが考えられている。
【０００４】
また、高周波ノイズの放出防止を図った大気圧プラズマ発生装置として、図１５に示すような構成のものが知られている（例えば、特許文献２参照）。図１５において、一端からガスを供給する角筒状の反応容器６１の外周に軸心方向に間隔をあけて一対の電極６２ａ、６２ｂを配設し、高周波電源６３から整合回路６４と逆位相印加手段６５を介して一対の電極６２ａ、６２ｂに対して互いに逆位相の高周波電圧を印加するように構成されている。逆位相印加手段６５は、整合回路６４に接続された一次巻線６６と、中間点６８が接地された二次巻線６７とから成り、二次巻線６７の一端６７ａを一方の電極６２ａに、他端６７ｂを他方の電極６２ｂに接続して構成されている。これにより、従来の構成では図１６（ａ）に示すように、両電極６２ａ、６２ｂに高周波電源の高圧端子と接地端子が接続され、他方の電極６２ｂが接地電位で、一方の電極６２ａに所定電圧Ｖの高周波電圧が印加されるため、外部に高周波ノイズが放出されるのに対して、この構成では図１６（ｂ）に示すように、接地端子同士が接続された一対の高周波電源６３ａ、６３ｂの高圧端子がそれぞれ両電極６２ａ、６２ｂに接続され、両電極６２ａ、６２ｂに電圧がＶ／２の互いに逆位相の高周波電圧が印加された状態となるため、両電極６２ａ、６２ｂから放出される高周波ノイズが相互に相殺しあうことになって、高周波ノイズが外部に放出されるのを防止することができるものである。
【特許文献１】特許第３６１６０８８号明細書
【特許文献２】特開２００１−３３４１４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、図１１、図１２に示したような大気圧プラズマ発生装置においては、特に図１３に示したように遮蔽カバー１５で覆ったプラズマヘッド２を備えたものにおいても、プラズマ１４が吹き出す反応管１１の他端１１ｂから放出される高周波ノイズを無くすことができないという問題があることが判明した。
【０００６】
さらに、図１３に示すように、反応管１１の他端１１ｂから所定距離の位置にアンテナ２１ａを配置してノイズ測定手段２１にて放出されるノイズを測定したところ、図１４に示すように、整合回路７はプラズマ１４の点灯時に反射波がゼロ近傍となるように調整設定されているため、プラズマ１４の消灯時には６〜７Ｗの反射波が生じている状態となっているが、ノイズのレベルは、プラズマ消灯時には６５ｄＢμＶ／ｍ未満に収まっているのに対して、点灯時に７０〜７５ｄＢμＶ／ｍという高いノイズが測定され、ノイズ対策が要請されることになる。
【０００７】
一方、特許文献２に開示されたノイズ対策は、接地電位を中心にして逆位相の電圧を印加することができないようなアンテナや電極の構成、例えば反応管１１の近傍に配置したコイル状や波形状のアンテナ６の両端に高周波電圧を印加してプラズマを発生するような構成には適用するのが難しいという問題がある。また、仮に逆位相の高周波電圧を印加するようにしたとしても、高周波領域では位相のずれが簡単に大きく発生するため、効果的にノイズを低減するのは困難であるという問題があることが判明した。さらに、実験を重ねて行く内に、吹き出すプラズマ１４からノイズが放出されることが判明し、そのようなノイズを低減する対策も必要であることが判明した。このように大気圧プラズマ発生装置における高周波ノイズの発生は多様であり、しかも高周波ノイズに関しては、各国で様々な規制があるため、任意のレベルの高周波ノイズを効果的に低減することができる根本的な解決手段の提案が要請されている。
【０００８】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、大気圧プラズマを発生させる工程で多様に発生する高周波ノイズが周囲に放出されるのを確実に防止できる大気圧プラズマ発生方法及び装置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】
