"カソードとアノードとの間にカスケードが配設され、前記カソードとアノードとの間に電圧を印加することでプラズマジェットを形成するカスケード型のプラズマトーチであって、前記カソードは、水冷構造を有する銅製の本体部と、該本体部に挿入された棒状のタングステンの陰極とからなり、前記カソードと前記カスケードとの間に、さらに、前記カソード及び前記アノードとは電気的に絶縁されているとともに、水冷構造を有するパイロット部材が備えられ、前記カスケードは、前記パイロット部材と前記アノードとの間に配置され、前記アノード側に向かうに従って多段で段階的に拡大する内部形状とされた単一部材、あるいは、互いに電気的に絶縁された複数の部材からなるとともに、前記カソード及び前記アノードとは電気的に絶縁され、水冷構造を有する電極間インサートとして構成されており、前記アノードは、水冷構造を有する銅製部材であり、さらに、前記アノードに対して電気的に絶縁して接続されているとともに、前記アノードと反対側に向かうに従って内部形状が多段で段階的に拡大し、水冷構造を有する出射ノズルと、同軸で環状且つ低速のガスシールドジェットを生成することにより、周辺環境からのガス流入を遮断して、前記出射ノズル及び該出射ノズルから出射されるプラズマジェットへの酸素の侵入を遮断するサイドシールドモジュールと、を備えることを特徴とするプラズマトーチ。請求項1に記載のプラズマトーチであって、前記カソードに備えられる前記陰極の先端の直径Dcathodeが、下記1式を満たすことを特徴とするプラズマトーチ。{但し、上記1式において、[x]はxカッコ内の整数部分であり、また、Iはアーク電流Aで、100≦I≦400Aの範囲である。}請求項1に記載のプラズマトーチであって、前記パイロット部材の中央開口部の直径Dpilotと、前記カソードに備えられる前記陰極の先端の直径Dcathodeとの関係が、次式{Dpilot>Dcathode}を満たすことを特徴とするプラズマトーチ。請求項1又は請求項2に記載のプラズマトーチであって、前記パイロット部材に備えられる前記中央開口部の周囲にバイパス孔が設けられており、プラズマを生成させるための作動ガスが、前記カソード側から、前記中央開口部又は前記バイパス孔の少なくとも何れかを通過して前記カスケード側に流れることを特徴とするプラズマトーチ。請求項1に記載のプラズマトーチであって、前記カソードに備えられる陰極と、前記パイロット部材との間の隙間の幅h={Dpilot-Dcathode/2}が、下記2、3式を満たし、前記隙間の幅hの最小値は、前記陰極と前記パイロット部材との間の円形の隙間に存在する前記プラズマ作動ガスの平均質量速度が、初期温度におけるプラズマ形成ガスの音速よりも小さな速度であり、前記隙間の幅hの最大値は、前記プラズマ作動ガスの所定の質量流量率Gwにおいて、前記パイロット部材の入口のプラズマ作動ガスの状態に対応するレイノルズ数Re={4Gw/πDpilotμw}が、管内のガスの流れが乱流状態となる臨界レイノルズ数Recrit2100よりも小さいことを特徴とするプラズマトーチ。請求項1に記載のプラズマトーチであって、前記カスケードが複数の部材からなるとともに、前記複数の部材の各々の間、並びに、当該カスケードと前記カソード及び前記アノードとの間に、Oリング及び断熱性セラミックリングが設けられており、前記複数の部材の各々の間、並びに、当該カスケードと前記カソード及び前記アノードとの間との間が、電気的に絶縁した状態で接続されていることを特徴とするプラズマトーチ。請求項1に記載のプラズマトーチであって、前記カスケードは、前記パイロット部材側から前記アノード側に向けて段階的に拡径する各段階の、プラズマジェット出射方向の長さLimmが、次式{5≦Limm≦15}を満たすことを特徴とするプラズマトーチ。請求項1に記載のプラズマトーチであって、前記アノード側に向けて段階的に拡径する前記カスケードの、前記パイロット部材側からi番目の位置における、プラズマジェット出射方向の長さをLimmで表し、半径方向の段差寸法をΔrimmで表した際、前記各段階における長さLimmと段差寸法Δrimmとの関係が、次式{4.5≦Li/Δri≦15}を満たすことを特徴とするプラズマトーチ。請求項7又は請求項8に記載のプラズマトーチであって、前記カソードに備えられる前記陰極の先端と、前記アノードの前記カスケード側の端部との間の電極間長さLが、次式{50≦Lmm≦150}を満たすことを特徴とするプラズマトーチ。請求項1に記載のプラズマトーチであって、前記アノードは、前記カスケードの出口側に接続され、入口側から出口側に向かうに従って収束する形状のテーパ部を含むプラズマ流入路と、該プラズマ流入路に接続され、出口側に向かって同一径で設けられることでプラズマを安定化する円筒状流路とからなり、且つ、滑らかな内壁を有する流路を備え、前記アノードの前記円筒状流路の内径Danodeと、前記パイロット部材の中央開口部の直径Dpilotとの関係が、次式{1.5≦Danode/Dpilot≦2.8}を満たすことを特徴とするプラズマトーチ。請求項1に記載のプラズマトーチであって、全ガス質量流量率Gtotalが、下記4、5式を満たすことを特徴とするプラズマトーチ。{但し、上記4、5式において、Retotal=4Gtotal/πDanodeμは、前記アノードの出口側の断面において計算されたレイノルズ数を表す。また、上記一般式6で表されるGtotalは、プラズマを形成するガス混合物の第j個目の要素、及び、アノードシールドガスGjの全ガス質量流量率グラム/秒を表す。}請求項11に記載のプラズマトーチであって、前記プラズマを形成するガス混合物は、アルゴンArgon、窒素Nitrogen、水素Hydrogenの各々のガスの質量比の最大値が、次式{GArgon/GNitrogen=0.4}、及び、次式{GHydrogen/GNitrogen=0.04}を各々満たすことを特徴とするプラズマトーチ。請求項12に記載のプラズマトーチであって、水冷構造を有する前記出射ノズルが、前記アノード側から出射口に向けて段階的に拡径する内部形状とされているとともに、前記アノードに対して電気的に絶縁されて接続されていることを特徴とするプラズマトーチ。請求項13に記載のプラズマトーチであって、前記出射ノズルの出射口における内径Dexitと、前記アノードの前記円筒状流路の内径Danodeとの比が、次式{1.5≦Dexit/Danode≦2.5}を満たすことを特徴とするプラズマトーチ。請求項14に記載のプラズマトーチであって、前記出射口に向けて段階的に拡径する前記出射ノズルの、前記アノード側からi番目の位置における、プラズマジェット出射方向の長さをLNimmで表し、半径方向の段差寸法をΔriで表した際、前記各段階における長さLNimmと段差寸法Δrimmとの関係が、次式{5≦LNi/Δri≦10}但し、1≦i≦M-1;M=段階数を満たすことを特徴とするプラズマトーチ。