JP2007204810A - Powder treatment device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は粉体処理装置にかかり、特に、原料粒子表面に薄膜を形成する粉体処理装置に関する。 The present invention relates to a powder processing apparatus, and more particularly to a powder processing apparatus that forms a thin film on the surface of raw material particles.
近年、原料粒子(マイクロメートルオーダ)にさらにナノメータの金属原料粒子や金属酸化物原料粒子等を付着させて高機能な材料を創出する技術が産業界で広がっている。 In recent years, a technique for creating highly functional materials by attaching nanometer metal raw material particles or metal oxide raw material particles to raw material particles (micrometer order) has been spreading in the industrial world.
化学工業界では、湿式法を用い、ナノメータサイズの粒子を溶融させて溶液中に粉体を混ぜ合わせ、撹拌分散させるのが一般的であるが、分散液の除去等湿式プロセスでも完全に粉体市場を満足させるに至っていない。特に、前記溶媒として油性材料は処理の環境負荷への配慮から水性化が求められるが、水性溶媒では溶融や分散の問題が残る。そこでドライプロセスのニーズが高まっている。 In the chemical industry, it is common to use a wet method to melt nanometer-size particles, mix the powder in the solution, and stir and disperse it. The market has not been satisfied. In particular, an oily material as the solvent is required to be water-based in consideration of the environmental load of processing, but the aqueous solvent still has problems of melting and dispersion. Therefore, the need for dry processes is increasing.
その一例を説明すると、例えば、燃料電池の電極に白金等の触媒粒子を付着させるためには、表面積を増やす必要があり、さらに貴金属であることから効率的に電極内に付着させるには体積を最小にすれば単位重量あたりの表面積は大きくなる。そのため、触媒反応を有効に行うためには、マイクロメータオーダの電極粒子に均一に、その表面にさらに小さなサイズ、例えばナノメータのサイズの金属原料粒子を均一に付着させることが望ましい。 For example, in order to attach catalyst particles such as platinum to the electrode of a fuel cell, it is necessary to increase the surface area. Further, since it is a noble metal, the volume is required to be efficiently attached in the electrode. If minimized, the surface area per unit weight is increased. Therefore, in order to effectively carry out the catalytic reaction, it is desirable to uniformly attach metal source particles having a smaller size, for example, a nanometer size, uniformly to the surface of micrometer order electrode particles.
この要求に対し、従来様々な粉体処理装置が用いられてきた。その粉体処理装置の一例を図1の符号200に示す。
この粉体処理装置200は、原料となる原料粒子204が配置された原料容器202を有しており、その上方には、付着材料源203がナノ粒子が納められた付着材料源203が配置されている。
Conventionally, various powder processing apparatuses have been used in response to this requirement. An example of the powder processing apparatus is indicated by
This
原料容器202の内部の底面上には撹拌羽211が配置されており、付着材料源203内に高圧ガスを導入し、原料粒子204を攪拌しながら、付着材料源203のノズル212から高圧ガスと共に超微粒子(ナノ粒子)207を噴出させ、原料粒子204に付着させる。
A stirring
このような従来の成膜方法では、超微粒子の粉は、高圧ガス流によって運ばれるため、超微粒子の単位時間あたり流量が多すぎ(数百マイクロm/分)、少量を(数10nm/分)を正確に制御することができない。
その結果、原料粒子に付着する超微粒子が不均一になるという問題がある。
また、大気中で付着させるため、高純度でかつ活性な金属を付着させようとすると酸化等が起こってしまう。
In such a conventional film forming method, since the ultrafine particle powder is carried by the high-pressure gas flow, the flow rate of ultrafine particles per unit time is too large (several hundred microm / min) and small amount (several tens nm / min). ) Cannot be controlled accurately.
As a result, there is a problem that the ultrafine particles adhering to the raw material particles become non-uniform.
Moreover, since it is made to adhere in air | atmosphere, oxidation etc. will occur if it is going to make a highly pure and active metal adhere.