本発明の大気圧プラズマ発生方法は、大気圧近傍の反応空間にガスを供給するとともに高周波電圧を印加してプラズマを発生させるプラズマ発生工程と、プラズマ発生位置の近傍に配置されたノイズ消去アンテナに、前記高周波電圧と同じ周波数で所定の位相差と所定の振幅を有する高周波電圧を供給してノイズ消去電波を発生するノイズ消去電波発生工程とを有し、前記所定の位相差及び所定の振幅を、プラズマ発生位置の近傍で計測したノイズが最小若しくはその近傍になるように予め設定するものである。なお、大気圧近傍とは、大気圧を含めてその近傍の圧力を意味し、具体的に５００ｍｍＨｇ〜１５００ｍｍＨｇ程度の圧力範囲である。
【００１０】
この構成によれば、プラズマ発生位置の近傍でノイズを測定し、そのノイズが最小に近づくように、プラズマ発生位置の近傍に配置したノイズ消去アンテナに所定の位相差と所定の振幅を有する高周波電圧を供給してノイズ消去電波を発生することで、多様に発生したノイズであっても、それに対応するように調整設定されたノイズ消去電波にて確実に消去することができ、大気圧プラズマを発生させる工程で多様に発生する高周波ノイズが周囲に放出されるのを確実に防止できる。
【００１１】
また、前記所定の位相差及び所定の振幅を、プラズマの点灯時と消灯時で変更すると、プラズマの点灯時と消灯時で発生する高周波ノイズの発生状況が異なっても、それぞれに対応してアンテナ又は電極に対して供給する高周波電圧の位相と振幅が変更されるので、何れのときにも高周波ノイズが放出されるのを確実に防止することができる。
【００１２】
また、大気圧近傍の反応空間にガスを供給するとともに高周波電圧を印加してプラズマを発生させるプラズマ発生工程と、プラズマ発生位置の近傍に配置されたノイズ消去アンテナに、前記高周波電圧と同じ周波数で所定の位相差と所定の振幅を有する高周波電圧を供給してノイズ消去電波を発生するノイズ消去電波発生工程とを有し、前記所定の位相差及び所定の振幅を、プラズマ発生位置の近傍で計測したノイズが最小若しくはその近傍になるように制御するようにし、プラズマを発生させつつ連続的にフィードバック制御するようにしても良い。
【００１３】
また、高周波電圧が、ＲＦ周波数帯、ＶＨＦ周波数帯、又はマイクロ波周波数帯である場合には、特に誘導結合型プラズマを大気圧下で効率的に発生することができるとともに、その場合には位相ずれが簡単に発生するため、上記効果が顕著に発揮されるので特に好適である。
【００１４】
本発明の大気圧プラズマ発生装置は、大気圧近傍の反応空間と前記反応空間の近傍に配設されたアンテナ又は電極とを有するプラズマヘッドと、前記反応空間にガスを供給するガス供給部と、前記アンテナ又は電極に高周波電圧を印加する高周波発生部と、前記高周波発生部と前記アンテナ又は電極との間に配置され、前記アンテナ又は電極からの反射電力を調整する整合回路と、プラズマヘッド内又は外部の近傍に配置されたノイズ消去アンテナと、前記高周波電圧と同周波数でかつ所定の位相差及び所定の振幅を有する高周波電圧をノイズ消去アンテナに印加するノイズ消去電圧印加手段と、プラズマ発生位置の近傍で計測したノイズが最小若しくはその近傍になる前記所定の位相差及び所定の振幅が予め設定され、その設定値に基づいてノイズ消去電圧印加手段から出力する高周波電圧を制御する制御部とを備えたものである。
【００１５】
この構成によれば、プラズマ発生位置の近傍でノイズを測定し、制御部にてノイズ消去電圧印加手段を制御して、ノイズを最小に近づけるように所定の位相差と所定の振幅を有する高周波電圧をプラズマ発生位置の近傍に配置したノイズ消去アンテナに供給することで、ノイズ消去アンテナからノイズ消去電波が発生してノイズを消去でき、かくして多様に発生したノイズであっても、それに対応するように設定調整されたノイズ消去電波にて確実に消去することができ、大気圧プラズマを発生させる工程で多様に発生する高周波ノイズが周囲に放出されるのを確実に防止できる。
【００１６】
また、制御部を、プラズマの点灯時と消灯時で、前記所定の位相差及び所定の振幅を変更するように構成すると、プラズマの点灯時と消灯時で発生する高周波ノイズの発生状況が異なっても、それぞれに対応してアンテナに対して供給する高周波電圧の位相と振幅が変更されるので、何れのときにも高周波ノイズが放出されるのを確実に防止することができる。
