JP2002173394A - Method of producing diamond, plasma apparatus and method of producing diamond using the plasma apparatus - Google Patents

Method of producing diamond, plasma apparatus and method of producing diamond using the plasma apparatus

Info

Publication number
JP2002173394A
JP2002173394A JP2000369586A JP2000369586A JP2002173394A JP 2002173394 A JP2002173394 A JP 2002173394A JP 2000369586 A JP2000369586 A JP 2000369586A JP 2000369586 A JP2000369586 A JP 2000369586A JP 2002173394 A JP2002173394 A JP 2002173394A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
diamond
housing
electric field
diamond particles
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000369586A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mitsuyoshi Mori
三佳 森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP2000369586A priority Critical patent/JP2002173394A/en
Publication of JP2002173394A publication Critical patent/JP2002173394A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of producing diamond, by which it is possible to efficiently allow reaction products to reach floating diamond particles and a plasma generator. SOLUTION: The diamond particles 11 are allowed to float in a reaction tube 1 by sending a gaseous raw material into the reaction tube 1. The reaction products are formed by applying an electric field to the gaseous raw material using an induction coil 2, and the reaction products react with the diamond particles 11, thereby diamond is produced.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、気相合成法により
粒子状のダイヤモンドを核としてダイヤモンドを製造す
るダイヤモンドの製造方法およびプラズマ装置に関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a diamond production method for producing diamond using particulate diamond as a nucleus by a gas phase synthesis method, and a plasma apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】ダイヤモンドは、大きなバンドギャップ
(5.5eV)、大きなキャリア移動度(電子:180
0cm2/V・S、正孔:1600cm2/V・S)およ
び大きな熱伝導度(20W/cm・K)を持ち、更に高
硬度で耐磨耗性に優れる等の他の材料では得られない種
々の特性を有している。このため、最近、気相からのダ
イヤモンド合成、特に化学的気相析出法(以下、CVD
法と記す)を用いたダイヤモンドの製造方法の研究がよ
く行われている。
2. Description of the Related Art Diamond has a large band gap (5.5 eV) and a large carrier mobility (electron: 180).
0 cm 2 / V · S, holes: 1600 cm 2 / V · S) and high thermal conductivity (20 W / cm · K), and can be obtained with other materials such as high hardness and excellent wear resistance. Not having various characteristics. For this reason, recently, the synthesis of diamond from the gas phase, especially the chemical vapor deposition (hereinafter referred to as CVD)
Research on a method for producing diamond using the method has been frequently performed.

【0003】図6は、従来のダイヤモンド製造方法にお
けるプラズマ装置の概略図である。
FIG. 6 is a schematic diagram of a plasma apparatus in a conventional diamond manufacturing method.

【0004】従来のCVD法によるダイヤモンドの製造
方法が特開平1―157497号公報に開示されてお
り、その製造方法に用いられるプラズマ装置を図6に示
す。
A conventional method for producing diamond by the CVD method is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-157497, and FIG. 6 shows a plasma apparatus used in the production method.

【0005】反応管31の上方の外周に誘導コイル32
が設けられ、その誘導コイル32に電力を供給する高周
波電源33が接続されている。
[0005] An induction coil 32 is provided on the outer periphery above the reaction tube 31.
And a high frequency power supply 33 for supplying power to the induction coil 32 is connected.

【0006】反応管31の上面には、ダイヤモンドの原
料ガスを供給する原料ガス供給装置34と、プラズマ発
生用のキャリアガスを供給するプラズマガス供給装置3
5とが設けられている。
On the upper surface of the reaction tube 31, a source gas supply device 34 for supplying a source gas of diamond and a plasma gas supply device 3 for supplying a carrier gas for generating plasma are provided.
5 are provided.

【0007】反応管31の底面には、ダイヤモンド粒子
36を供給するとともにダイヤモンド粒子36を浮遊さ
せるためにガスを供給する粒子浮遊用ガス供給装置37
が設けられている。
At the bottom of the reaction tube 31, a gas supply device 37 for supplying diamond particles 36 and for supplying a gas for suspending the diamond particles 36 is provided.
Is provided.

【0008】また、反応管31内の底面の傾斜面には、
ダイヤモンド粒子36の浮遊を促す2つの振動板38が
設けられている。反応管31の外部には、振動板38を
振動させるための電磁石39が設けられ、電磁石39に
は電磁石39に電力を供給する電磁石用電源40が接続
されている。
In addition, the inclined surface of the bottom in the reaction tube 31 has
Two vibrating plates 38 for promoting the floating of the diamond particles 36 are provided. An electromagnet 39 for vibrating the vibration plate 38 is provided outside the reaction tube 31, and an electromagnet power supply 40 for supplying power to the electromagnet 39 is connected to the electromagnet 39.

【0009】反応管31の側面には、反応管31内のガ
スを排気するための排気装置41が設けられている。
An exhaust device 41 for exhausting gas in the reaction tube 31 is provided on a side surface of the reaction tube 31.

【0010】次に、図6を用いて、従来のダイヤモンド
の製造方法を説明する。
Next, a conventional method for producing diamond will be described with reference to FIG.

【0011】まず、排気装置41により反応管31内の
ガスを排気して真空にする。また、粒子浮遊用ガス供給
装置37により、ダイヤモンド粒子36とそのダイヤモ
ンド粒子36を浮遊させるガスを反応管31内に供給
し、そのガスの流圧によりダイヤモンド粒子36がを浮
遊する。このとき、電磁石39により振動板38を振動
させることによって、ダイヤモンド粒子36の浮遊を補
足する。
First, the gas in the reaction tube 31 is evacuated by the exhaust device 41 to make it vacuum. In addition, the diamond particles 36 and a gas for suspending the diamond particles 36 are supplied into the reaction tube 31 by the particle suspension gas supply device 37, and the diamond particles 36 float by the flow pressure of the gas. At this time, the suspension of the diamond particles 36 is supplemented by vibrating the diaphragm 38 by the electromagnet 39.

【0012】次に、プラズマガス供給装置35を通じ
て、プラズマ励起用のキャリアガスを供給するととも
に、原料ガス供給装置34を通じて原料ガスを反応管3
1の上部から供給する。そして、高周波電源33により
誘導コイル32に電力を供給し、反応管31に電界を発
生させる。そして、発生した電界が原料ガスを分解し、
反応生成物とすることにより、反応生成物がダイヤモン
ド粒子36を核として成長してダイヤモンドを析出する
ことができる。
Next, a carrier gas for exciting plasma is supplied through a plasma gas supply device 35, and a raw material gas is supplied through a source gas supply device 34 into a reaction tube 3.
1 from the top. Then, electric power is supplied to the induction coil 32 by the high frequency power supply 33 to generate an electric field in the reaction tube 31. And the generated electric field decomposes the source gas,
By using a reaction product, the reaction product grows around the diamond particles 36 as a nucleus and can precipitate diamond.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ダイヤモンドを製造するプラズマ装置は、反応管31の
上からは原料ガスを、反応管31の下からはダイヤモン
ドを浮遊させるための浮遊ガスを供給する関係上、排気
装置41は反応管31の側面の中央付近に設けなければ
ならなかった。また、振動板38を振動させるための電
磁石が反応管31の下側面に設けられている。従って、
プラズマを発生させるための誘導コイル32はプラズマ
ガス供給装置35と同じ反応管31の上方に設けなけれ
ばならなかった。
However, in the conventional plasma apparatus for producing diamond, a raw material gas is supplied from above the reaction tube 31 and a floating gas for floating the diamond is supplied from below the reaction tube 31. For this reason, the exhaust device 41 had to be provided near the center of the side surface of the reaction tube 31. Further, an electromagnet for vibrating the vibration plate 38 is provided on a lower surface of the reaction tube 31. Therefore,
The induction coil 32 for generating plasma had to be provided above the same reaction tube 31 as the plasma gas supply device 35.