図2の符号300に示した粉体処理装置では、原料容器302は真空槽310の内部に配置されており、その上方に、付着材料源323が配置されている。
付着材料源323の周囲は冷却シュラウド325で囲まれている。
付着材料源323と原料容器302の間には、冷却板326が配置されている。
In the powder processing apparatus denoted by
The periphery of the
A
真空槽310には真空ポンプ327が接続されており、真空槽310内部を10-4〜10-5Pa以下の高真空まで真空排気し、冷却シュラウド325内に液体ヘリウムを注入し、その表面を−270℃程度に冷却する。冷却板326は冷却シュラウド325と接触しており、冷却シュラウド325と同程度の温度に冷却されている。
A
先ず、ガス導入系328から冷却シュラウド325で囲まれた領域内にヘリウムガスを導入し、冷却シュラウド325によってヘリウムガスを冷却する。
付着材料源321内にはスパッタリングターゲットが配置されており、付着材料源321内にスパッタリングガスを導入し、スパッタリングターゲットをスパッタすると、付着材料源321から放出されたスパッタリング粒子327が冷却シュラウド325内のヘリウムガスと接触し、急速に冷却されて超微粒子が形成される。
超微粒子は、冷却板326に形成された孔328から真空槽310内に放出される。
First, helium gas is introduced into the region surrounded by the
A sputtering target is disposed in the
Ultrafine particles are discharged into the
この原料容器302でも、底面に攪拌羽311が設けられており、原料粒子304は攪拌されており、真空槽310内に放出された超微粒子は、原料粒子304の表面に到達し、そこに付着する。
しかし、このような処理方法では、液体ヘリウム等での冷却やヘリウムガスの供給が必要であり、ランニングコストが非常に高くなる。また付着力も弱い。
However, such a processing method requires cooling with liquid helium or the like and supply of helium gas, and the running cost becomes very high. Also, the adhesion is weak.
本発明の課題は、上記従来技術の問題点を解決することにあり、原料粒子表面に超微粒子を均一に付着させることにある。 An object of the present invention is to solve the above-described problems of the prior art, and to uniformly attach ultrafine particles to the surface of raw material particles.
上記課題を解決するために、本発明は、真空排気可能な成膜室と、前記成膜室内に薄膜材料の蒸気を放出する付着材料源と、配置された搬送対象物を移動させ、前記成膜室内の前記蒸気が到達する位置を通過させる搬送機構と、前記搬送機構上の前記搬送対象物を振動させる振動発生装置とを有する粉体処理装置である。
また、本発明は、前記付着材料源は、前記薄膜材料の蒸気を生成する放出源を有する粉体処理装置であって、前記放出源は、前記薄膜材料で構成されたカソード電極と、前記カソード電極と離間して配置されたアノード電極と、前記カソード電極と絶縁して配置されたトリガ電極とを有し、前記カソード電極と前記トリガ電極との間にトリガ放電を発生させ、前記カソード電極と前記アノード電極の間にアーク放電を誘起させ、前記カソード電極表面を蒸発させて前記薄膜材料の蒸気を生成する粉体処理装置である。
また、本発明は、前記付着材料源は磁力線を形成する偏向装置を有し、前記放出源から放出された前記蒸気は前記磁力線と交差し、前記蒸気中に含まれる電子は、前記磁力線から受けるローレンツ力で進行方向が曲げられた後、前記搬送対象物の移動経路上に到達するように構成された粉体処理装置である。
また、本発明は、真空排気可能な取出室を有し、前記搬送機構は前記成膜室内の前記搬送対象物を前記取出室に移動させるように構成され、前記取出室には、前記搬送機構上の前記搬送対象物が移載される搬出機構が設けられ、前記搬出機構は、移載された前記搬送対象物を前記取出室の内部から前記取出室の外部に搬出するように構成された粉体処理装置である。
また、本発明は、前記取出室には搬出口が設けられ、前記搬出口で前記取出室の内部と外部が接続された状態で前記取出室内が真空排気されるように構成され、前記搬出機構に移載された前記搬送対象物は、前記搬出口から前記取出室の外部に搬出されるように構成された粉体処理装置である。
また、本発明は、前記成膜室と前記取出室の間には、真空排気可能な中間室が配置された粉体処理装置である。
また、本発明は、真空排気可能な準備室と、前記搬送機構上に前記搬送対象物を配置する供給装置とを有し、前記搬送機構は、前記準備室内で配置された前記搬送対象物を前記成膜室内に搬入するように構成された粉体処理装置である。
また、本発明は、前記供給装置は、上部に開口を有し、下部に供給口を有する原料容器を有し、前記開口は前記供給室外部の大気に配置され、前記供給口は前記準備室内に配置された粉体処理装置である。
また、本発明は、前記準備室と前記取出室の間には、真空排気可能な中間室が配置された粉体処理装置である。
また、本発明は、前記搬送機構は、前記搬送対象物を乗せて搬送するベルトコンベアを有する粉体処理装置である。
また、本発明は、前記搬送機構は、前記搬送対象物を乗せて搬送する複数のトレイを有する粉体処理装置である。
また、本発明は、前記搬送機構は搬送台を有し、原料粒子を前記搬送対象物として前記搬送台上に配置すると、前記振動発生装置の振動力で前記搬送対象物が搬送されるように構成された粉体処理装置である。
また、本発明は、前記搬送機構は、前記準備室側が高く、前記取出室側が低い傾斜が表面に形成された傾斜搬送台を有する粉体処理装置である。
In order to solve the above-described problems, the present invention moves a film forming chamber that can be evacuated, an attachment material source that releases vapor of a thin film material into the film forming chamber, and an object to be transported. It is a powder processing apparatus having a transport mechanism that passes the position where the vapor reaches in the film chamber, and a vibration generator that vibrates the transport object on the transport mechanism.