請求項1に記載のプラズマトーチであって、前記サイドシールドモジュールは、前記ガスシールドジェットとして、前記プラズマジェットの周囲において環状に形成され、同軸状のスリット、又は、同軸状かつ軸対象配置された複数の孔から噴射される、少なくともアルゴンまたは窒素のうちの一種類またはそれらを混合したガスを用いることを特徴とするプラズマトーチ。請求項1に記載のプラズマトーチであって、前記カスケードは、前記アノード側に向かうに従って段階的に拡径する内部形状の段階数が4~10段の範囲であることを特徴とするプラズマトーチ。請求項1に記載のプラズマトーチであって、前記カソード、前記カスケード、前記アノード及び前記出射ノズルの内の最大径である箇所の外径が70mm以下であり、前記カソード、前記カスケード、前記アノード及び前記出射ノズルを合わせた最大長さが300以下であることを特徴とするプラズマトーチ。しかしながら、上述したような従来の構成のプラズマトーチにおいては、以下に説明するような問題点が存在する。1乱流のプラズマジェットは、渦を巻きながら出射ノズルから流出し、周囲の低温の雰囲気と活発に混ざり合うことから、エンタルピーを急速に失う。このため、効果的に鋼板や粉末等を加熱できる区間の長さは、出射ノズルの軸方向で、ノズル内径の5~7倍の長さ寸法を超えることは出来ない。これでは、耐火性粉末材料例えば、酸化物、炭化物、窒化物等を処理するにあたり、粒子を効率良く処理するのに十分でないという問題がある。これは、被処理部が高温ジェット核に曝されている時間が短いためである。このような表面処理を行うための一連の技術的プロセスにおいては、プラズマジェットが、低速、低騒音で比較的長く150mm以上、さらに、プラズマジェットの直径が大きい必要がある。2ガスの温度がT>TmpTmpは、物質の溶融温度を指すを満たすようなプラズマジェットの区域に、低熱伝導粒子例えば、Al2O3、ZrO2等が滞在している時間が不十分だと、プラズマジェットの外周に、完全に融解していない粒子が現れることがある。同時に、そのような完全に融解していない粒子低熱伝導粒子の蒸発が、プラズマジェットの軸中心の区域で生じる可能性がある。これにより、プラズマと粒子との間の熱交換が減少するため、粉末処理の効率が低下するという問題がある。3乱流気体の流れの半径方向の速度や温度勾配が大きすぎると、全く融解していない粒子や中途半端に融解された粒子が現れる確率が高くなる。4上記したプラズマジェットの内部速度温度勾配に、さらに、大きなアーク短絡に起因した、周波数1~5kHz程度の乱流振動のスペクトラムの周波数が加わることにより、粒子の速度と、局部及びプラズマジェットの断面における温度に、かなりのばらつきが出てくる。この結果、最終製品の特性が不均一になってしまうという問題がある。5従来型のプラズマトーチでは、アノード陽極表面へのアーク付着が抑制されるので、流出するプラズマジェットの温度と速度場とが非軸対称になってしまう。このような問題を解決するため、通常、作動ガスが渦力を強くするという方法が採用されており、これによってアークスポットがアノードの表面で旋回する。しかしながら、作動ガスの流速が小さい場合、即ち、レイノルズ数が低い場合には、気体の圧力による旋回効果が得られなくなるので、上記方法は適さない。また、アノードを被覆するソレノイドを取り付けることにより、電磁旋回を加える方法が採用されることもある。しかしながら、この場合には、プラズマトーチの構造が本質的に複雑になる一方、上記問題が完全に解決されることはない。6プラズマジェットに回転速度の成分が存在する場合、相当な量の粒子がプラズマジェットの外周部へと移動する。このため、粒子が加熱される際の効率が低下する。さらに加えて、渦状のプラズマジェットは、通常は乱流なので、長さが比較的短い。7渦状のプラズマ流により、騒音レベルが最大で120~130デシベルと、非常に高くなってしまう。本発明は、上記各問題点を解決する。即ち、カソードとアノードとの間のカスケード電気的に絶縁された電極間インサートを備え、高性能なプラズマ処理を利用したプラズマ溶射等の表面処理や耐火性粉末材料加工、プラズマ化学処理等を高効率で行うことが可能なプラズマトーチを提供する。本発明者等は、上記問題点を解決するために鋭意検討を行った。まず、上記問題の解決方法の一つとして、高エンタルピーであって、且つ、準層流低流速であり、しかも長いプラズマジェットを発生させ、そのジェットのガスが渦を巻いて流れる流量を最小限にするという方法を見出した。この際の流量は、アノードにアークが安定して付着するのに十分な程度とする。この場合、粘性消散の結果、ガス速度の回転成分は放電経路において抑制される。さらに、プラズマトーチの射出口では、周囲の雰囲気からの冷却ガスの混合が大幅に抑制される。同時に、プラズマトーチがカスケード電極間インサートを有する構成とすることにより、上述した問題点のほとんどを解消することが可能となる。この場合、電気アークの長さは、自己安定式のプラズマトーチに比べて相当に長い。他の条件が同じであると仮定すると、プラズマジェットの出力は、電流の増加ではなく、アーク電圧の増加によって増大される。また、カスケードとアノードとの間の隙間に、高導電性のガスを別途供給する構成を採用することで、アノード表面へのアークの付着が抑制されるのを防止できる。この場合、アークが付着する度合いが均等に分布されるので、出射ノズルの出射口においてプラズマジェットが軸対称となる。材料処理における重要な技術として、プラズマジェットが充分に長く、また、プラズマジェットの断面の直径が大きいことが求められる。一般的に、出射されるプラズマジェットの直径は、電気アーク経路及び出射ノズルの内径によって決まる。プラズマ作動ガスの流量が小さい場合、プラズマジェットの直径を大きくする事にはやや問題がある。これは、プラズマジェットの直径を大きくすることは、プラズマジェットを広範囲にわたって安定させる点や、プラズマ作動ガスの温度と断面における速度分布を一定にする点と相反するからである。このため、本発明者等の知る限り、上記問題を解決するために、電気式アークプラズマトーチの改良に関して考察されたことは、これまで全く無かった。一般的に知られている、全ての市販の溶接装置に備えられているプラズマトーチでは、プラズマアーク長が自己安定式であり、カソードからアノードに向けて縮径する向きのステップによって、プラズマアークの長さが固定されている。このような従来のプラズマトーチと比較した場合、本発明に係るプラズマトーチの利点として以下の事項が挙げられる。1カソードとアノードとの間にカスケード電極間インサートが設けられているので、プラズマトーチの出力が、電流の増加によってではなく、アーク電圧の増加によって得られる。これにより、カソード及びアノードの各電極の寿命が顕著に長くなる。2カスケードが設けられているので、大規模なプラズマアーク長の脈動の度合いを大幅に軽減することができる。従って、出射されるプラズマジェットの出力の変動を一桁以上で減らすことができる。3プラズマアークがアノードの表面に分散されるように付着することによって、プラズマジェットの温度及び速度場が軸対称となる。さらに、アーク電圧及び出力の脈動の度合いを低減することができる。