【００１７】
また、大気圧近傍の反応空間と前記反応空間の近傍に配設されたアンテナ又は電極とを有するプラズマヘッドと、前記反応空間にガスを供給するガス供給部と、前記アンテナ又は電極に高周波電圧を印加する高周波発生部と、前記高周波発生部と前記アンテナ又は電極との間に配置され、前記アンテナ又は電極からの反射電力を調整する整合回路と、プラズマヘッド内又は外部の近傍に配置されたノイズ消去アンテナと、前記高周波電圧と同周波数でかつ所定の位相差及び所定の振幅を有する高周波電圧をノイズ消去アンテナに印加するノイズ消去電圧印加手段と、プラズマ発生位置の近傍で計測したノイズが最小若しくはその近傍になる前記所定の位相差及び所定の振幅となるように、ノイズ消去電圧印加手段から出力する高周波電圧を制御する制御部とを備えた構成として、プラズマを発生させつつ連続的にフィードバック制御するようにしても良い。
【００１８】
また、プラズマヘッドが、前記反応空間とアンテナ又は電極とを備えて一次プラズマを発生する一次プラズマ発生部と、前記反応空間に連通した空間に導入される、不活性ガスと反応性ガスの混合ガスからなる第２のガスに前記一次プラズマを衝突させて二次プラズマを発生する二次プラズマ発生部とを備えていると、小電力にて発生させた微小な一次プラズマにて二次プラズマを展開させることができて高出力の大気圧プラズマを効率的に発生することができ、かつ上記構成によるとそのようなプラズマヘッドから発生するノイズに対しても確実に防止することができる。
【００１９】
また、プラズマヘッドは、一次プラズマ又は二次プラズマを噴射する部分とガスと第２のガスを供給する部分とを除いて周囲を金属材料から成る遮蔽カバーにて覆われるとともに、その内部に整合回路を内蔵しているのが好適である。こうすることで、プラズマ発生部のアンテナ又は電極及び整合回路が金属材料にて遮蔽されているので、その内部で発生したノイズが外部に放出されるのを確実に防止でき、プラズマの噴出部分とガス供給部分だけしかノイズが放出されないので、プラズマヘッドの外部へのノイズの放出を一層確実に防止することができる。
【００２０】
また、ノイズ消去アンテナを、アンテナ又は電極の近傍に配置し、プラズマヘッドに内蔵すると、プラズマヘッド内でノイズ消去作用を奏することができ、プラズマヘッドの動作に際して周囲の部材と干渉する恐れのある突出物の無いコンパクトな構成とすることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の大気圧プラズマ発生方法及び装置によれば、プラズマ発生位置の近傍でノイズを測定し、そのノイズが最小に近づくように、プラズマ発生位置の近傍に配置したノイズ消去アンテナに所定の位相差と所定の振幅を有する高周波電圧を供給してノイズ消去電波を発生することで、多様に発生したノイズであっても、それに対応するように設定調整されたノイズ消去電波にて確実に消去することができ、大気圧プラズマの発生過程で生じる多様なノイズが周囲に放出されるのを確実に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明に係る大気圧プラズマ発生装置の各実施形態について、図１〜図１０を参照しながら説明する。
【００２３】
（第１の実施形態）
まず、本発明の大気圧プラズマ発生装置の第１の実施形態について，図１〜図４を参照して説明する。
【００２４】