Further, the present invention is the powder processing apparatus, wherein the adhesion material source has an emission source that generates vapor of the thin film material, and the emission source includes a cathode electrode made of the thin film material, and the cathode An anode electrode spaced apart from the electrode and a trigger electrode arranged insulated from the cathode electrode, generating a trigger discharge between the cathode electrode and the trigger electrode, In the powder processing apparatus, an arc discharge is induced between the anode electrodes, and the surface of the cathode electrode is evaporated to generate a vapor of the thin film material.
Further, according to the present invention, the attachment material source has a deflecting device that forms a magnetic field line, the vapor emitted from the emission source intersects the magnetic field line, and electrons contained in the vapor are received from the magnetic field line. The powder processing apparatus is configured to reach the moving path of the conveyance object after the traveling direction is bent by the Lorentz force.
In addition, the present invention has a take-out chamber that can be evacuated, and the transfer mechanism is configured to move the transfer object in the film formation chamber to the take-out chamber, and the transfer chamber includes the transfer mechanism. An unloading mechanism for transferring the transfer object on is provided, and the unloading mechanism is configured to unload the transferred transfer object from the inside of the take-out chamber to the outside of the take-out chamber. It is a powder processing apparatus.
Further, the present invention is configured such that the take-out chamber is provided with a carry-out port, and the take-out chamber is evacuated while the inside and outside of the take-out chamber are connected at the carry-out port, and the carry-out mechanism The object to be transported transferred to is a powder processing apparatus configured to be carried out from the carry-out port to the outside of the take-out chamber.
The present invention is also a powder processing apparatus in which an intermediate chamber capable of being evacuated is disposed between the film forming chamber and the take-out chamber.
In addition, the present invention includes a preparation chamber that can be evacuated and a supply device that disposes the object to be transported on the transport mechanism, and the transport mechanism removes the transport object disposed in the preparation chamber. The powder processing apparatus is configured to be carried into the film forming chamber.
In the present invention, the supply device includes a raw material container having an opening in the upper portion and a supply port in the lower portion, the opening is disposed in the atmosphere outside the supply chamber, and the supply port is in the preparation chamber It is the powder processing apparatus arranged in.
The present invention is also a powder processing apparatus in which an intermediate chamber capable of being evacuated is disposed between the preparation chamber and the extraction chamber.
Moreover, this invention is a powder processing apparatus in which the said conveyance mechanism has a belt conveyor which carries the said conveyance target object and conveys.
Moreover, this invention is a powder processing apparatus in which the said conveyance mechanism has several trays which carry the said conveyance target object.
Further, according to the present invention, the transport mechanism includes a transport base, and when the raw material particles are arranged on the transport base as the transport target, the transport target is transported by the vibration force of the vibration generator. It is the comprised powder processing apparatus.
Moreover, this invention is a powder processing apparatus with which the said conveyance mechanism has the inclination conveyance stand in which the said preparation chamber side was high, and the said extraction chamber side had the low inclination formed in the surface.