4特殊な処理の要求に対応できるように、空気をプラズマ形成ガスとして使用することにより、プラズマ技術を用いたプロセスに要するコストを顕著に低減することができる。さらに、装置コストの回収期間を顕著に短縮することができる。5準層流のプラズマジェットを集中した熱源として用いることができる。この際、表面の加熱効率が90を超えることが可能であることが明らかである。また、熱伝導率が低いセラミックの粉末物質を溶射処理する際の効率も高めることができる。本発明は上記各知見に基づくものであり、以下に示す構成を採用するものである。即ち、本発明のプラズマトーチは、カソードとアノードとの間にカスケードが配設され、前記カソードとアノードとの間に電圧を印加することでプラズマジェットを形成するカスケード型のプラズマトーチであって、前記カソードは、水冷構造を有する銅製の本体部と、該本体部に挿入された棒状のタングステンの陰極とからなり、前記カソードと前記カスケードとの間に、さらに、前記カソード及び前記アノードとは電気的に絶縁されているとともに、水冷構造を有するパイロット部材が備えられ、前記カスケードは、前記パイロット部材と前記アノードとの間に配置され、前記アノード側に向かうに従って多段で段階的に拡大する内部形状とされた単一部材、あるいは、互いに電気的に絶縁された複数の部材からなるとともに、前記カソード及び前記アノードとは電気的に絶縁され、水冷構造を有する電極間インサートとして構成されており、前記アノードは、水冷構造を有する銅製部材であり、さらに、前記アノードに対して電気的に絶縁して接続されているとともに、前記アノード側に向かうに従って内部形状が多段で段階的に拡大し、水冷構造を有する出射ノズルと、同軸で環状且つ低速のガスシールドジェットを生成することにより、周辺環境からのガス流入を遮断して、前記出射ノズル及び該出射ノズルから出射されるプラズマジェットへの酸素の侵入を遮断するサイドシールドモジュールと、を備えることを特徴とする。また、本発明は、上記構成のプラズマトーチにおいて、前記カソードに備えられる前記陰極の先端の直径Dcathodeが、下記1式を満たすことを特徴とする。但し、上記1式において、[x]はxカッコ内の整数部分であり、また、Iはアーク電流Aで、100≦I≦400Aの範囲である。また、本発明は、上記構成のプラズマトーチにおいて、前記パイロット部材の中央開口部の直径Dpilotと、前記カソードに備えられる前記陰極の先端の直径Dcathodeとの関係が、次式{Dpilot>Dcathode}を満たすことを特徴とする。また、本発明は、上記構成のプラズマトーチにおいて、前記パイロット部材に備えられる前記中央開口部の周囲にバイパス孔が設けられており、プラズマを生成させるための作動ガスが、前記カソード側から、前記中央開口部又は前記バイパス孔の少なくとも何れかを通過して前記カスケード側に流れることを特徴とする。また、本発明は、上記構成のプラズマトーチにおいて、前記カソードに備えられる陰極と、前記パイロット部材との間の隙間の幅h={Dpilot-Dcathode/2}が、下記2、3式を満たし、前記隙間の幅hの最小値は、前記陰極と前記パイロット部材との間の円形の隙間に存在する前記プラズマ作動ガスの平均質量速度が、初期温度におけるプラズマ形成ガスの音速よりも小さな速度であり、前記隙間の幅hの最大値は、前記プラズマ作動ガスの所定の質量流量率Gwにおいて、前記パイロット部材の入口のプラズマ作動ガスの状態に対応するレイノルズ数Re={4Gw/πDpilotμw}が、管内のガスの流れが乱流状態となる臨界レイノルズ数Recrit2100よりも小さいことを特徴とする。また、本発明は、上記構成のプラズマトーチにおいて、前記カスケードが複数の部材からなるとともに、前記複数の部材の各々の間、並びに、当該カスケードと前記カソード及び前記アノードとの間に、Oリング及び断熱性セラミックリングが設けられており、前記複数の部材の各々の間、並びに、当該カスケードと前記カソード及び前記アノードとの間との間が、電気的に絶縁した状態で接続されていることを特徴とする。また、本発明は、上記構成のプラズマトーチにおいて、前記カスケードは、前記パイロット部材側から前記アノード側に向けて段階的に拡径する各段階の、プラズマジェット出射方向の長さLimmが、次式{5≦Limm≦15}を満たすことを特徴とする。また、本発明は、上記構成のプラズマトーチにおいて、前記アノード側に向けて段階的に拡径する前記カスケードの、前記パイロット部材側からi番目の位置における、プラズマジェット出射方向の長さをLimmで表し、半径方向の段差寸法をΔrimmで表した際、前記各段階における長さLimmと段差寸法Δrimmとの関係が、次式{4.5≦Li/Δri≦15}を満たすことを特徴とする。また、本発明は、上記構成のプラズマトーチにおいて、前記カソードに備えられる前記陰極の先端と、前記アノードの前記カスケード側の端部との間の電極間長さ前記カソード先端と前記アノード入口との間の電極間長さLが、次式{50≦Lmm≦150}を満たすことを特徴とする。また、本発明は、上記構成のプラズマトーチにおいて、前記アノードは、前記カスケードの出口側に接続され、出口側に向かうに従って滑らかに収束する形状のテーパ部を含むプラズマ流入路と、該プラズマ流入路に接続され、出口側に向かって同一径で設けられることでプラズマを安定化する円筒状流路とからなる流路を備え、前記アノードの前記円筒状流路の内径Danodeと、前記パイロット部材の中央開口部の直径Dpilotとの関係が、次式{1.5≦Danode/Dpilot≦2.8}を満たすことを特徴とする。また、本発明は、上記構成のプラズマトーチにおいて、全ガス質量流量率Gtotalが、下記4、5式を満たすことを特徴とする。但し、上記4、5式において、Retotal=4Gtotal/πDanodeμは、前記アノードの出口側の断面において計算されたレイノルズ数を表す。また、上記一般式6で表されるGtotalは、プラズマを形成するガス混合物の第j個目の要素、及び、アノードシールドガスGjの、全ガス質量流量率グラム/秒を表す。また、本発明は、上記構成のプラズマトーチにおいて、前記プラズマを形成するガス混合物は、アルゴンArgon、窒素Nitrogen、水素Hydrogenの各々のガスの質量比の最大値が、次式{GArgon/GNitrogen=0.4}、及び、次式{GHydrogen/GNitrogen=0.04}を各々満たすことを特徴とする。また、本発明は、上記構成のプラズマトーチにおいて、水冷構造を有する前記出射ノズルが、前記アノード側から出射口に向けて段階的に拡径する内部形状とされているとともに、前記アノードに対して電気的に絶縁されて接続されていることを特徴とする。また、本発明は、上記構成のプラズマトーチにおいて、前記出射ノズルの出射口における内径Dexitと、前記アノードの前記円筒状流路の内径Danodeとの比が、次式{1.5≦Dexit/Danode≦2.5}を満たすことを特徴とする。