【0014】これにより、原料ガスが分解されて生成さ
れる反応生成物が存在する領域と浮遊するダイヤモンド
粒子36とが存在する領域とが密接していないので、反
応生成物は浮遊するダイヤモンド粒子に到達するまでに
壁面にあたったり、分解された反応生成物同士が重合し
て非晶質炭素になってしまうということもあり、原料ガ
スの利用効率が低いという課題があった。
As a result, the region where the reaction product generated by decomposition of the raw material gas is present is not in close contact with the region where the floating diamond particles 36 are present. There is a problem that the reaction efficiency of the raw material gas is low because the reaction product that has hit the wall surface or the decomposed reaction product is polymerized into amorphous carbon before reaching the surface.

【0015】本発明は、上記課題を解決するために、浮
遊するダイヤモンド粒子に効率よく反応生成物を到達さ
せることができるダイヤモンドの製造方法およびプラズ
マ装置を提供することを目的とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for producing diamond and a plasma apparatus capable of efficiently causing a reaction product to reach floating diamond particles in order to solve the above-mentioned problems.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明のダイヤモンドの
製造方法は、筐体内に原料ガスを送り込むことによりダ
イヤモンド粒子を前記筐体内に浮遊させ、前記原料ガス
に電界をかけることにより前記原料ガスを分解して反応
生成物とし、前記ダイヤモンド粒子と前記反応生成物と
を反応させることを特徴とするものである。
According to the method for producing diamond of the present invention, diamond particles are floated in the housing by feeding the raw material gas into the housing, and the source gas is applied by applying an electric field to the raw material gas. It is characterized by decomposing into a reaction product, and reacting the diamond particles with the reaction product.

【0017】これにより、発生した電界によって原料ガ
スが分解されて反応生成物となり、浮遊するダイヤモン
ド粒子は、この反応生成物と反応することにより、ダイ
ヤモンドの結晶を高速に成長させることができる。ま
た、生成した反応生成物は、電界が発生する領域内にあ
るダイヤモンド粒子とすぐに反応することにより、原料
ガスの利用効率を高めることができる。
As a result, the source gas is decomposed by the generated electric field to become a reaction product, and the floating diamond particles react with the reaction product, whereby the diamond crystal can be grown at a high speed. In addition, the generated reaction product immediately reacts with the diamond particles in the region where the electric field is generated, so that the utilization efficiency of the source gas can be increased.

【0018】また、本発明のプラズマ装置は、筐体に設
けられた、電界発生手段、ガス流入口およびガス排気口
を有するプラズマ装置において、前記ガス流入口が前記
筐体の底面に設けられているとともに、前記筐体の側面
が階段状に形成されて前記電界発生手段が各々の段差部
に設けられていることを特徴とするものである。
Further, the plasma device according to the present invention is a plasma device having an electric field generating means, a gas inlet and a gas outlet provided in a housing, wherein the gas inlet is provided on a bottom surface of the housing. In addition, the side surface of the housing is formed in a step shape, and the electric field generating means is provided at each step portion.

【0019】また、本発明のプラズマ装置は、筐体に設
けられた電界発生手段、ガス流入口およびガス排気口を
有するプラズマ装置において、前記ガス流入口が前記筐
体の底面に設けられているとともに、前記電界発生手段
が、前記筐体の内部に設けられた2つの電極を一対とす
る複数の電極対からなり、前記各電極対の電極間隔がガ
ス流入口に向かって狭まるように設けられていることを
特徴とするものである。
Further, the plasma device of the present invention is a plasma device having an electric field generating means, a gas inlet and a gas outlet provided in a housing, wherein the gas inlet is provided on a bottom surface of the housing. In addition, the electric field generating means is composed of a plurality of electrode pairs having a pair of two electrodes provided inside the housing, and is provided such that an electrode interval between each of the electrode pairs decreases toward a gas inlet. It is characterized by having.

【0020】これらにより、ダイヤモンド粒子は、粒子
の粒径による質量に応じて、筐体内に位置するので、段
差部ごとに設けられた電界発生手段あるいは複数の電極
対ごとによって電界を発生することができ、筐体内で所
望の粒径を有しているダイヤモンド粒子が存在するとこ
ろにのみ電界をかけてダイヤモンドを製造することがで
きる。
Thus, since the diamond particles are located in the housing according to the mass of the particles according to the particle diameter, an electric field can be generated by the electric field generating means provided for each stepped portion or by each of a plurality of electrode pairs. Thus, it is possible to produce diamond by applying an electric field only to a place where diamond particles having a desired particle size exist in the housing.

【0021】また、本発明のプラズマ装置は、筐体に設
けられた電界発生手段、ガス流入口およびガス排気口を
有するプラズマ装置において、前記ガス流入口が前記筐
体の側面に設けられているとともに、前記電界発生手段
が前記筐体の上側および下側に設けられた電極からなる
ことを特徴とするものである。
According to the plasma apparatus of the present invention, there is provided a plasma apparatus having an electric field generating means, a gas inlet and a gas outlet provided in a housing, wherein the gas inlet is provided on a side surface of the housing. In addition, the electric field generating means comprises electrodes provided on the upper and lower sides of the housing.

【0022】これにより、上下の電極の電極間を高周波
によって調節することにより、筐体内にダイヤモンド粒
子を投入して浮遊させたときに、ダイヤモンド粒子の質
量による落下を防ぎながら、その高周波によりダイヤモ
ンド粒子を浮遊させることができる。
By adjusting the distance between the upper and lower electrodes with high frequency, the diamond particles are prevented from falling due to the mass of the diamond particles when the diamond particles are thrown into the housing and floated. Can be suspended.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して、詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0024】(第1の実施形態)図1は、本発明におけ
る第1の実施形態のダイヤモンドの製造方法で用いるプ
ラズマ装置の概略図である。第1の実施形態では、誘導
結合型のCVD法を用いてダイヤモンドを製造する。
(First Embodiment) FIG. 1 is a schematic view of a plasma apparatus used in a method for producing diamond according to a first embodiment of the present invention. In the first embodiment, diamond is manufactured using an inductively coupled CVD method.

【0025】図1に示すように、筐体として用いた石英
製の反応管1の外周に電界発生手段である誘導コイル2
が設けられている。誘導コイル2にはマッチングボック
ス9及び電源10が接続され、電源10から電力を供給
することにより、誘導コイル2を用いて反応管1内に電
界を発生することができる。
As shown in FIG. 1, an induction coil 2 serving as an electric field generating means is provided around a quartz reaction tube 1 used as a housing.
Is provided. A matching box 9 and a power supply 10 are connected to the induction coil 2. By supplying power from the power supply 10, an electric field can be generated in the reaction tube 1 using the induction coil 2.

【0026】反応管1の下面には、ガス流入口からダイ
ヤモンドの原料及びプラズマ励起用のガスを流入するガ
ス供給管3が設けられている。反応管1の上面には、反
応管1内のガスを排気するガス排気口を有する3つのガ
ス排気管4が設けられている。
On the lower surface of the reaction tube 1, there is provided a gas supply tube 3 through which a diamond raw material and a gas for plasma excitation flow from a gas inlet. On the upper surface of the reaction tube 1, three gas exhaust tubes 4 having gas exhaust ports for exhausting gas in the reaction tube 1 are provided.