本実施形態の大気圧プラズマ発生装置１は、図１に示すように、プラズマヘッド２と、商用交流電源（図示せず）を電源としてＲＦ周波数帯、又はＶＨＦ周波数帯、又はマイクロ波周波数帯の高周波電圧を発生する高周波発生部３とを備え、高周波発生部３から同軸ケーブル４を通してプラズマヘッド２に設けられたコネクタ５を介して高周波電圧を供給するように構成されている。プラズマヘッド２の基本的な構成は、図１１、図１２を参照して説明した従来の構成と同じであり、図１１に示すように、誘電体から成り内部に反応空間を構成する反応管１１と、反応管１１の近傍に配設されたコイル状若しくは波形状のアンテナ６とを備え、高周波発生部３からアンテナ６に対して、アンテナ６からの反射波を低減する整合回路７を介して高周波電圧を印加するように構成されている。整合回路７はプラズマヘッド２に内蔵されており、図１２に示すように、コネクタ５の高圧端子５ａとアンテナ６の一端６ａの間に配置されたインダクタンス素子８（Ｌ１）と、コネクタ５の接地端子５ｂとアンテナ６の他端６ｂとの間に配置されたターン側のコンデンサ素子９（Ｃ１）と、アンテナ６に並列してコネクタ５の高圧端子５ａと接地端子５ｂとの間に配置されたロード側のコンデンサ素子１０（Ｃ２）とで構成されている。
【００２５】
また、ガス供給部１２から不活性ガス若しくは不活性ガスと反応性ガスの混合ガスから成るプラズマ発生用のガス１３を反応管１１の一端１１ａから内部の反応空間に供給するように構成されている。かくして、反応管１１内の反応空間にガス１３を供給しつつ高周波発生部３から整合回路７を介してアンテナ６に高周波電圧を印加することで、反応管１１内の反応空間でプラズマ１４が発生し、そのプラズマ１４が反応管１１の他端１１ｂから吹き出される。
【００２６】
プラズマヘッド２は、反応管１１の一端１１ａと他端１１ｂのみを突出させた状態で、その外面が金属製の遮蔽カバー１５にて覆われ、アンテナ６や整合回路７で発生した高周波ノイズが外部に放出されるのを防止している。また、遮蔽カバー１５からコネクタ５の一部、すなわち同軸ケーブル４側のコネクタ端子５ｄを接続する接続端子５ｃが突出されている。
【００２７】
プラズマヘッド２の内部又は外部で、プラズマ発生部である反応管１１の近傍にノイズ消去アンテナ１６が配設されている。このノイズ消去アンテナ１６に対して、高周波発生部３から位相回路１７と増幅器１８を介して、アンテナ６に供給される高周波電圧と同周波数でかつ所定の位相差及び所定の振幅を有する高周波電圧を印加するように構成されている。これら位相回路１７と増幅器１８にてノイズ消去電圧印加手段１９が構成されるとともに、制御部２０にて位相差及び振幅を調整設定するように構成されている。なお、ノイズ消去アンテナ１６には一端部に高周波電圧が印加され、他端部は接地（ＧＮＤ）されている。
【００２８】
２１は、プラズマヘッド２から放出されるノイズを測定するノイズ測定手段であり、そのアンテナ２１ａを、プラズマ１４が吹き出す反応管１１の他端１１ｂから所定の距離Ｌ（３ｍ）の位置に配置して３ｍ法によってノイズ測定を行うようにしている。このノイズ測定手段２１にて測定されたノイズが最小若しくはその近傍になるように、予め制御部２０が設定され、制御部２０にて位相回路１７と増幅器１８を調整するように構成されている。
【００２９】
本実施形態においては、位相回路１７は周知の容量素子と抵抗素子から成るＣＲ回路が適用され、増幅器１８はゲート電圧を変化させることで出力が変化する周知のアンプが適用されている。さらに、図１４を参照して説明したように、プラズマ１４を点灯している場合と消灯している場合とで放出されるノイズのレベルが異なるため、各々の場合について位相回路１７と増幅器１８が調整される。
【００３０】
この位相回路１７と増幅器１８の調整を行う制御部２０の設定は、大気圧プラズマ発生装置１の出荷前若しくは実稼動する前に予め行われる。また、必要に応じて実稼動中に稼動を停止して調整設定される。実際の設定作業は、高周波発生部３から整合回路７を介してアンテナ６に高周波電圧を印加し、反応管１１にガス１３を供給して所定のパワーのプラズマ１４を点灯するように高周波発生部３及びガス供給部１２を調整してその調整値を制御部２０に設定し、次にプラズマ１４を消灯した状態での調整値を制御部２０に設定する。次に、プラズマ１４を消灯した状態で、ノイズ測定手段２１でノイズを測定し、その測定値が最小若しくはその近傍になるように位相回路１７のＣＲ回路を調整してその調整値を設定する。