また、本発明は、上記構成のプラズマトーチにおいて、前記出射口に向けて段階的に拡径する前記出射ノズルの、前記アノード側からi番目の位置における、プラズマジェット出射方向の長さをLNimmで表し、半径方向の段差寸法をΔriで表した際、前記各段階における長さLNimmと段差寸法Δrimmとの関係が、次式{5≦LNi/Δri≦10}但し、1≦i≦M-1;M=段階数を満たすことを特徴とする。また、本発明は、上記構成のプラズマトーチにおいて、前記サイドシールドモジュールは、前記ガスシールドジェットとして、前記プラズマジェットの周囲において環状に形成され、同軸状のスリット、又は、同軸状かつ軸対象配置された複数の孔から噴射される、少なくともアルゴンまたは窒素のうちの一種類またはそれらを混合したガスを用いることを特徴とする。また、本発明は、上記構成のプラズマトーチにおいて、前記カスケードは、前記アノード側に向かうに従って段階的に拡径する内部形状の段階数が4~10段の範囲であることを特徴とする。また、本発明は、上記構成のプラズマトーチにおいて、前記カソード、前記カスケード、前記アノード及び前記出射ノズルの内の最大径である箇所の外径が70mm以下であり、前記カソード、前記カスケード、前記アノード及び前記出射ノズルを合わせた最大長さが300以下であることを特徴とする。本発明によるプラズマトーチは、カソードとアノードとの間に電極間インサートであるカスケードを設け、さらに、前記カスケードを、前記カソード側から前記アノード側に向かうに従って段階的に拡径する内部形状とした構成を採用している。本発明によれば、上記構成のカスケードが備えられることにより、プラズマトーチの出力が、電流増加に拠らずにアーク電圧の増加によって得られるので、カソード及びアノードの各電極の長寿命化が可能となる。また、段階的に拡径する内部形状とされたカスケードを備えることで、該カスケードの内部において準層流のプラズマが生成されるので、プラズマジェットの出力変動が低減でき、運転処理コストの低減が可能となる。これにより、高性能なプラズマを利用した表面処理を、高効率で行うことが可能なプラズマトーチが得られる。以下に、本発明のプラズマトーチの一実施形態について、図1~図6を適宜参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために詳細に説明するものであるから、特に指定の無い限り、本発明を限定するものではない。本実施形態のプラズマトーチ100は、図1に例示するように、カソード1とアノード4との間に電極間インサートとしてカスケード3が配設され、カソード1とアノード4との間に電圧を印加することでプラズマジェットを形成するカスケード型のプラズマトーチである。カソード1は、図2A、図2B、図2Cに示すように、水冷構造を有するチャンネル構造体水冷構造13を有する銅製の本体部11と、該本体部11に挿入された棒状のタングステンの陰極12とからなる。また、図2A、図2B、図2Cに示す例のカソード1は、カソードガスプラズマ作動ガスAが注入されるガス入口1aが備えられるとともに、本体部11がトーチホルダ10に嵌合支持されている。また、カソード1とカスケード3との間には、図1に示すように、さらに、カソード1及びアノード4とは電気的に絶縁されているとともに、図示略の水冷構造を有するパイロット部材2が備えられている。このパイロット部材2は、図2A、図2B、図2Cに示す例においては、カソード1と同様、トーチホルダ10に嵌合支持されている。カスケード3は、パイロット部材2とアノード4との間に配置され、アノード4側に向かうに従って多段で段階的に拡大する内部形状とされた単一部材、あるいは、互いに電気的に絶縁された複数の部材からなり、図1に示す例では、5個の部材3A~3Eからなる。このカスケード3は、カソード1、パイロット部材2、及びアノード4とは電気的に絶縁され、水冷構造33を有する電極間インサートとして構成されている。また、図3の部分図に例示するカスケード3は、その胴囲が外側絶縁体31と内側絶縁体32とから筒状に構成され、外側絶縁体31と部材3A~3Eとの間に確保された空間が、通水による水冷構造33として構成されている。また、各々の部材3A~3Eの間には、外側から順に、それぞれOリング34及び断熱性セラミックリング35が設けられ、各々の部材3A~3Eの間が電気的に絶縁した状態で接続されている。上記構成のカスケード3は、入口3a側からカソードガスプラズマ作動ガスAが流入し、内部で後述のアノードガスプラズマ作動ガスBと混合し、プラズマ形成ガスCとしてプラズマを発生させ、出口3b側から出射させることができる。また、本実施形態においては、さらに、カスケード3とカソード1パイロット部材2及びアノード4との間にも、Oリング34及び断熱性セラミックリング35が設けられた構成とすることができる。図3に示す例においては、部材3Aのカソード1A側パイロット部材2側に、Oリング34及び断熱性セラミックリング35が設けられている。本実施形態のカスケード3は、上記構成のように、互いに電気的に絶縁された複数の部材3A~3Eからなる電極間インサートとして構成されるとともに、カソード1パイロット部材2及びアノード4との間で電気的に絶縁された構成とされている。このような構成のカスケード3は、例えば、プラズマトーチに印加する作動電圧を高くする場合には、複数の部材の数を増加させてさらに多段の構成とすることで、より高電圧で駆動することが可能となる。アノード4は、水冷構造43を有する銅製部材である。また、本発明に係るプラズマトーチ100においては、さらに、アノード4に対して電気的に絶縁して接続されているとともに、アノード4と反対側に向かうに従って内部形状が複数の段階で拡大し、図示略の水冷構造を有する出射ノズル5を備える。アノード4は、図1に示すように、端部4aが、カスケード3の出口3bに対して電気的に絶縁された状態で接続されている。また、図示例のアノード4は、出口4b側に向かうに従って滑らかに収束する形状のテーパ部41aを含むプラズマ流入路41と、該プラズマ流入路41に接続され、出口側に向かって同一径で設けられることでプラズマを安定化する円状流路42とからなる流路4Aを備えている。また、プラズマ流入路41には、カスケード3の出口3bと接続される位置に渦巻きリング44が設けられており、さらに、出射ノズル5と接続される出口4bには絶縁リング46が設けられている。また、アノード4には、アノードガスBが注入される注入口43aが設けられており、この注入口43aは、プラズマ流入路41に連通されている。出射ノズル5は、図4に例示するように、その端部5aが、アノード4の出口4b側に、絶縁リング46を介して電気的に絶縁された状態で接続される。また、出射ノズル5は、段差52からなる、多段で段階的に拡大する内部形状を有しており、出射口51から、プラズマジェットDを安定して形成しながら出射可能な構成とされている。なお、図4に占めす例では、出射ノズル5は、2段の段差52からなる後ろ向きステップを有している。