本発明によれば、真空雰囲気中を原料粒子が転がり移動しながらその表面に蒸気が到達するので、原料粒子表面に、超微粒子が均一に付着される。
また、成膜室を大気に曝さずに連続して薄膜を形成できるので、処理能力が高い。
According to the present invention, the vapor reaches the surface of the raw material particles while rolling and moving in the vacuum atmosphere, so that the ultrafine particles are uniformly attached to the surface of the raw material particles.
Further, since the thin film can be continuously formed without exposing the film formation chamber to the atmosphere, the processing capability is high.
同軸型真空アーク蒸着源を使用すれば、原料粒子表面に超微粒子を強く付着させることができる。また、超微粒子によって薄膜が形成されるため、原料粒子表面に付着力が強い薄膜を形成することができる。また、この蒸着源を使用すれば、担体となる原料粒子の表面に触媒金属を付着させ、その薄膜を形成することもできる。 If a coaxial vacuum arc deposition source is used, ultrafine particles can be strongly adhered to the surface of the raw material particles. Moreover, since a thin film is formed by ultrafine particles, a thin film having strong adhesion can be formed on the surface of the raw material particles. Moreover, if this vapor deposition source is used, a catalyst metal can be made to adhere to the surface of the raw material particle | grains used as a support | carrier, and the thin film can also be formed.
図3は、本発明の第一例の粉体処理装置1を説明するための概略縦断面図、図4は、上方から見た概略横断面図である。
この粉体処理装置1は真空槽10を有している。真空槽10の内部は、複数の仕切板111〜114によって区分けされており、準備室13と、入口側中間室14と、成膜室15と、出口側中間室16と、取出室17とが形成されている。各室13〜17は、準備室13、入口側中間室14、成膜室15、出口側中間室16、取出室17の順序で並んでいる。
FIG. 3 is a schematic longitudinal sectional view for explaining the
The
各室13〜17には、真空排気装置191〜195がそれぞれ接続されており、真空排気装置191〜195の動作により、各室13〜17は真空雰囲気にされている。
各仕切板111〜114には、上下方向に並んだ二個の搬送口20a、20bが形成されている。
準備室13と取出室17には、準備室送出ロール21と取出室巻取ロール22がそれぞれ配置されている。
Vacuum exhaust devices 19 1 to 19 5 are connected to the
Each of the partition plates 11 1 to 11 4 is formed with two
In the
準備室送出ロール21と取出室巻取ロール22は円筒形であり、その中心軸線が水平に且つ互いに平行に配置されている。各ロール21、22の間には、リング状の内部搬送ベルト23が、上下に並ぶ搬送口20a、20bを通って、各ロール21、22の側面に密着して掛け渡されている。符号23aは、内部搬送ベルト23のうち上側に位置する部分であり、符号23bは下側に位置する部分である。
The preparation
準備室送出ロール21と取出室巻取ロール22はモータに接続されており、該モータの動作により、各ロール21、22は中心軸線を中心として回転するように構成されている。この回転は、内部搬送ベルト23の上側の部分23aが準備室13から取出室17に向かって移動し、下側の部分23bが取出室17から準備室13に向かって移動する方向である。
The preparation
準備室13には原料容器41を有する供給装置が配置されている。原料容器41はその開口44が上部に向けられており、底面には小孔から成る供給口43が形成されている。供給口43は開閉可能に構成されており、供給口43を閉塞させた状態で開口44から原料容器41の内部に、直径数マイクロメータ〜数十マイクロメータの原料粒子を投入すると、投入された原料粒子は原料容器41内に蓄積される。そして、供給口43を開放すると、内部に蓄積された原料粒子42は供給口43から下方に落下する。
A supply device having a
供給口43は、内部搬送ベルト23の上方に配置されており、落下した原料粒子は、内部搬送ベルト23の上側の部分23aに乗せられる。