すなわち、図２（ａ）に示すように、増幅器１８の増幅度を一定にした状態で、高周波発生部３（図１のＡ点）と位相回路１７出口（図１のＤ点）との間の位相角度を位相回路１７を調整して変化させながらノイズ測定レベルを測定し、ノイズ測定レベルが最小若しくはその近傍になる位相角度ａに位相回路１７を調整し、その調整値を制御部２０に設定し、次に図２（ｂ）に示すように、増幅器１８の増幅度を変化させながらノイズ測定レベルを測定し、ノイズ測定レベルが最小若しくはその近傍になる増幅度ｂに増幅器１８を調整し、その調整値を制御部２０に設定する。次に、プラズマ１４を点灯した状態で、同様に位相回路１７を調整し、その調整値を制御部２０に設定し、増幅器１８を調整し、その調整値を制御部２０設定する。かくして、大気圧プラズマ発生装置１の実稼動時には、制御部２０にてプラズマ１４の消灯時と点灯時にそれぞれ、位相回路１７と増幅器１８が各々の設定値に自動的に調整されることで、ノイズの放出レベルが確実に最小に抑制される。
【００３１】
なお、プラズマ１４を点灯している場合と消灯している場合とで位相を変化させる構成として、位相回路１７にＣＲ回路とともに、図３に示すように、ＣＲ回路との接続点のＨ点と出口端子のＤ点との間に、通電路長ｄの複数の分割通電路２２ａから成るとともに、任意の分割通電路２２ａに並列通電路２２ｂとそれを開閉するスイッチ２３（ＳＷ）を有する構成の通電路２２を設け、スイッチ２３（ＳＷ）の開閉によって高周波における通電路長を変化させることで位相を変化させるようにした構成としても良い。すなわち、図３（ａ）に示すようにスイッチ２３（ＳＷ）を開いた状態では、高周波に対してＨ点とＤ点の間の通電路長が３ｄであるのに対して、図３（ｂ）に示すようにスイッチ２３を閉じた状態では高周波に対してＨ点とＤ点の間の通電路長が２ｄと短くなる。そのため、高周波では図３（ａ）のようにスイッチ２３（ＳＷ）を開くことで図３（ｂ）の場合に対して位相を遅らせることができ、スイッチ２３（ＳＷ）によって簡便に切り換えができる。
【００３２】
以上のように位相回路１７及び増幅器１８を調整設定しておくことで、高周波発生部３の出力端子のＡ点での位相と、アンテナ６の他端のＢ点（図１２参照）での位相と、プラズマ１４の吹き出し部である放電管１１の他端１１ｂのＣ点での位相と、調整設定した位相回路１７の出口のＤ点での位相と、増幅器１８の出口のＥ点での位相と、ノイズ消去アンテナ１６のＦ点での位相とがそれぞれ図４に示すようになる。なお、実際にはＢ点とＣ点間で多少の位相ずれが発生し、Ｅ点とＦ点間でも位相ずれがあるが、ノイズ測定手段２１にて測定したノイズレベルによって調整設定し、最終的にＣ点での位相及び振幅とＦ点での位相及び振幅とが互いに逆位相で相互に相殺し合うようにしていることで、ノイズの周辺への放出を確実に防止することができる。
【００３３】
（第２の実施形態）
次に、本発明の大気圧プラズマ発生装置の第２の実施形態について，図５、図６を参照して説明する。なお、以下の実施形態の説明においては、先行する実施形態の構成要素と同一のものについては、同一参照符号を付して説明を省略し、主として相違点についてのみ説明する。
【００３４】
上記第１の実施形態では、ノイズ測定手段２１による測定結果を作業者が読み取り、測定結果に応じて制御部２０を操作して位相回路１７及び増幅器１８を調整するようにした例を示したが、本実施形態では、図５に示すように、ノイズ測定手段２１による測定結果が制御部２０に入力され、測定されたノイズが最小若しくはその近傍になるように、制御部２０が設定され、その設定に基づいて位相回路１７と増幅器１８が調整されるように構成されている。
【００３５】
また、本実施形態では、図６に示すように、位相回路１７が、多数（１〜Ｎ）の分割通電路２２ａと各分割通電路２２ａに並列する並列通電路２２ｂとから成る通電路２２から成り、各並列通電路２２ｂにそれぞれを開閉するスイッチ２３（ＳＷ１、ＳＷ２・・ＳＷ（Ｎ−１）、ＳＷＮ）を設けて構成され、制御部２０にて各スイッチ２３を開閉制御するように構成されている。また、制御部２０のＤ／Ａ変換器からなる増幅率制御手段にて増幅器１８を構成しているアンプのゲート電圧を制御するように構成されている。この位相回路１７においては、ＣＲ回路を設けていても良いが、設けなくて良い場合もある。