そして、プラズマトーチ100は、同軸で環状且つ低速のガスシールドジェットサイドシールドガスEを生成することにより、周辺環境からのガス流入を遮断して、出射ノズル5から出射された直後のプラズマジェットへの酸素の侵入を遮断する、サイドシールドモジュール6を備えて構成される図6A、図6Bを参照。図6A、図6Bに示す例のサイドシールドモジュール6は、図示略の噴出口と、出射ノズル5の出射端面53に形成された環状のガススリット62とからなる。そして、図示略の噴出口から供給されるガスシールドジェットEが、出射ノズル5の出射端面53の表面を伝播してガススリット62に流入するように構成される。また、詳細を後述するが、ガスシールドジェットEは、その一部が、出射ノズル5の出射端面53の表面から広がって、出射口51から多段の形状とされた内部に入り込み、入口付近の段差52の位置まで広がるように構成されている。上述のように、本実施形態で説明するプラズマトーチ100は、カソード1、カスケード3及びアノード4から概略構成されており、さらに、カソード1とカスケード3の間にパイロット部材2が備えられ、アノード4の出口側には出射ノズル5が備えられている。また、これら各部材の間は電気的に絶縁され、さらに、個別に水冷する構成とされている。本発明に係るプラズマトーチ100は、主に、カスケード3が、カソード1側からアノード4側に向かうに従って段階的に拡径する内部形状とされていることを特徴としている。そして、カソード1とアノード4との間に配設されるカスケード3を通過するカソードガスプラズマ作動ガスA、及びアノードガスプラズマ作動ガスBを供給し、カソード1とアノード4との間に電圧を印加してプラズマを発生させる。本発明に係るプラズマトーチ100に備えられたカスケード3は、従来のプラズマトーチには見られない構成を有している。本発明においては、カスケード3が設けられることで、まず、カソード1上の陰極点とアノード4上の陽極点との距離が長くなるため、電圧が高くなり、準層流プラズマジェットが形成しやすくなるという効果が得られる。本発明に係るプラズマトーチ100においては、カソード1に備えられた陰極12の先端12aの直径Dcathodeが、下記1式を満たすことが好ましい。但し、上記1式において、[x]はxカッコ内の整数部分であり、また、Iはアーク電流Aで、100≦I≦400Aの範囲である。陰極12の先端12aの直径Dcathodeが、上記1式を満たすことにより、安定した放電が可能となり、より安定したプラズマを形成することが可能となる。また、本発明に係るプラズマトーチ100においては、例えば、カソードガスプラズマ作動ガスAの質量流量率Gwを、二つの流れに再分配バイパスするための第2の構成詳細を後述するパイロット部材2を参照を採用するか否かに関わらず、パイロット部材2の中央開口部22の直径Dpilotと、カソード1に備えられる陰極12の先端12aの直径Dcathodeとの関係が、次式{Dpilot>Dcathode}を満たすことが好ましい。上記関係とすることにより、カソードガスAがパイロット2側カスケード3側に向けて安定して流れるとともに、安定した放電が可能となり、より安定したプラズマを形成することが可能となる。また、本発明に係るプラズマトーチ100においては、図2B、図2Cに示す例のように、パイロット部材2に備えられる中央開口部22の周囲にバイパス孔2424a、24bが設けられた構成とすることができる。このような構成とした場合には、プラズマを生成させるためのカソードガスプラズマ作動ガスAが、カソード1側から、中央開口部22又はバイパス孔24の少なくとも何れかを通過してカスケード3側に流れる。なお、図2Bに示す例では、バイパス孔24aが中央開口部22に対して略平行に設けられており、また、図2Cに示す例では、詳細を後述するが、バイパス孔24bが中央開口部22に対して所定の角度を有して設けられている。本発明では、パイロット部材2に対し、別の選択肢として、バイパス孔24a、24bが設けられたパイロット部材2A、2Bを採用することにより、カソードガスAの流率を二つの部分に分けることができる。この際に用いられるバイパス孔24a、24bは、上述したように、電気アークの経路である中央開口部22に対して平行なガス供給路として構成されるか図2B中の符号24a参照、又は、所定の角度α/2°を有したガス供給路として設けられる図2C中の符号24bを参照。このような構成を採用した場合には、カソードガスAの流率が2つの流れに再配分される。そのうちの1つの流れは、質量流量率がGwであり、軸r=0へと導かれ、その後、パイロット部材2の中央開口部22を通ってカスケード3側に流出する。この際の、中央開口部22の直径はDpilotである。また、2つ目の流れは、質量流量率がGw1であり、円形で各々の直径がDbhである複数のバイパス孔2424a、24bを通り、パイロット部材2とカスケード3との間の隙間へと流出する。この際の質量比Gw1/Gwは、おおよそ下記一般式7によって定義される。但し、上記一般式7中おける各数値は、Sbh=πDh2n:複数のバイパス孔の総面積Dh:バイパス孔の直径n:使用された孔の数Sg=πDIEI,1hg:隙間の出口面積DIEI,1:カスケードの第1の部分の内径hg:隙間の幅S0=πDpilot2/4:パイロット部材の中央開口部の面積となる。上記構成の如く、パイロット部材2に設けられた各開口部を用いることでカソードガスAを再配分すると、電気アークの初期ゾーンに小規模の乱流が発生する。この結果、アーク電圧が上昇し、プラズマ流出電力が増加するという効果が得られる。パイロット部材2の内径Dpilotは、以下に説明する事項を勘案して決定することができる。第1に、内径Dpilotが、棒状の陰極12の直径Dcathodeよりも小さい構成とすることは不可能である。即ち、次式{Dpilot>Dcathode}の関係が満たされる必要がある。第2に、パイロット部材の最小内径Dpilot,minは、カソードガスプラズマ作動ガスAの流率が所定の範囲である時に、パイロット部材の挿入部分へと流入する流れが入口で詰まってしまうことを防止できるだけの内径とされている必要がある。また、パイロット部材2の長さLpilotは、二重の不等式である次式{Lpilot,max≧Lpilot≧Lpilot,min}を満たす必要がある。ここで、Lpilot,minは、プラズマ着火時に、十分に発達した流れを形成することができるのに充分な程度の管長を示す。ここで説明する、十分に発達した流れとは、パイロット部材の挿入部分から流出するアークジェットを安定させることができる流れであり、通常は、次式{Lpilot,min/Dpilot≧1}の関係である。なお、値Lpilot,maxは、下記の条件によって定められる、パイロット部材の管長の最大値である。即ち、サンプルのガス量がパイロット部材の管の中に入っている滞留時間は、熱擾乱が管の中央電気アークから管の壁へと及ばない程度で小さい時間である必要がある。つまり、アーク壁の電気絶縁破壊を防げる程度に、壁の部分にあるガスが冷えている必要がある。