ロール21、22を回転させ、内部搬送ベルト23を回転させると、内部搬送ベルト23上の原料粒子は、準備室13から取出室17に向かって移動する。準備室13を出た原料粒子は、入口側中間室14と、成膜室15と、出口側中間室16を通過し、取出室17に到達する。
The
When the
成膜室15の内部には、一乃至複数台の付着材料源31が配置されている。各付着材料源31は、後述するように、それぞれ薄膜材料の蒸気を、内部搬送ベルト23の上側の部分23aの表面に向けて放出するように構成されており、その蒸気は、内部搬送ベルト23上に乗って成膜室15内を移動する原料粒子に到達し、直径10ナノメータ以下の超微粒子として原料粒子表面に付着する。付着量が多い場合、搬送中の原料粒子の表面に薄膜が形成される。
Inside the
この粉体処理装置1は、一乃至複数台の振動発生装置29を有しており、振動発生装置29が内部搬送ベルト23に振動を加え、内部搬送ベルト23上の原料粒子が転がりながら搬送されるように構成されている。
従って、成膜室15内では、原料粒子は転がり移動している状態で薄膜材料の蒸気が到達し、それが超微粒子として原料粒子の表面全部に付着する。
The
Accordingly, in the
一台の付着材料源31から放出される蒸気は、狭い領域にしか到達できないが、内部搬送ベルト23上に乗せられた原料粒子は、各付着材料源31の蒸気の到達領域内を順番に(転がりながら)通過するため、成膜室15を出るときには、原料粒子の表面は蒸気を構成する超微粒子で覆われる。付着量が多い場合は、付着した超微粒子によって薄膜が形成される。
Although the vapor emitted from one adhering
超微粒子が付着された原料粒子は、出口側中間室16を通過して取出室17内に搬入される。
取出室17の内部には取出室送出ロール25が配置されており、真空槽10の外部には外部巻取ロール26が配置されている。
取出室送出ロール25と外部巻取ロール26は円筒形であり、その中心軸線は水平且つ互いに平行に配置されている。
The raw material particles to which the ultrafine particles are attached pass through the outlet side
A take-out
The take-out
取出室17の側壁のうち、取出室送出ロール25と外部巻取ロール26の間の部分には、上下方向に並んだ二個の搬出口24a、24bが形成されている。
各ロール25、26の側面には、搬出口24a、24bを通って搬出ベルト27が掛け渡されている。
符号27aは、搬出ベルト27の上側の部分、符号27bは下側の部分を示している。
In the side wall of the take-out
On the side surfaces of the
取出室送出ロール25と外部巻取ロール26はモータに接続されており、モータが動作して、各ロール25、26がその中心軸線を中心に回転すると、搬出ベルト27の上側の部分27aが取出室17内部から真空槽10の外部に向かって移動するように構成されている。
The take-out
取出室17の内部では、取出室巻取ロール22は、取出室送出ロール25よりも上方に位置しており、内部搬送ベルト23上の原料粒子が、取出室巻取ロール22の端部に達し、内部搬送ベルト23上から落下すると、搬出ベルト27の上に乗るように構成されている。
搬出ベルト27上に乗った原料粒子は、搬出ベルト27によって真空槽10の外部に搬出される。
Inside the take-out
The raw material particles on the carry-out
外部巻取ロール26の下方に、受け皿35が配置されており、真空槽10の外部に搬出された原料粒子が外部巻取ロール26の端部に達し、搬出ベルト27上から落下すると、受け皿35に乗せられるように構成されている。
A receiving
内部搬送ベルト23と搬出ベルト27は一定速度で回転移動しており、原料容器41内の原料粒子42が内部搬送ベルト23上に連続的に供給されると、超微粒子が付着された原料粒子は受け皿35上に連続して落下する。
The
原料容器41は、その上部の開口44が真空槽10の外部に位置し、大気雰囲気に開放されており、原料容器41の内部の原料粒子が減少しても、ベルト23、27や付着材料源31を停止させずに原料粒子を補充することができる。
The
この場合、準備室13の内部は、原料容器41の内部を介して真空槽10外部の大気雰囲気と接続されており、成膜室15を真空排気すると、準備室13から成膜室15の内部に流入してしまう。
In this case, the inside of the
取出室17の内部についても、搬出口24a、24bによって真空槽10外部の大気雰囲気に接続されており、成膜室15を真空排気すると、取出室17から成膜室15の内部に流入してしまう。
The inside of the take-out
この粉体処理装置1では、準備室13と成膜室15の間と、取出室17と成膜室15の間には、それぞれ入口側中間室14と出口側中間室16が設けられている。
In this
成膜室15を真空排気する際、準備室13と、入口側中間室14と、出口側中間室16と、取出室17も一緒に真空排気されており、各室13〜17の内部の圧力が、
準備室13 > 入口側中間室14 > 成膜室15
取出室17 > 出口側中間室16 > 成膜室15
にされ、圧力が低い雰囲気で粒子に蒸気が付着するようにされている。
When the
The vapor is attached to the particles in an atmosphere having a low pressure.