【0027】ここで、供給するガス量の調節は、ガス供
給管3に設けられたガス流入量調節弁6で行い、また、
排気するガス量の調節は、各ガス排気管4に設けられた
ガス排気量調節弁7で行う。また、ガスの排気はガス排
気管4に接続された排気装置8によって行う。
The amount of gas to be supplied is adjusted by a gas inflow adjusting valve 6 provided in the gas supply pipe 3.
The amount of gas to be exhausted is adjusted by a gas exhaust amount adjusting valve 7 provided in each gas exhaust pipe 4. Further, gas is exhausted by an exhaust device 8 connected to the gas exhaust pipe 4.

【0028】また、ガス供給管3が設けられた反応管1
の底面は、反応管1の外部に向かって凸状の円錐形状に
形成されている。
The reaction tube 1 provided with the gas supply tube 3
Is formed in a conical shape convex toward the outside of the reaction tube 1.

【0029】さらに、反応管1の底面には傾斜部5が形
成されている。ここで、傾斜部5の角度が0度に近くな
ると、反応管1の底面と側面との境目近傍に反応管1内
に供給されたガスが流れにくい部分(ガス溜まり)が生
じてしまうことになるが、傾斜部5の傾斜を急にするほ
ど、反応管1の底面と側面との境目近傍には供給中のガ
スが供給されることになり、反応管1全体にガスが供給
されることになる。なお、反応管1の底面は、円錐形状
の他に、反応管の形状に応じて四角錐など凸状に形成さ
れ、傾斜部を有するもののほか、供給されるガスが反応
管1内にガス溜まりしないような形状であればよい。
Further, an inclined portion 5 is formed on the bottom surface of the reaction tube 1. Here, when the angle of the inclined portion 5 is close to 0 degrees, a portion (gas pool) where the gas supplied into the reaction tube 1 is difficult to flow is generated near the boundary between the bottom surface and the side surface of the reaction tube 1. However, as the inclination of the inclined portion 5 becomes steeper, the gas being supplied is supplied near the boundary between the bottom surface and the side surface of the reaction tube 1, and the gas is supplied to the entire reaction tube 1. become. In addition to the conical shape, the bottom surface of the reaction tube 1 is formed in a convex shape such as a quadrangular pyramid according to the shape of the reaction tube, and has a sloped portion. Any shape that does not need to be used.

【0030】次に、図1のプラズマ装置を用いてダイヤ
モンドの製造方法を説明する。
Next, a method for producing diamond using the plasma apparatus of FIG. 1 will be described.

【0031】まず、反応管1内の気体を予め排気装置8
を用いて1×10-4Paまで充分排気しておく。
First, the gas in the reaction tube 1 is evacuated to an exhaust device 8 in advance.
The air is sufficiently exhausted to 1 × 10 −4 Pa using the gas.

【0032】次に、流入するガスとして、ダイヤモンド
の原料ガス及びプラズマを励起しやすくするためのアル
ゴンのキャリアガスを用い、流入するガスとともに、粒
径が30μmのダイヤモンド粒子11をガス供給管3を
通じて反応管1内に流入する。
Next, a diamond source gas and a carrier gas of argon for facilitating the excitation of plasma are used as the inflowing gas, and the diamond particles 11 having a particle diameter of 30 μm are passed through the gas supply pipe 3 together with the inflowing gas. It flows into the reaction tube 1.

【0033】そして、ダイヤモンド粒子11が電界が発
生する領域内で浮遊状態となるようにガスの排気量をガ
ス排気量調節弁7で調節して気圧を8.0Paにする。
ここで、気圧はダイヤモンドの粒径に合わせて行えばよ
く、ダイヤモンド粒子11の粒径が0.1μm〜100
μmでは、気圧1000Pa〜0.01Paの範囲で選
択的に適宜調節する。また、異なるダイヤモンド粒子が
存在するときは、適当な気圧を適宜選択する。
Then, the gas exhaust amount is adjusted by the gas exhaust amount control valve 7 so that the diamond particles 11 are in a floating state in a region where an electric field is generated, and the pressure is set to 8.0 Pa.
Here, the atmospheric pressure may be adjusted according to the particle size of the diamond, and the particle size of the diamond particles 11 is 0.1 μm to 100 μm.
In the case of μm, the pressure is appropriately adjusted selectively within the range of 1000 Pa to 0.01 Pa. When different diamond particles are present, an appropriate pressure is appropriately selected.

【0034】第1の実施形態におけるダイヤモンドの原
料ガスは、水素とメタンの混合比を5:100とし、そ
の混合ガスの流量を0.05l/minとした。ここ
で、水素ガスは非ダイヤモンド構造をエッチングする効
果があり、少なくともメタンガスの20倍以上は混入す
るほうがよい。
The diamond raw material gas in the first embodiment has a mixing ratio of hydrogen and methane of 5: 100 and a flow rate of the mixed gas of 0.05 l / min. Here, the hydrogen gas has an effect of etching the non-diamond structure, and it is better to mix at least 20 times or more the methane gas.

【0035】なお、他の原料ガスとしては、エタン、ア
セチレン、あるいはブタン等が挙げられるが、メタンは
安価で揮発性の炭化水素のガスとして好ましい。また、
プラズマを励起しやすくするために、他にヘリウムある
いはヘリウムとアルゴンを併用したキャリアガスを用い
てもよい。
Examples of other source gases include ethane, acetylene, butane, etc., and methane is preferred as an inexpensive and volatile hydrocarbon gas. Also,
In order to easily excite plasma, helium or a carrier gas using helium and argon in combination may be used.

【0036】また、原料ガス及びキャリアガスのガス流
入量の調節はガス流入量調節弁6を用いて行う。なお、
ダイヤモンド粒子11はガスと同時に流入する以外に
も、あらかじめ反応管1内に入れておいてもよいし、原
料ガス及びキャリアガス流入後に適宜入れてもよい。
The gas inflow of the source gas and the carrier gas is adjusted by using the gas inflow adjusting valve 6. In addition,
In addition to flowing the diamond particles 11 simultaneously with the gas, the diamond particles 11 may be placed in the reaction tube 1 in advance, or may be appropriately placed after the raw material gas and the carrier gas have flowed.

【0037】次に、2.45GHzのマイクロ波で60
0Wの電力を電源10に入力し、マッチングボックス9
で調節して誘導コイル2に出力して反応管1内に電界を
発生し、キャリアガスをプラズマ状態とする。
Next, a microwave of 2.45 GHz is used for 60
0 W power is input to the power supply 10 and the matching box 9
The electric power is adjusted and output to the induction coil 2 to generate an electric field in the reaction tube 1 to bring the carrier gas into a plasma state.

【0038】プラズマ化されたキャリアガスによって、
原料ガスのメタン(CH4)もプラズマ状態となり、い
くつもの炭化水素化合物(CH3、CH2、CH、CH3 -
など)が混在する反応生成物が生成される。そして、反
応生成物は反応管1内の浮遊状態のダイヤモンド粒子1
1を核としてダイヤモンド粒子11に成長することによ
り、ダイヤモンドを製造することができる。このとき、
原料ガスのガス流量を調節することによりダイヤモンド
粒子11を電界が発生する領域内に存在させることがで
きるので、原料ガスが分解して生成した反応生成物とダ
イヤモンド粒子11とがすぐに反応し、原料ガスを効率
よく利用することができる。
With the carrier gas converted into plasma,
Feed gas methane (CH 4) also becomes a plasma state, a number of hydrocarbon compounds (CH 3, CH 2, CH , CH 3 -
) Are produced. The reaction product is the diamond particles 1 in a floating state in the reaction tube 1.
Diamond can be manufactured by growing diamond particles 11 with 1 as a nucleus. At this time,
By adjusting the gas flow rate of the raw material gas, the diamond particles 11 can be present in the region where the electric field is generated, so that the reaction product generated by decomposition of the raw material gas and the diamond particles 11 immediately react, The source gas can be used efficiently.