また、本発明に係るプラズマトーチ100においては、カソード1に備えられる陰極12と、パイロット部材2との間の隙間の幅h={Dpilot-Dcathode/2}が、下記2、3式を満たし、隙間の幅hの最小値は、陰極12とパイロット部材2との間の円形の隙間に存在するプラズマ作動ガス、即ち、カソードガスAの平均質量速度が、初期温度におけるプラズマ形成ガスの音速よりも小さな速度であり、隙間の幅hの最大値は、カソードガスAの所定の質量流量率Gwにおいて、パイロット部材2のカソードガスAの状態に対応するレイノルズ数Re={4Gw/πDpilotμw}が、管内のガスの流れが乱流状態となる臨界レイノルズ数Recrit2100よりも小さいことが好ましい。本発明に係るプラズマトーチ100は、上述したように、カスケード3が、カソード1側からアノード4側に向かうに従って、内径が段階的に拡径する内部形状とされている。そして、図1及び図3に例示するカスケード3は、5個の部材3A~3Eからなり、Oリング34及び断熱性セラミックリング35によって各々の間が電気的に絶縁した状態で接続されている。このようなOリング34としては、例えば、従来公知の高温密閉プラスチックからなるものを用いることができる。また、断熱性セラミックリング35としても、一般に用いられているセラミックなどの電気的絶縁材質のリングを用いることができる。さらに、カスケード3は、Oリング34及び断熱性セラミックリング35により、カソード1及びアノード4と間で電気的に絶縁されている。上記構成のプラズマトーチ100において、カスケード電極間インサート3を構成する部材3A~3Eの数、即ち、多段で段階的に拡大する段階数は、所望とする動作電圧及びアーク長によって決められる。図3に示す本実施形態のカスケード3は、上述したように、5つの部材3A~3Eから構成される。これにより、プラズマトーチ100における作動電圧は、おおよそ100~260ボルトの範囲となる。この作動電圧は、例えば、電気アーク経路の内部構造や、プラズマ形成ガスの種類並びにプラズマ形成ガスの質量流量率によって決定される。より高い作動電圧を印加する場合には、カスケード部材の数がより多く必要になる可能性がある。また、本発明に係るプラズマトーチ100は、カスケード3が、パイロット部材2側からアノード4側に向けて段階的に拡径する各段階の、プラズマジェットDの出射方向の長さLimmが、次式{5≦Limm≦15}を満たす構成であることがより好ましい。上記各段階における長さLimmが5mm未満だと、水冷手段33による水冷効率が低下し、最悪の場合、プラズマトーチが故障してしまうことがある。また、上記長さLimmが15mmを超えると、第i個目の部分の浮遊電位が高くなり過ぎるため、この部分の内壁とプラズマとでアーク短絡が生じる。このようなアーク短絡の発生を防止し、プラズマトーチを故障させないためには、上記長さLiは5mm以上15mm以下にすることが好ましい。また、本発明に係るプラズマトーチ100は、アノード4側に向けて段階的に拡径するカスケード3の、パイロット部材2側からi番目の位置における、プラズマジェットD出射方向の長さをLimmで表し、半径方向の段差寸法をΔrimmで表した際、各段階における長さLimmと段差寸法Δrimmとの関係が、次式{4.5≦Li/Δri≦15}を満たす構成とすることがより好ましい。上記比Li/Δriが4.5未満だと、各段差においてプラズマ流の再付着が生じないために壁面の境界の層が不安定となり、この結果、プラズマの流れが乱流状態となってしまう。また、上記比Li/Δriが15を超えると、この部分の内壁とプラズマとでアーク短絡が生じ、プラズマトーチが故障してしまう。なお、カスケード3は、アノード4側に向かうに従って段階的に拡径する内部形状の段階数が4~10段の範囲であることが好ましい。図1及び図3に示す例では、カスケード3に設けられる上記段階数が5段とされている。カソード-アノード間におけるカスケードの段階数が4段未満だと、準層流プラズマジェットが発生し難くなり、また、発生するプラズマジェットが細くなり過ぎるおそれがある。また、本発明に係るプラズマトーチ100は、カソード1に備えられる陰極12の先端12aと、アノード4のカスケード3側の端部4aとの間の電極間長さLが、次式{50≦Lmm≦150}を満たす構成とされていることがより好ましい。上記式において、上記電極間長さLの下限50mmは、最小のアーク電圧に対応したものである。ここで、本発明において説明するアーク電圧とは、プラズマトーチの電力のことである。例えば、上記電極間長さLが50mmであり、カソードガスAとして窒素を用いた場合、プラズマトーチの電力は、30~40kW程度となる。また、上記電極間長さLの上限150mmは、最大のアーク電圧に対応したものである。例えば、上記電極間長さLが150mmであり、カソードガスAとして窒素を用いた場合、プラズマトーチの電力は、100~120kW程度となる。また、本発明に係るプラズマトーチ100は、アノード4が、カスケード3の出口3b側に接続され、端部入口4a側から出口4b側に向かうに従って収束する形状のテーパ部41aを含むプラズマ流入路41と、該プラズマ流入路41に接続され、出口4b側に向かって同一径で設けられることでプラズマを安定化する円状流路42とからなり、且つ、滑らかな内壁を有する流路4Aを備え、アノード4の円状流路42の内径Danodeと、パイロット部材2の中央開口部22の直径Dpilotとの関係が、次式{1.5≦Danode/Dpilot≦2.8}を満たす構成とすることがより好ましい。上記構成のように、流路4Aを、滑らかな内壁を有し、且つ、電気アークが付着するプラズマ流入路41の下流に円状流路42を備えることにより、プラズマの流れを効果的に安定化することが可能となる。ここで、上記Danode/Dpilotが1.5未満だと、電気アーク流路のフレーム中におけるプラズマの流れが若干膨張する。また、上記Danode/Dpilotが2.8を超えると、アノード4の出口部分でプラズマの流れが不安定になる。また、本発明に係るプラズマトーチ100は、全ガス質量流量率Gtotalが、下記4、5式を満たすことが好ましい。但し、上記4、5式において、Retotal=4Gtotal/πDanodeμは、前記アノードの出口側の断面において計算されたレイノルズ数を表す。また、上記一般式6で表されるGtotalは、プラズマを形成する全ガス質量流量率グラム/秒を表す。特に、アノードシールドガスGjは、カスケード3の最終段部分とアノード4の端部4aとの隙間におい供給される。ここで、下記8式に示すのは、流出するプラズマ作動ガスの動的粘度である。この動的粘度は、プラズマ流の熱と総質量均衡とを考慮して、プラズマ流の平均質量温度において計算されている。ここで、Retotalが上記4式における最小値100を下回る場合、プラズマ流の浮力が要因となる。つまり、結果として、この最小値を下回ると、プラズマの流れが軸対称でなくなってしまう。また、上記4式における最大値500を超えると、流出するプラズマジェットが乱流となってしまう。