例えば、付着材料源31に、図5、6に示すような同軸型アーク蒸着源を使用した場合、準備室13は104Pa台、入口側中間室14は102Pa台、成膜室15は10-1Pa台、出口側中間室16は102Pa台、取出室17は104Pa台にすることができる。
For example, when a coaxial arc vapor deposition source as shown in FIGS. 5 and 6 is used as the
同軸型アーク蒸着源を用いた付着材料源31を説明する。図5、6を参照し、その付着材料源31は、放出源51と偏向装置52とを有している。
放出源51は、筒状のアノード電極54と、該アノード電極54の内部に配置されたカソード電極55と、アノード電極54内のカソード電極55付近に配置されたトリガ電極56とを有している。トリガ電極56とカソード電極55の間には絶縁部材57が配置され、互いに絶縁されている。アノード電極54の直径は30mmであり、カソード電極55の直径は10mmである。
The
The
各電極54〜56は電源60に接続されており、アノード電極54と真空槽10とを接地電位に接続し、カソード電極55に負電圧を印加した状態で、トリガ電極56にカソード電極55よりも負方向に大きい負電圧を印加すると絶縁部材57の表面でトリガ放電が発生する。
Each of the
カソード電極55は薄膜材料によって構成されており、トリガ放電によって薄膜材料の蒸気がアノード電極54内に放出されるとアノード電極54の内側の領域の圧力が上昇し、カソード電極55とアノード電極54との間にアーク放電が発生する。
アーク放電によってカソード電極55の表面が溶融し、多量の蒸気がアノード電極表面から放出される。
The
The surface of the
アーク電流は、アノード電極54の中心軸線を底面方向に向かって流れ、それによって生じた磁界のローレンツ力により、アノード電極54の内部の電子が開口から真空槽10内に放出される。
The arc current flows along the central axis of the
カソード電極55から放出されら薄膜材料の蒸気の中には、荷電粒子や中性粒子が含まれているが、それらのうち、電荷質量比が大きい(電荷に比べて質量が小さい)荷電粒子は、電子に引き付けられて開口から放出される。
The vapor of the thin film material emitted from the
符号61は、アノード電極54の開口から放出された蒸気を示しており、符号36は、内部搬送ベルト23上に乗せられた原料粒子を示している。
アノード電極54の開口は、内部搬送ベルト23よりも上側の壁面方向に向けられており、蒸気61に含まれる粒子が開口から放出され、直進した場合には、内部搬送ベルト23の上側の部分23aの上方を通過し、内部搬送ベルト23には衝突しないようにされている。
The opening of the
この付着材料源31では、アノード電極54の開口近傍であって、放出された蒸気61の進行方向には偏向装置52が配置されており、アノード電極54から放出された蒸気61は偏向装置52の内部に入射するように構成されている。
In the
偏向装置52の内部には、二枚の磁石が配置されている。図3(及び後述する図7〜9)の符号33a、33bはその二枚の磁石を示しており、N極とS極が向かい合わせにされ、同じ高さに配置されており、磁石33a、33b間には水平方向に磁力線が形成されている。
Two magnets are arranged inside the deflecting
アノード電極54の開口は、その磁力線に向けられており、放出された蒸気61が、磁石33a、33bこの磁力線に垂直に入射するようにされている。磁力線の向きは、磁力線内に入射した電子が鉛直下向きのローレンツ力を受ける方向であり、電荷質量比が大きな荷電粒子(1000個〜2000個の原子のクラスタ)は、電子に引き付けられて電子と同じ方向に曲げられ、その結果、内部搬送ベルト23上の原料粒子36に入射し、超微粒子としてその表面に付着する。付着量が多い場合は薄膜が形成される。
The opening of the
図5、6の符号62は、偏向装置52によって進行方向が曲げられる電子及び荷電粒子の軌道を示している。
アノード電極54の開口から放出された蒸気61の中には、電荷質量比が小さな(電荷に比べて質量が大きい)巨大粒子や中性粒子が含まれているが、それらの粒子は磁力線によるローレンツ力を受けても偏向量が少ないか、又はローレンツ力を受けず、直線的な飛行を維持するため、内部搬送ベルト23上の原料粒子36には入射せず、成膜室15の壁面等に入射する。
The
図6の符号63は電荷質量比が大きく、進行方向が曲げられる荷電粒子を示しており、符号65は原料粒子36に付着した状態の粒子を示している。符号64は直進する粒子(電荷質量比が小さな巨大粒子又は中性粒子)を示している。