【0039】また、ガスのプラズマ化によって発生した
熱によりダイヤモンド粒子11の温度は上昇するが、さ
らに反応管1外部の所定の位置に設けられた光放射等に
よる加熱装置12を用いてダイヤモンド粒子11を加熱
して反応管1内を800度にすることにより、ダイヤモ
ンド粒子11の成長を促すことができる。これは以下の
実施の形態についても同様である。
Although the temperature of the diamond particles 11 rises due to the heat generated by the gasification of the gas, the diamond particles 11 are further heated by using a heating device 12 provided at a predetermined position outside the reaction tube 1 by light radiation or the like. Is heated to 800 degrees in the reaction tube 1 to promote the growth of the diamond particles 11. This is the same for the following embodiments.

【0040】さらに、第1の実施形態では、反応管1の
底面に傾斜部5を形成することによりガスが適当に傾斜
部5に沿って流れるため、ダイヤモンド粒子11が重力
によって反応管1の底面に落下しても、そのダイヤモン
ド粒子11がガス流入口に来たとき、ダイヤモンド粒子
11は再び浮遊することになり、ダイヤモンド粒子11
を無駄なく利用することができる。
Further, in the first embodiment, since the gas flows appropriately along the inclined portion 5 by forming the inclined portion 5 on the bottom surface of the reaction tube 1, the diamond particles 11 cause the diamond particles 11 to move by gravity to the bottom surface of the reaction tube 1. When the diamond particles 11 come to the gas inlet, the diamond particles 11 will float again, and the diamond particles 11
Can be used without waste.

【0041】なお、ダイヤモンド粒子11の浮遊状態を
制御しやすくするために、ガス供給管3を反応管1の底
面に複数設けてもよい。このとき、主ガス供給管と、複
数の副ガス供給管を反応管1に適宜設け、副ガス供給管
のガス量を微調節することにより、所望のダイヤモンド
粒子の浮遊状態とすることができる。これは第2〜第3
の実施形態でも同様である。
Incidentally, a plurality of gas supply pipes 3 may be provided on the bottom surface of the reaction tube 1 in order to easily control the floating state of the diamond particles 11. At this time, a main gas supply pipe and a plurality of auxiliary gas supply pipes are appropriately provided in the reaction tube 1 and a desired amount of diamond particles can be brought into a floating state by finely adjusting the gas amount of the auxiliary gas supply pipe. This is the second and third
The same applies to the embodiment.

【0042】また、本実施の形態では、ガス排気管4を
3つ設けたがこれは1つでもよいが、ガス排気管4を複
数個設けることにより、反応管1から排気されるガス
は、複数のガス排気部により分散されて排気するため、
反応管1の底面から上面までのガスの流速を変化させる
ことができる。
Although three gas exhaust pipes 4 are provided in the present embodiment, one gas exhaust pipe may be provided. However, by providing a plurality of gas exhaust pipes 4, the gas exhausted from the reaction pipe 1 can be reduced. Because it is dispersed and exhausted by multiple gas exhaust units,
The gas flow rate from the bottom surface to the top surface of the reaction tube 1 can be changed.

【0043】(第2の実施形態)図2は、本発明におけ
る第2の実施形態のダイヤモンドの製造方法で用いるプ
ラズマ装置の概略図である。第2の実施形態では、誘導
結合型のCVD法を用いてダイヤモンドを製造する。
(Second Embodiment) FIG. 2 is a schematic view of a plasma apparatus used in a diamond manufacturing method according to a second embodiment of the present invention. In the second embodiment, diamond is manufactured using an inductively coupled CVD method.

【0044】図2に示すように、第2の実施形態で用い
るプラズマ装置と第1の実施形態で用いるプラズマ装置
とが異なる点は、反応管1の側面が階段状に形成されて
複数の段差部13が設けられた点である。段差部13
は、ガス供給管4のガス流入口側に向かって狭くなるよ
うに設けられている。さらに、段差部13の周囲には、
段差部13ごとに誘導コイル27が巻き付けられてい
る。各誘導コイル27はスイッチ28に接続されてい
る。
As shown in FIG. 2, the difference between the plasma device used in the second embodiment and the plasma device used in the first embodiment is that the side surface of the reaction tube 1 is formed in a step shape and a plurality of steps are formed. This is the point where the unit 13 is provided. Step 13
Is provided so as to become narrower toward the gas inlet side of the gas supply pipe 4. Further, around the step 13,
An induction coil 27 is wound around each step 13. Each induction coil 27 is connected to a switch 28.

【0045】ガスの流れを均一にするために、反応管1
の対向する段差部13において紙面に対して垂直に切っ
たときの断面の形状は、円形である。また、図1に示し
たプラズマ装置と同じ符号を付したものは、特に説明が
ないものは同じものなので説明は省略する。
In order to make the gas flow uniform, the reaction tube 1
Has a circular cross-section when cut perpendicular to the plane of the drawing at the opposing step 13. Further, the components denoted by the same reference numerals as those of the plasma device shown in FIG.

【0046】また、ダイヤモンドの製造方法も、第1の
実施形態と同様である。
The method for producing diamond is the same as in the first embodiment.

【0047】図2に示すように、反応管1の側面に段差
部13をガス供給管4側に向かって凸状に段階的に設け
ることにより、比較的に小さいガス流量でダイヤモンド
粒子11を浮遊させることが可能となる。
As shown in FIG. 2, a step 13 is provided stepwise on the side surface of the reaction tube 1 in a convex shape toward the gas supply tube 4 so that the diamond particles 11 float at a relatively small gas flow rate. It is possible to do.

【0048】ここで、ガス流量は、通常、反応管1の下
方では大きく、上方では小さく、また、ダイヤモンド粒
子11の粒径が大きく質量の大きいものはガス供給管3
側すなわち下側に、ダイヤモンド粒子11の粒径が小さ
く質量の小さいものはガス排気管4側すなわち上側に浮
遊することになり、ダイヤモンド粒子11の粒径に応じ
て、ダイヤモンド粒子11の存在場所が変化する。な
お、粒径が大きいほど、ダイヤモンド粒子11はその自
重により下方に位置する。
Here, the gas flow rate is usually large below the reaction tube 1 and small above the reaction tube 1.
On the side, that is, on the lower side, those having a small particle diameter of the diamond particles 11 and having a small mass float on the gas exhaust pipe 4 side, that is, on the upper side. Change. The larger the particle size, the lower the diamond particles 11 are located due to their own weight.

【0049】ダイヤモンド粒子11が結晶成長し、その
粒径が大きくなると、自重により順次ダイヤモンド粒子
11は下方に位置する。そして、段差部13の横方向に
位置する反応管1内のダイヤモンド粒子11は、粒子の
粒径に応じて位置することになる。
When the diamond particles 11 grow in crystal and have a large particle diameter, the diamond particles 11 are sequentially positioned downward by their own weight. Then, the diamond particles 11 in the reaction tube 1 located in the lateral direction of the step portion 13 are located according to the particle diameter of the particles.