なお、縮退したアークがアノードの表面に付着した場合には、Ganodeが0.15Gtotalよりも小さくなる。また、プラズマ流が乱流となった場合には、GanodeがGtotalよりも大きくなる。このため、これらの場合には、上記5式で表される関係を満足できなくなる。また、本発明者等が鋭意実験を重ねたところ、プラズマを形成するガス混合物、即ち、プラズマ形成ガスCをなすカソードガスA及びアノードガスBは、アルゴンArgon、窒素Nitrogen、水素Hydrogenの各々のガスの質量比の最大値が、次式{GArgon/GNitrogen=0.4}、及び、次式{GHydrogen/GNitrogen=0.04}を各々満たすことにより、準層流のプラズマジェットDを効率的に形成可能となることが明らかになった。また、図5A~図5Cに示すように、本発明においては、図示略の水冷構造を有する出射ノズル5が、アノード4側から出射口51に向けて段階的に拡径する内部形状とされているとともに、アノード4に対して電気的に絶縁されて接続された構成とすることができる。図5A~図5Cは、プラズマジェットDの断面の直径を増加させるための出射ノズルの例であり、これらの出射ノズル複数の後ろ向きステップの段差52を有している。例えば、図5Aに示す例では計2段階、図5Bでは計3段階、図5Cに示す例では計4段階の段差を有している。また、図5A~図5C中において、ΔriLiは第i個目の段差52の高さ寸法及び長さ寸法であり、Aiは、第i個目の段差52中における、出射ノズル5の壁へのプラズマ流の再付着点を示す。また、本発明においては、出射ノズル5の出射口51における内径Dexitと、アノード4の円状流路42の内径Danodeとの比が、次式{1.5≦Dexit/Danode≦2.5}を満たすことがより好ましい。上記式におけるDexit/Danodeの最小値及び最大値は、安定した準層流によるプラズマ流出を可能とするとともに、膨張の可能性があるプラズマジェットの断面直径の範囲を定義したものである。また、本発明においては、出射口51に向けて段階的に拡径する出射ノズル5の、アノード4側からi番目の位置における、プラズマジェットD出射方向の長さをLNimmで表し、半径方向の段差寸法をΔrNiで表した際、各段階における長さLNimmと段差寸法ΔrNiとの関係が、次式{5≦LNi/ΔrNi≦10}但し、1≦i≦M-1;M=段階数を満たすことが好ましい。上記比LNi/ΔrNiが5未満の場合、プラズマ流の再付着が生じず、壁の境界部分の層が不安定となる。その結果、プラズマ流が乱流状態となる。また、上記比LNi/ΔrNiが10を超えると、出射ノズルの長さが長大化し、その結果、出射ノズルの壁に対する熱損失が増加するため、プラズマジェットの熱効率が低下する。また、本発明においては、上記式に加え、さらに、次式{2.5≦LNm/ΔrNm≦4.5}但し、i=Mを満足することが好ましい。ここで、LNm/ΔrNmが2.5未満の場合、出射ノズルの最後の段階において不安定な渦が形成され、この結果、流出するプラズマジェットが不安定になってしまう。また、LNm/ΔrNmが4.5を超えると、出射ノズルの最後のステップにおいて再付着箇所が出現する可能性がある。この結果、出射ノズルの出口における、周辺環境からの大気ガスの吸引量が多くなってしまう。また、上述したように、本発明に係るプラズマトーチ100は、同軸で環状且つ低速のガスシールドジェットを生成することで周辺環境からのガス流入を遮断することにより、出射ノズル5から噴射された直後のプラズマジェットへの酸素の侵入を遮断する、サイドシールドモジュール6が備えられる図6A、図6B参照。また、本発明においては、上述のサイドシールドモジュール6の構成において、ガスシールドジェットとして、プラズマジェットの周囲において環状に形成され、同軸状のスリット、又は、同軸状かつ軸対象配置された複数の孔から噴射される、少なくともアルゴンまたは窒素のうちの一種類またはそれらを混合したガスを用いる構成とすることが、プラズマジェットDへの酸素の進入を効果的に遮断する点からより好ましい。上記構成並びに作用を有するサイドシールドモジュールが設けられていない場合、相当量の外気酸素がプラズマジェットの中に吸い込まれる。一方、本実施形態で説明する上記構成のサイドシールドモジュール6が備えられている場合には、ガスサイドシールドジェットEの一部は、まず、最後の拡径する後ろ向きステップ状のノズル段差52へと注入され、次に、主要なプラズマ形成ガスCと混ざり合うために法線方向に広がり始める。その後、サイドシールドジェットEの一部が、周囲の空間へと流出することにより、外気酸素の流入が抑制される。図6A、図6Bに示す流れのパターンから明らかなように、中程度の流出速度では、環状のガススリット同軸状のスリット62に流入したガスシールドジェットEは法線方向に曲がり、後に、放射状の壁の流れとして、出射ノズル5の出射端面53の表面を上記法線方向に広がる。その後、ガスシールドジェットEシールドガスの一部は、最後の拡径するステップの段差52の中へと引き込まれる。一方、その他の部分のガスシールドジェットEは、出射ノズル5の出射口51から流出するプラズマジェットDへと混入して引き込まれる。この状態においては、外気は、これ以上、最後の拡径するステップ段差52の中には入り込めない。これにより、出射ノズル5の近傍の、ジェット流の最初の部分におけるプラズマジェットDに外気が混入することを防ぐことができる。この結果、出射ノズル5から流出するプラズマジェットEは、混入する空気酸素が顕著に低減される。ここで、環状のガススリット62のガスシールドジェットEシールドガスの排出口の内径rsmm、スリット幅Δrsmm、シールドガスのガス質量流量率Gsg/sec、そして、ガスシールドジェットEの平均質量速度vsm/secは、最後の後ろ向きステップ段差52の吸引力と、外部の力を受けないプラズマジェットDの初期ゾーンによって定義される。また、特定のパラメータである排出口内径rs、スリット幅Δrs、及びガス質量流量率Gsの値について、ガスシールドジェットの範囲は、下記9式で表される次式質量速度の平均によって定義される。なお、本実施形態においては、プラズマトーチ100におけるカソード1、パイロット部材2、カスケード3、アノード4及び出射ノズル5の内の最大径である箇所の外径が70mm以下であり、また、これら各部材を合わせた最大長さが300mm以下である構成とすることができる。プラズマトーチ100の寸法を上記範囲で規定することにより、カスケード3の内部形状に関し、段階数や段差高さ寸法、段差長さ等の各パラメータを適正範囲で設定することが可能となる。以上説明したように、本発明のプラズマトーチ100によれば、カソード1とアノード4との間に電極間インサートであるカスケード3を設け、さらに、カスケード3を、カソード1側からアノード4側に向かうに従って段階的に拡径する内部形状とした構成を採用している。