【００３６】
本実施形態によれば、ノイズ測定手段２１による測定結果に基づいて、測定されたノイズが最小若しくはその近傍になるように制御部２０が自動的に設定され、制御部２０にて位相回路１７及び増幅器１８が自動調整されることになる。
【００３７】
（第３の実施形態）
次に、本発明の大気圧プラズマ発生装置の第３の実施形態について，図７、図８を参照して説明する。
【００３８】
本実施形態では、図７に示すように、高周波発生部３と位相回路１７と増幅器１８と制御部２０を制御装置２４に内蔵させてユニット化し、制御装置２４とプラズマヘッド２を同軸ケーブル３にて接続するように構成し、またプラズマヘッド２にノイズ消去アンテナ１６を内蔵させるとともに、その遮蔽カバー１５にノイズ消去アンテナ１６に接続するコネクタ２５を設けて、制御装置２４の増幅器１８とコネクタ２５を同軸ケーブル２６にて接続している。また、ノイズ消去アンテナ１６で放射された電磁波をプラズマ１４の吹き出し部に導いてプラズマ１４から放射されるノイズを消去するための開口２７が遮蔽カバー１５に形成されている。なお、電磁波を外部に導出する開口２７として、図７の例では円形の短寸の円筒体にて構成した例を示しているが、図８に示すように、図示の位置に配置した方形穴にて構成しても良い。
【００３９】
以上の実施形態では、プラズマヘッド２が反応管１１とアンテナ６とからなる構成の例を示したが、図９に示すように、プラズマヘッド２として、反応管１１の下端１１ｂ近傍の周囲に反応管１１の下端１１ｂより下方に延出された円筒状又は角筒形状の混合ガス容器２８を配設し、その周壁上部に混合ガス３３を内部に供給する複数のガス供給口２９を配設した構成とし、ガス供給口２９から混合ガス３３を供給することで、混合ガス容器２８内に混合ガス領域３０を形成し、混合ガス領域３０に反応管１１から吹き出したプラズマ１４を衝突させることで二次プラズマ３１を発生させ、その二次プラズマ３１を混合ガス容器２８の下端開口から吹き出させて被処理表面３２に照射するようにした構成であっても良い。このようなプラズマヘッド２の場合にも、本発明を適用することで同様にノイズの放出を防止することができる。
【００４０】
また、以上のようにコイル状のアンテナ６にて高周波電力を印加して誘導結合型のプラズマ１４を発生するようにしたプラズマヘッド２に限らず、図１０（ａ）に示すように、反応空間４１を挟んでその両側に誘電体４２を介して一対の電極４３ａ、４３ｂを配設し、電極４３ａ、４３ｂ間に高周波電圧を印加し、反応空間４１の一端からガス（不活性ガス又は不活性ガスと反応性ガスの混合ガス）４４を供給することで反応空間４１の他端から容量結合型のプラズマ４５を吹き出すように構成したプラズマヘッド２においても、本発明を適用することで同様の効果を奏することができる。
【００４１】
また、図１０（ｂ）に示すように、誘電体から成る反応管４６の外周に軸心方向に間隔をあけて一対の電極４７ａ、４７ｂを配設し、電極４７ａ、４７ｂ間に高周波電圧を印加し、反応管４６の一端からガス４４を供給することで反応管４６の他端からプラズマ４５を吹き出すように構成したものでも良い。また、図１０（ｃ）に示すように、断面形状が細長い長方形状の誘電体から成る反応管４８の外周に軸心方向に間隔をあけて一対の電極４９ａ、４９ｂを配設し、電極４９ａ、４９ｂ間に高周波電圧を印加するようにしたものでも良い。
【００４２】
さらに、図１０（ｄ）に示すように、誘電体から成る反応管５０の内側に内側電極５１を、外周に外側電極５２を配設し、電極５１、５２間に高周波電圧を印加し、反応管５０内にガスを供給することで反応管５０内でプラズマ４５を発生して吹き出し口５３から吹き出すように構成したものでも良い。さらに、図１０（ｅ）に示すように、内側電極５４の先端部を円錐形にするとともに、その円錐部５５の外面を誘電体５６にて覆い、その外側を反応空間５７をあけて取り囲むとともに、円錐部５５の先端部に対向して吹き出し口６０を形成された外側電極５８を配置し、外側電極５８に形成したガス供給通路５９から空間５７内にガスに供給するとともに、内側電極５４と外側電極５８間に高周波電圧を印加し、反応空間５７でプラズマを発生させて吹き出し口６０から吹き出すように構成したものでも良い。さらに、プラズマヘッド２としては、その他の種々の構成のものを適用することができる。