【0050】従って、段差部13ごとに設けられた誘導
コイル27にスイッチ28を用いて電力を供給すること
で、選択的に特定の粒径を有するダイヤモンド粒子11
の存在する領域に電界をかけることができる。
Therefore, by supplying electric power to the induction coil 27 provided for each step portion 13 using the switch 28, the diamond particles 11 having a specific particle diameter can be selectively provided.
An electric field can be applied to the region where the surface exists.

【0051】これにより、例えば、粒径の大きいダイヤ
モンドを希望する場合は、上方に浮遊する粒径の小さい
ダイヤモンド粒子11が存在する領域にのみ電界を発生
し、ダイヤモンドを結晶成長することができるので、比
較的一様なダイヤモンドの製造が可能となる。
Thus, for example, when a diamond having a large particle diameter is desired, an electric field is generated only in a region where the diamond particles 11 having a small particle diameter floating upward exist, and diamond can be crystal-grown. Thus, a relatively uniform diamond can be produced.

【0052】(第3の実施形態)図3は、本発明におけ
る第3の実施形態のダイヤモンドの製造方法で用いるプ
ラズマ装置の概略図である。第3の実施形態では、平行
平板電極型のCVD法を用いてダイヤモンドを製造す
る。
(Third Embodiment) FIG. 3 is a schematic view of a plasma apparatus used in a diamond manufacturing method according to a third embodiment of the present invention. In the third embodiment, diamond is manufactured using a parallel plate electrode type CVD method.

【0053】図3に示すように、第3の実施形態で用い
るプラズマ装置は、電界発生手段として、第1の実施形
態における誘導コイルの代わりに、反応管1の内部側面
に平行平板電極14a、14bを設けて電界を発生する
ものである。それ以外は、第1の実施形態のプラズマ装
置と同じなので、同じ符号を付したものの説明は省略す
る。
As shown in FIG. 3, the plasma device used in the third embodiment uses a parallel plate electrode 14a on the inner side surface of the reaction tube 1, instead of the induction coil in the first embodiment, as an electric field generating means. 14b is provided to generate an electric field. Otherwise, the plasma apparatus is the same as the plasma apparatus of the first embodiment, and the description of the same reference numerals is omitted.

【0054】また、ダイヤモンドの製造方法は、第1の
実施形態と同様である。
The method for producing diamond is the same as in the first embodiment.

【0055】第3の実施形態のように平行平板電極14
a、14bを用いて電界を発生させる場合は、通常は、
誘導コイルを用いた場合よりも電界強度は減少する。
As in the third embodiment, the parallel plate electrode 14 is used.
When an electric field is generated using a and 14b,
The electric field strength is lower than when an induction coil is used.

【0056】しかし、高周波のプラズマを平行平板電極
14aと14bの間に発生することにより、負に帯電す
るダイヤモンド粒子11は、巨視的には平行平板電極1
4aと14bの間を往復動作することなく、平行平板電
極14aと14bの間の中央付近に寄り集まり、ダイヤ
モンド粒子11の浮遊状態を補足する。このとき、平行
平板電極14aと14bの間の中央付近では、電界強度
が高く、また、反応生成物も多く存在するので、ダイヤ
モンドの製造速度が速くなり、ダイヤモンドの生成が促
進される。なお、ダイヤモンド粒子11の負の帯電は、
予めダイヤモンド粒子11に電界をかけることにより行
うこともできる。
However, the generation of high-frequency plasma between the parallel plate electrodes 14a and 14b causes the negatively charged diamond particles 11 to macroscopically reduce the parallel plate electrode 1a.
Without reciprocating between 4a and 14b, they gather near the center between the parallel plate electrodes 14a and 14b to supplement the floating state of the diamond particles 11. At this time, near the center between the parallel plate electrodes 14a and 14b, the electric field intensity is high and a large amount of reaction products are present, so that the diamond production speed is increased and the diamond production is promoted. The negative charge of the diamond particles 11 is
It can also be performed by applying an electric field to the diamond particles 11 in advance.

【0057】さらに、平行平板電極14a、14bにか
ける周波数をより大きくすることにより、ダイヤモンド
粒子11を平行平板電極14a、14bの間のより中央
付近に集めておくことができる。
Further, by increasing the frequency applied to the parallel plate electrodes 14a and 14b, the diamond particles 11 can be gathered near the center between the parallel plate electrodes 14a and 14b.

【0058】(第4の実施形態)図4は、本発明におけ
る第4の実施形態のダイヤモンドの製造方法で用いるプ
ラズマ装置の概略図である。第4の実施形態では、平行
平板電極型のCVD法を用いてダイヤモンドを製造す
る。
(Fourth Embodiment) FIG. 4 is a schematic diagram of a plasma apparatus used in a diamond manufacturing method according to a fourth embodiment of the present invention. In the fourth embodiment, diamond is manufactured using a parallel plate electrode type CVD method.

【0059】図4に示すように、第4の実施形態で用い
るプラズマ装置は、電界発生手段として、反応管1の内
部側面に2つの平行平板電極15a、15bを対向する
ように配置して一対の電極対とし、その電極対を複数個
設けるものである。さらに、各電極対の電極間隔が一定
の間隔で反応管1の底面のガス供給管3に向かって狭ま
るように電極対が設けられているものである。そして、
その電極対により、反応管1内に電界を発生するもので
ある。なお、平行平板電極15a、15bの電極対が設
けられた点、その各電極対がスイッチ29に接続されて
いる点以外は、第3の実施形態のプラズマ装置と同じな
ので同じ符号のものの説明は省略する。
As shown in FIG. 4, in the plasma device used in the fourth embodiment, a pair of parallel plate electrodes 15a and 15b are arranged on the inner side surface of the reaction tube 1 so as to face each other as electric field generating means. And a plurality of the electrode pairs are provided. Further, the electrode pairs are provided such that the electrode intervals of each electrode pair are narrowed toward the gas supply pipe 3 on the bottom surface of the reaction tube 1 at a constant interval. And
The electrode pair generates an electric field in the reaction tube 1. Except that the electrode pairs of the parallel plate electrodes 15a and 15b are provided and that each of the electrode pairs is connected to the switch 29, the plasma apparatus of the third embodiment is the same as that of the third embodiment. Omitted.

【0060】また、ダイヤモンドの製造方法も、第3の
実施形態と同様である。
The method for producing diamond is the same as that of the third embodiment.

【0061】図4に示すように、平行平板電極15a、
15bの電極間を反応管1のガス供給管3に向かって狭
めることにより、発生する電界の大きさを電極対ごとに
変えることが可能となる。
As shown in FIG. 4, the parallel plate electrodes 15a,
By narrowing the space between the electrodes 15b toward the gas supply pipe 3 of the reaction tube 1, the magnitude of the generated electric field can be changed for each electrode pair.

【0062】ここで、ダイヤモンド粒子11の粒径が大
きく質量の大きいものはガス供給管3側すなわち下側の
平行平板電極間に、また、ダイヤモンド粒子11の粒径
が小さく質量の小さいものはガス排気管4側すなわち上
側の平行平板電極間に浮遊することになり、ダイヤモン
ド粒子11の粒径に応じて、ダイヤモンド粒子11の存
在場所が変化する。なお、粒径が大きいほど、ダイヤモ
ンド粒子11はその自重により下方に位置する。
Here, the diamond particles 11 having a large particle size and a large mass are gas-supply pipe 3 side, that is, between the lower parallel plate electrodes, and the diamond particles 11 having a small particle size and a small mass are gaseous. The diamond particles 11 float on the exhaust pipe 4 side, that is, between the upper parallel plate electrodes, and the location of the diamond particles 11 changes according to the diameter of the diamond particles 11. The larger the particle size, the lower the diamond particles 11 are located due to their own weight.