本発明によれば、上記構成のカスケード3が備えられることにより、プラズマトーチ100の出力が、電流増加に拠らずにアーク電圧の増加によって得られるので、カソード1及びアノード4の各電極の長寿命化が可能となる。また、段階的に拡径する内部形状とされたカスケード3を備えることで、該カスケード3の内部において準層流のプラズマが生成されるので、プラズマジェットDの出力変動が低減でき、運転処理コストの低減が可能となる。これにより、高性能なプラズマを利用した表面処理を、高効率で行うことが可能なプラズマトーチ100が得られる。また、アノード4出口側の出射ノズル5に、同軸で環状且つ低速のガスシールドジェットを生成することによって周辺環境からのガス流入を遮断するサイドシールドモジュール6を備えることで、出射ノズル5及びプラズマジェットDへの酸素の侵入を遮断できる。これにより、プラズマ形成ガスのレイノルズ数が低く準層流であり、低騒音で、断面直径が安定して拡張され、プラズマ長の長い、Ar-N2-H2からなるプラズマジェットDを生成することができる。以下、本発明に係るプラズマトーチの実施例を挙げ、本発明をより具体的に説明するが、本発明は、もとより下記実施例に限定されるものではなく、前、後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。本発明による準層流プラズマジェットの発生に関わる実施例を下記表1に示す。この際のプラズマ作動ガスは、カソードガス及びアノードガスとして、Ar、N、Hを含有し、これら各々の質量比の最大値GArgon、GNitrogen、GHydrogenが、下記表1に示す関係とされたものを使用した。また、アノードガスを供給する際のその他の条件を、下記表1に示すような条件とした。また、図2に示すプラズマトーチの仕様から、カソード側からパイロット部材を通過してカスケード側に流入する際の、カソードガスのレイノルズ数{Re={4Gw/πDpilotμw}を求め、管内におけるプラズマジェットの流れの状態準層流、乱流を判定した。この際、管内のガスの流れが乱流状態となる臨界レイノルズ数{Recrit2100}を基準として判定を行った。そして、カソードガスの供給条件を下記表1に示すとともに、レイノルズ数及び流れの状態の判定結果を下記表2に示した。また、各条件でプラズマ照射を行った際、射出ノズルから射出されるプラズマジェットの断面直径及びプラズマジェット先端までのプラズマ長について、3CCDビデオカメラを用いて測定し、結果を下記表4に示した。また、各条件でプラズマ照射を行った際に、プラズマジェットによって発生する騒音レベルdBを、市販の騒音計リオン社製、品番:NA-28によって測定し、下記表4に示した。この際、騒音計のセンサ部マイクを、プラズマトーチの出口から軸方向に1m、半径方向に1mの位置に設置し、測定を行った。下記表1に、プラズマ形成ガスの組成及びカソードガスの供給条件の一覧を示すとともに、下記表2に、カソードガスのレイノルズ数及び流れの状態判定結果、プラズマジェットの断面直径及びプラズマ長、騒音レベル、電極寿命、並びに、寿命評価の結果一覧を示す。表1及び表2に示すように、多段で段階的に拡大する内部形状を有するカスケード並びに出射ノズルを備え、さらに、サイドシールドモジュールを備えた本発明のプラズマトーチを用いた本発明例においては、全て、プラズマ形成ガスが準層流であり、出力変動が小さいことが確認できた。また、本発明例においては、プラズマジェットの断面直径が18mm以上と大きく、且つ、プラズマ長が150mm以上と、長いプラズマジェットが得られた。また、本発明例においては、騒音レベルが95dB以下と抑制されており、また、電極寿命が50時間以上と長寿命であることが確認できた。これにより、本発明のプラズマトーチを用いることで、高性能なプラズマ処理を利用したプラズマ溶射等の表面処理や耐火性粉末材料加工、プラズマ化学処理等を、高効率で行うことが可能であることが明らかとなった。これに対し、従来の構成のプラズマトーチを用いた比較例においては、プラズマ形成ガスが乱流となり、また、上記した本発明例に比べて、プラズマジェットの断面直径が小さく、プラズマ長が短いことが確認できた。このため、比較例では、騒音レベル、及び、電極寿命の内、少なくとも何れかの特性が劣るものとなった。比較例1においては、カスケードが多段で拡大する内部形状とされていないプラズマトーチを使用したことから、プラズマ形成ガスのレイノルズ数Reが約528で乱流となり、また、プラズマ長が70と寸法の小さなものとなった。このため、プラズマは乱流であり、大気酸素を大きく巻き込むものとなった。また、比較例2においては、カスケード及び出射ノズルの何れもが、多段で拡大する内部形状とされていないことから、プラズマ形成ガスのレイノルズ数Reが約210となり、プラズマが不安定な状態となった。また、比較例3においては、カスケード及び出射ノズルが多段で拡大する内部形状とされていないことに加え、サイドシールドモジュールが設けられていないプラズマトーチを使用している。このため、比較例3では、プラズマ形成ガスのレイノルズ数Reが約513で乱流となり、また、プラズマ長が120mmと、寸法の小さなものとなった。さらに、比較例3では、プラズマトーチにサイドシールドモジュールが備えられていないことから、外気がプラズマジェットの初期ゾーンや出射ノズル内に流入し、プラズマジェットが酸素を巻き込み、不安定となっていることが目視によって確認された。また、比較例4においては、上記同様、カスケード及び出射ノズルが多段で拡大する内部形状とされていないことに加え、アノードガスが不足しており、プラズマ形成ガスのレイノルズ数Reが約457であり、プラズマが不安定な状態となった。また、比較例5においても、カスケード及び出射ノズルが多段で拡大する内部形状とされていないことに加え、カソードガス中の窒素が過剰であり、プラズマ形成ガスのレイノルズ数Reが約537で乱流となり、プラズマが不安定な状態となった。また、比較例6においても、カスケード及び出射ノズルが多段で拡大する内部形状とされていないことに加え、カソードガス中のアルゴン及び窒素が過剰であり、プラズマ形成ガスのレイノルズ数Reが約791で乱流となり、プラズマが不安定な状態となった。また、比較例7においても、上記同様、カスケード及び出射ノズルが多段で拡大する内部形状とされておらず、プラズマ形成ガスのレイノルズ数Reが約432であり、プラズマが不安定な状態となるとともに、カソードガス中の水素が過剰なために電極が損傷し、寿命が非常に短いものとなった。また、比較例8においても、カスケード及び出射ノズルが多段で拡大する内部形状とされておらず、プラズマ形成ガスのレイノルズ数Reが約324であり、プラズマが不安定な状態となるとともに、アノードガス中の水素が過剰なために電極が損傷し、寿命が非常に短いものとなった。また、比較例9においても、カスケード及び出射ノズルが多段で拡大する内部形状とされておらず、プラズマ形成ガスのレイノルズ数Reが約607と乱流であり、プラズマが不安定な状態となるとともに、アノードガス中の窒素が過剰なために電極が損傷し、寿命が非常に短いものとなった。"