【００４３】
なお、本発明は、以上の実施形態に限定されるものではなく、第２の実施形態で示した構成で、ノイズ測定手段２１によりノイズレベルを連続的に測定し、ノイズ測定手段２１の測定値が所定の値以下になるように位相回路１７、増幅器１８を連続的又は断続的に制御しても良い。また、ノイズ測定手段２１の測定値は、プラズマヘッド２の配置位置や周囲環境によっても大きく変化するものであり、その変化値に追随して位相回路１７、増幅器１８を制御するようにしても良い。
【００４４】
また、ノイズ測定手段２１の配置位置は、以上の実施形態で示したものに限定されるものではなく、ノイズを低減したい位置に配置しても良い。また、ノイズ消去アンテナ１６は１つに限定されるものではなく、複数配置して、それに対応したノイズ消去電圧印加手段や位相回路や増幅器等をを設けて、ノイズ測定手段２１による測定値を下げるようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明の大気圧プラズマ発生方法及び装置によれば、プラズマ発生位置の近傍でノイズを測定し、そのノイズが最小に近づくように、プラズマ発生位置の近傍に配置したノイズ消去アンテナに所定の位相差と所定の振幅を有する高周波電圧を供給してノイズ消去電波を発生することで、多様に発生したノイズであっても、それに対応するように設定調整されたノイズ消去電波にて確実に消去することができ、大気圧プラズマの発生過程で生じる多様なノイズが周囲に放出されるのを確実に防止することができるので、各種大気圧プラズマ発生装置、特に各種装置に搭載する小型の大気圧プラズマ発生装置に好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の大気圧プラズマ発生装置の第１の実施形態の全体構成図。
【図２】同実施形態における位相回路と増幅器の調整設定工程の説明図。
【図３】同実施形態における位相回路の構成例を示し、（ａ）、（ｂ）は位相切換状態を示す図。
【図４】同実施形態における各部位における位相状態の説明図。
【図５】本発明の大気圧プラズマ発生装置の第２の実施形態の全体構成図。
【図６】同実施形態の位相回路と制御部の構成例の構成図。
【図７】本発明の大気圧プラズマ発生装置の第３の実施形態の全体構成図。
【図８】同実施形態のプラズマヘッドの変形構成例を示す斜視図。
【図９】本発明の各実施形態に適用可能なプラズマ発生部の変形構成例を示す縦断面図。
【図１０】本発明の各実施形態に適用可能なプラズマ発生部のその他の各種変形構成例を示し、（ａ）〜（ｃ）は斜視図、（ｄ）、（ｅ）は縦断面図。
【図１１】第１の従来例の大気圧プラズマ発生装置の概略構成図。
【図１２】同従来例の整合回路の構成図。
【図１３】同従来例の外観斜視図。
【図１４】同従来例におけるプラズマ点灯時と消灯時におけるノイズレベルと反射波の出力の説明図。
【図１５】第２の従来例の大気圧プラズマ発生装置の構成図。
【図１６】電極に印加される高周波電圧波形を示し、（ａ）は比較例の波形説明図、（ｂ）は同従来例における波形説明図。
【符号の説明】
【００４７】
１  大気圧プラズマ発生装置
２  プラズマヘッド
３  高周波発生部
６  アンテナ
７  整合回路
１１  反応管
１２  ガス供給部
１３  ガス
１４  プラズマ
１５  遮蔽カバー
１６  ノイズ消去アンテナ
１７  位相回路
１８  増幅器
１９  ノイズ消去電圧印加手段
２０  制御部
２１  ノイズ測定手段
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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