【0063】また、ダイヤモンド粒子11が結晶成長
し、その粒径が大きくなると、自重により順次ダイヤモ
ンド粒子11は下方に位置するようになる。
Further, when the diamond particles 11 grow in crystal and have a large particle diameter, the diamond particles 11 are sequentially positioned below by their own weight.

【0064】さらに、各平行平板電極間に位置する反応
管1内のダイヤモンド粒子11は、粒子の粒径に応じて
位置するので、スイッチ29を用いて平行平板電極ごと
に選択的に電力を供給することで、特定の粒径を有する
ダイヤモンド粒子11の存在する領域に電界を発生する
ことができる。
Further, since the diamond particles 11 in the reaction tube 1 located between the parallel plate electrodes are positioned according to the particle size of the particles, the switch 29 is used to selectively supply power to each parallel plate electrode. By doing so, an electric field can be generated in a region where the diamond particles 11 having a specific particle size are present.

【0065】これにより、例えば、粒径の大きいダイヤ
モンドを希望する場合は、上方に浮遊する粒径の小さい
ダイヤモンド粒子11が存在する領域にのみ電界を発生
させ、ダイヤモンドを結晶成長することができるので、
比較的一様なダイヤモンドの製造が可能となる。
Thus, for example, when a diamond having a large particle diameter is desired, an electric field can be generated only in a region where the diamond particles 11 having a small particle diameter floating above exist, and diamond can be crystal-grown. ,
A relatively uniform diamond can be produced.

【0066】(第5の実施形態)図5は、本発明におけ
る第5の実施形態のダイヤモンドの製造方法で用いるプ
ラズマ装置の概略図である。第5の実施形態では、平行
平板電極型のCVD法を用いてダイヤモンドを製造す
る。
(Fifth Embodiment) FIG. 5 is a schematic diagram of a plasma apparatus used in a diamond manufacturing method according to a fifth embodiment of the present invention. In the fifth embodiment, diamond is manufactured using a parallel plate electrode type CVD method.

【0067】筐体として用いた石英製の円柱状の反応管
16内部において、上側および下側のそれぞれに電界発
生手段となる上平行平板電極17aと下平行平板電極1
7bとが設けられている。反応管16の側面には、ガス
流入口から原料ガス及びキャリアガスを流入する4つの
ガス供給管18が設けられている。反応管16の上面に
は、ガス排気口からガスを排気するガス排気管19が設
けられている。なお、上平行平板電極17a、下平行平
板電極17bは反応管16内の上面と底面の各々の面中
央付近に設けるがこれに限らない。
Within the quartz cylindrical reaction tube 16 used as the housing, the upper parallel plate electrode 17a and the lower parallel plate electrode 1a serving as electric field generating means are provided on the upper and lower sides, respectively.
7b. On the side surface of the reaction tube 16, four gas supply tubes 18 through which a raw material gas and a carrier gas flow from a gas inlet are provided. A gas exhaust pipe 19 for exhausting gas from a gas exhaust port is provided on the upper surface of the reaction tube 16. The upper parallel plate electrode 17a and the lower parallel plate electrode 17b are provided near the center of each of the upper surface and the bottom surface in the reaction tube 16, but are not limited thereto.

【0068】供給するガス量の調節は、ガス供給管18
のそれぞれに設けられたガス流入量調節弁20で行い、
また、排気するガス量の調節は、ガス排気管19に設け
られたガス排気量調節弁21で行う。また、ガスの排気
はガス排気管18に接続された排気装置22によって行
う。
The amount of gas to be supplied is adjusted by adjusting the gas supply pipe 18.
Is performed by the gas inflow control valve 20 provided in each of
The amount of gas to be exhausted is adjusted by a gas exhaust amount adjusting valve 21 provided in the gas exhaust pipe 19. The gas is exhausted by an exhaust device 22 connected to the gas exhaust pipe 18.

【0069】上平行平板電極17aおよび下平行平板電
極17bにマッチングボックス23および電源24が接
続され、電源24から電力を供給することにより上平行
平板電極17aおよび下平行平板電極17bを用いて反
応管16内に電界を発生することができる。
A matching box 23 and a power supply 24 are connected to the upper parallel plate electrode 17a and the lower parallel plate electrode 17b, and power is supplied from the power supply 24 to use the upper parallel plate electrode 17a and the lower parallel plate electrode 17b to form a reaction tube. An electric field can be generated in 16.

【0070】次に、図5(a)のプラズマ装置を用いて
ダイヤモンドの製造方法を説明する。
Next, a method for producing diamond using the plasma apparatus of FIG. 5A will be described.

【0071】第5の実施形態では、第1〜4の実施形態
のようにガスでダイヤモンド粒子を浮遊させるのではな
く、負に帯電するダイヤモンド粒子に高周波をかけるこ
とによりダイヤモンド粒子を浮遊させるものである。
In the fifth embodiment, the diamond particles are suspended by applying a high frequency to the negatively charged diamond particles instead of suspending the diamond particles with a gas as in the first to fourth embodiments. is there.

【0072】まず、反応管16内の気体を、予め、排気
装置22により1×10-4Paまでガス排気管19を通
して反応管16内を充分排気しておく。なお、第5の実
施形態では、あらかじめ粒径が0.1μm〜500μm
のダイヤモンド粒子25を下平行平板電極17bの上に
配置する。
First, the gas in the reaction tube 16 is sufficiently exhausted to 1 × 10 −4 Pa through the gas exhaust tube 19 by the exhaust device 22 in advance. In the fifth embodiment, the particle diameter is set to 0.1 μm to 500 μm in advance.
Are arranged on the lower parallel plate electrode 17b.

【0073】次に、第1の実施形態と同様のダイヤモン
ドの原料ガス及びプラズマを励起しやすくするためのヘ
リウムなどのキャリアガスを、4つのガス供給管18を
用いて反応管16内に流入する。なお、上平行平板電極
17aおよび下平行平板電極17bとの間にダイヤモン
ド粒子25が存在するように、4つのガス供給管18か
ら流量及び原料ガスとキャリアガスの比を同じにして反
応管16内へ供給する。
Next, as in the first embodiment, a source gas for diamond and a carrier gas such as helium for facilitating the excitation of plasma are introduced into the reaction tube 16 using four gas supply tubes 18. . The flow rate and the ratio of the source gas to the carrier gas are set to be the same from the four gas supply tubes 18 so that the diamond particles 25 exist between the upper parallel plate electrode 17a and the lower parallel plate electrode 17b. Supply to

【0074】次に、直流電源26にバイアスをかけるこ
とによりダイヤモンド粒子25を浮遊させる動機付けを
行うとともに、周波数が13.56MHzで800Wの
電力を電源24に入力し、マッチングボックス23で調
節して、上平行平板電極17aおよび下平行平板電極1
7bに高周波による電界を発生させて、ダイヤモンド粒
子25の浮遊状態を維持する。
Next, a motivation to float the diamond particles 25 by applying a bias to the DC power source 26 is provided, and 800 W of power having a frequency of 13.56 MHz is input to the power source 24 and adjusted by the matching box 23. , Upper parallel plate electrode 17a and lower parallel plate electrode 1
An electric field by high frequency is generated in 7b, and the floating state of the diamond particles 25 is maintained.

【0075】これにより、プラズマ化したキャリアガス
によって、原料ガスもプラズマ化されて、反応生成物が
生成される。そして、反応生成物は反応管16内の浮遊
状態のダイヤモンド粒子25を核としてダイヤモンド粒
子25に成長し、ダイヤモンドを製造することができ
る。
As a result, the source gas is also turned into plasma by the carrier gas turned into plasma, and a reaction product is generated. Then, the reaction product grows into the diamond particles 25 with the diamond particles 25 in the floating state in the reaction tube 16 as nuclei, and diamond can be produced.

【0076】なお、反応管16内を一定圧力に保つため
に、反応管16の上部の中央付近に設けられたガス排気
管19を通して排気を行う。
In order to keep the inside of the reaction tube 16 at a constant pressure, the gas is exhausted through a gas exhaust pipe 19 provided near the center of the upper part of the reaction tube 16.

【0077】第5の実施形態では、原料となる混合ガス
のガス量が、4つのガス供給管18の合計で、水素ガス
流量は50cc/minとなるように、また、メタンガ
ス流量は0.4cc/minとなるようにする。ここ
で、水素ガスは、非ダイヤモンド構造をエッチングする
ことに効果があり、望ましくはメタンガスの20倍以上
は混入するほうがよい。また、原料ガスとしては、メタ
ンの他にエタン、アセチレンあるいはブタン等が挙げら
れるが、メタンは安価で揮発性炭化水素のガスとして好
ましい。
In the fifth embodiment, the hydrogen gas flow rate is 50 cc / min, and the methane gas flow rate is 0.4 cc. / Min. Here, the hydrogen gas is effective in etching the non-diamond structure, and it is desirable that the hydrogen gas be mixed at least 20 times the methane gas. Examples of the raw material gas include methane, acetylene, butane, and the like in addition to methane, and methane is inexpensive and preferable as a volatile hydrocarbon gas.

【0078】さらに、図5(a)において、X−X’線
に沿って切ったときの断面を図5(b)に示す。図5
(b)に示すように、4つのガス供給管18は、反応管
16の側面に均等に設けられている。
FIG. 5B shows a cross section taken along the line XX ′ in FIG. 5A. FIG.
As shown in (b), the four gas supply pipes 18 are evenly provided on the side surface of the reaction tube 16.

【0079】これにより、ダイヤモンド粒子25を反応
管16内の中心軸を基準に均等に分布させることができ
るので、プラズマ密度の高い領域で反応させることがで
きる。
As a result, the diamond particles 25 can be evenly distributed with reference to the central axis in the reaction tube 16, so that the reaction can be performed in a region where the plasma density is high.

【0080】[0080]

【発明の効果】本発明は、原料ガスをダイヤモンドの成
長のためにのみ用いるだけでなく、ダイヤモンド粒子を
浮遊させることにも用いるので、浮遊したダイヤモンド
粒子をを核とし、電界によってダイヤモンドの原料ガス
の分解されて生成した反応生成物をダイヤモンド粒子に
成長させることにより、浮遊したダイヤモンド粒子と反
応生成物とを効率よく反応させることができる。
According to the present invention, the raw material gas is used not only for the growth of diamond but also for floating diamond particles. By growing the reaction product generated by decomposing the diamond into diamond particles, the suspended diamond particles and the reaction product can be efficiently reacted.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明における第1の実施形態のダイヤモンド
の製造方法で用いるプラズマ装置の概略図
FIG. 1 is a schematic view of a plasma apparatus used in a method for producing a diamond according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明における第2の実施形態のダイヤモンド
の製造方法で用いるプラズマ装置の概略図
FIG. 2 is a schematic view of a plasma apparatus used in a method for producing a diamond according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明における第3の実施形態のダイヤモンド
の製造方法で用いるプラズマ装置の概略図
FIG. 3 is a schematic view of a plasma apparatus used in a method for producing a diamond according to a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明における第4の実施形態のダイヤモンド
の製造方法で用いるプラズマ装置の概略図
FIG. 4 is a schematic view of a plasma apparatus used in a method for producing a diamond according to a fourth embodiment of the present invention.

【図5】本発明における第5の実施形態のダイヤモンド
の製造方法で用いるプラズマ装置の概略図
FIG. 5 is a schematic diagram of a plasma apparatus used in a method for producing a diamond according to a fifth embodiment of the present invention.

【図6】従来のダイヤモンド製造方法に用いるプラズマ
装置の概略図
FIG. 6 is a schematic view of a plasma apparatus used in a conventional diamond manufacturing method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、16、31 反応管 2、27、32 誘導コイル 3、18 ガス供給管 4、19 ガス排気管 5 傾斜部 6、20 ガス流入量調節弁 7、21 ガス排気量調節弁 8、22、41 排気装置 9、23 マッチングボックス 10、24 電源 11、25、36 ダイヤモンド粒子 12 加熱装置 13 段差部 14a、14b、15a、15b 平行平板電極 17a 上平行平板電極 17b 下平行平板電極 26 直流電源 28、29 スイッチ 33 高周波電源 34 原料ガス供給装置 35 プラズマガス供給装置 37 粒子浮遊用ガス供給装置 38 振動板 39 電磁石 40 電磁石用電源 1, 16, 31 Reaction tube 2, 27, 32 Induction coil 3, 18 Gas supply tube 4, 19 Gas exhaust tube 5 Inclined part 6, 20 Gas inflow control valve 7, 21, Gas exhaust control valve 8, 22, 41 Exhaust device 9,23 Matching box 10,24 Power supply 11,25,36 Diamond particle 12 Heating device 13 Step 14a, 14b, 15a, 15b Parallel plate electrode 17a Upper parallel plate electrode 17b Lower parallel plate electrode 26 DC power supply 28,29 Switch 33 High frequency power supply 34 Source gas supply device 35 Plasma gas supply device 37 Gas supply device for particle suspension 38 Vibration plate 39 Electromagnet 40 Power supply for electromagnet

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 筐体内に原料ガスを送り込むことにより
ダイヤモンド粒子を前記筐体内に浮遊させ、前記原料ガ
スに電界をかけることにより前記原料ガスを分解して反
応生成物とし、前記ダイヤモンド粒子と前記反応生成物
とを反応させることを特徴とするダイヤモンドの製造方
法。
1. A method according to claim 1, wherein the source material gas is fed into the housing to float the diamond particles in the housing, and an electric field is applied to the source gas to decompose the source gas to produce a reaction product. A method for producing diamond, comprising reacting a reaction product.
【請求項2】 前記電界を、前記筐体の外部に巻かれた
コイルにより発生することを特徴とする請求項1記載の
ダイヤモンドの製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein the electric field is generated by a coil wound outside the housing.
【請求項3】 前記電界を、前記筐体の内部に設けられ
て互いに平行に配置された第1の電極および第2の電極
により発生することを特徴とする請求項1記載のダイヤ
モンドの製造方法。
3. The method according to claim 1, wherein the electric field is generated by a first electrode and a second electrode provided inside the case and arranged in parallel with each other. .
【請求項4】 前記ダイヤモンド粒子を負に帯電して前
記反応を行うことを特徴とする請求項3記載のダイヤモ
ンドの製造方法。
4. The method according to claim 3, wherein the reaction is performed by negatively charging the diamond particles.
【請求項5】 前記筐体の外部に設けられた加熱装置に
より、前記ダイヤモンド粒子を加熱しながら前記反応を
行うことを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれ
かに記載のダイヤモンドの製造方法。
5. The diamond production according to claim 1, wherein the reaction is performed while heating the diamond particles by a heating device provided outside the housing. Method.
【請求項6】 筐体に設けられた、電界発生手段、ガス
流入口およびガス排気口を有するプラズマ装置であっ
て、 前記ガス流入口が前記筐体の底面に設けられているとと
もに、前記筐体の側面が階段状に形成されて前記電界発
生手段が各々の段差部に設けられていることを特徴とす
るプラズマ装置。
6. A plasma device having an electric field generating means, a gas inlet, and a gas outlet provided in a housing, wherein the gas inlet is provided on a bottom surface of the housing, and A plasma apparatus, wherein a side surface of a body is formed in a step shape, and the electric field generating means is provided at each step.
【請求項7】 筐体に設けられた電界発生手段、ガス流
入口およびガス排気口を有するプラズマ装置であって、 前記ガス流入口が前記筐体の底面に設けられ、前記電界
発生手段が、前記筐体の内部に設けられた2つの電極を
一対とする複数の電極対からなり、前記各電極対の電極
間隔が前記ガス流入口に向かって狭まるように設けられ
ていることを特徴とするプラズマ装置。
7. A plasma device having an electric field generating means, a gas inlet, and a gas exhaust port provided in a housing, wherein the gas inlet is provided on a bottom surface of the housing, and the electric field generating means comprises: It is composed of a plurality of electrode pairs having a pair of two electrodes provided inside the housing, and is provided so that an electrode interval of each of the electrode pairs decreases toward the gas inlet. Plasma equipment.
【請求項8】 前記ガス排気口が複数設けられているこ
とを特徴とする請求項6または7に記載のプラズマ装
置。
8. The plasma apparatus according to claim 6, wherein a plurality of the gas exhaust ports are provided.
【請求項9】 筐体に設けられた電界発生手段、ガス流
入口およびガス排気口を有するプラズマ装置であって、 前記ガス流入口が前記筐体の側面に設けられているとと
もに、前記電界発生手段が前記筐体の上側および下側に
設けられた電極からなることを特徴とするプラズマ装
置。
9. A plasma apparatus having an electric field generating means, a gas inlet, and a gas exhaust port provided in a housing, wherein the gas inlet is provided on a side surface of the housing, and A plasma apparatus, wherein the means comprises electrodes provided on the upper and lower sides of the housing.
【請求項10】 請求項6ないし請求項8のいずれかに
記載のプラズマ装置を用いたダイヤモンドの製造方法で
あって、 筐体内に原料ガスを送り込むことによりダイヤモンド粒
子を前記筐体内に浮遊させ、前記原料ガスに電界をかけ
ることにより前記原料ガスを分解して反応生成物とし、
前記ダイヤモンド粒子と前記反応生成物とを反応させる
ことを特徴とするダイヤモンドの製造方法。
10. A method for producing diamond using the plasma device according to claim 6, wherein diamond gas is suspended in the housing by feeding a raw material gas into the housing. By applying an electric field to the source gas, the source gas is decomposed into a reaction product,
A method for producing diamond, comprising reacting the diamond particles with the reaction product.
【請求項11】 請求項9に記載のプラズマ装置を用い
たダイヤモンドの製造方法であって、 前記電極に高周波の電力を供給することによりダイヤモ
ンド粒子を前記筐体内に浮遊させ、前記原料ガスに電界
をかけることにより前記原料ガスを分解して反応生成物
とし、前記ダイヤモンド粒子と前記反応生成物とを反応
させることを特徴とするダイヤモンドの製造方法。
11. A method for producing diamond using the plasma apparatus according to claim 9, wherein high-frequency power is supplied to the electrode to cause diamond particles to float in the housing, and an electric field is applied to the source gas. Wherein the source gas is decomposed into a reaction product by reacting the diamond particles with the reaction product.
JP2000369586A 2000-12-05 2000-12-05 Method of producing diamond, plasma apparatus and method of producing diamond using the plasma apparatus Pending JP2002173394A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000369586A JP2002173394A (en) 2000-12-05 2000-12-05 Method of producing diamond, plasma apparatus and method of producing diamond using the plasma apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000369586A JP2002173394A (en) 2000-12-05 2000-12-05 Method of producing diamond, plasma apparatus and method of producing diamond using the plasma apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002173394A true JP2002173394A (en) 2002-06-21

Family

ID=18839600

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000369586A Pending JP2002173394A (en) 2000-12-05 2000-12-05 Method of producing diamond, plasma apparatus and method of producing diamond using the plasma apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2002173394A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100793163B1 (en) 2006-06-30 2008-01-10 주식회사 포스코 Method for manufacturing nano size powder of iron using RF plasma device
KR100793162B1 (en) 2006-06-30 2008-01-10 주식회사 포스코 Method for manufacturing nano size powder of aluminum using RF plasma device
CN110616459A (en) * 2019-10-31 2019-12-27 北京大学东莞光电研究院 Preparation device and preparation method of large-particle diamond
CN111286713A (en) * 2020-02-17 2020-06-16 北京科技大学 High-efficiency treatment method and device for diamond micro powder

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100793163B1 (en) 2006-06-30 2008-01-10 주식회사 포스코 Method for manufacturing nano size powder of iron using RF plasma device
KR100793162B1 (en) 2006-06-30 2008-01-10 주식회사 포스코 Method for manufacturing nano size powder of aluminum using RF plasma device
CN110616459A (en) * 2019-10-31 2019-12-27 北京大学东莞光电研究院 Preparation device and preparation method of large-particle diamond
CN111286713A (en) * 2020-02-17 2020-06-16 北京科技大学 High-efficiency treatment method and device for diamond micro powder

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7824649B2 (en) Apparatus and method for synthesizing a single-wall carbon nanotube array
CN1304103C (en) Plasma-assisted carbon structure forming
KR101854069B1 (en) A microwave plasma reactor for manufacturing synthetic diamond material
US4434188A (en) Method for synthesizing diamond
JPH0346437B2 (en)
CN108315816B (en) Single crystal diamond film method and apparatus
GB2486781A (en) A microwave plasma reactor for manufacturing synthetic diamond material
KR20180013966A (en) Synthesis of boron nitride nanotubes by direct induction
US20150353363A1 (en) Method and System to Produce Large Size Diamonds
CN113195785A (en) Axisymmetric material deposition from angled gas flow assisted plasma
JP2002173394A (en) Method of producing diamond, plasma apparatus and method of producing diamond using the plasma apparatus
CN110255532A (en) A kind of magnanimity prepares the method and device of carbon silicon nano material
KR100582249B1 (en) Carbon nanotubes composition apparatus using microwave plasma torch, and method thereof
US20210053829A1 (en) Microwave reactor system enclosing a self-igniting plasma
KR102359101B1 (en) Apparatus and method for synthesizing powder material using series multistage plasma
CN210366998U (en) Device for macro preparation of carbon-silicon nano material
JPS6054996A (en) Synthesis of diamond
JPS61161138A (en) Plasma-utilizing chemical reactor
JPH0343239B2 (en)
CN87107779A (en) Emblem ripple enhanced chemical vapor deposition method and equipment
JPH0234509A (en) Process and apparatus for preparation of polycrystalline diamond by core body floating method
JPS6234416B2 (en)
JP2969439B2 (en) Diamond growth equipment using microwave plasma
JP2011126718A (en) Method and apparatus for producing carbon nanotube
RU2472580C2 (en) Reactor for making carbon nanomaterials