なお、図3の符号34はシャッタであり、シャッタ34を閉じた状態で、一乃至複数回トリガ放電を発生させ、一乃至複数回のアーク放電を発生させ、カソード電極55表面に付着している水分を除去した後、シャッタ34を開けて原料粒子表面への蒸気到達を開始するとよい。
以上は、内部搬送ベルト23によって原料粒子を移動させながら原料粒子表面に超微粒子を付着させたが、原料粒子を移動させるための搬送機構は内部搬送ベルト23に限定されるものではない。
As described above, the ultrafine particles are adhered to the surface of the raw material particles while moving the raw material particles by the
図7は、内部搬送ベルト23に換え、トレイ68を用いた粉体処理装置2(第二例)であり、トレイ68は複数個配置されている。各トレイ68は、移動機構67によって移動され、準備室13内から成膜室15を通って取出室17に到達し、取出室17から準備室13内に戻るように構成されている。
FIG. 7 shows a powder processing apparatus 2 (second example) using a
トレイ68は、一台ずつ順番に原料容器41の真下を通過するように搬送されており、真下位置で原料容器41から原料粒子が落下されると、原料粒子がトレイ68上に乗せられる。原料容器41の供給口43は、真下にトレイ68が位置しているときに開放される。
The
原料粒子が乗せられたトレイ68は、入口側中間室14を通り、成膜室15内に入って付着材料源31によってその表面に薄膜が形成された後、出口側中間室16を通り、準備室17に入る。
The
準備室17の内部では、トレイ68が搬出ベルト27上に到達すると傾き、薄膜が形成された原料粒子が搬出ベルト27上に落下するように構成されており、搬出ベルト27上に乗せられた原料粒子は、真空槽10の外部に搬出される。
Inside the
この粉体処理装置2では、各トレイ68の裏面に振動発生装置69が設けられており、トレイ68上の原料粒子には、振動発生装置69によって振動が加えられ、トレイ68上で転がり移動しながら蒸気が到達し、薄膜が形成される。
従って、この粉体処理装置2及び下記の粉体処理装置3、4でも、原料粒子表面に均一に超微粒子が付着し、薄膜が形成される。
In this powder processing apparatus 2, a
Accordingly, even in the powder processing apparatus 2 and the
次に、図8は、板状の搬送台71を用いた粉体処理装置3(第三例)である。仕切板111〜114には、搬送口20cが設けられている。搬送台71は長尺であり、搬送口20cに挿通されており、一端が原料容器41の真下に位置し、原料容器41から落下した原料粒子が搬送台71上に乗せられるように構成されている。搬送台71の他端は搬出ベルト27上に位置している。
Next, FIG. 8 shows a powder processing apparatus 3 (third example) using a plate-like conveyance table 71. The partition plates 11 1 to 11 4 are provided with a
この粉体処理装置3も振動発生装置72を有している。振動発生装置72は、搬送台71の裏面に配置されており、振動発生装置72が搬送台71を振動させると、搬送台71上に乗せられた原料粒子に振動が印加されるように構成されている。この振動は、原料粒子に取出室17方向への力を加え、原料粒子を取出室17方向に移動させるように構成されており、原料粒子が成膜室17内を転がりながら移動すると、原料粒子の表面に均一に蒸気が到達し、薄膜が形成される。
This
この搬送台71は、水平に配置してもよいし、図9に示した粉体処理装置4(第四例)の傾斜搬送台81のように、準備室13側が高く、取出室17が低い傾斜を設け、原料粒子が斜面上を落下移動するようにすることができる。この傾斜搬送台81にも、振動発生装置82が設けられており、原料粒子が傾斜搬送台81上を滑らず、転がりながら移動するように構成されている。
なお、本発明で用いる振動発生装置は原料粒子を転動させるものであり、その振動周波数は問わない。
The transfer table 71 may be arranged horizontally, or like the inclined transfer table 81 of the powder processing apparatus 4 (fourth example) shown in FIG. 9, the
In addition, the vibration generator used by this invention rolls raw material particle | grains, The vibration frequency is not ask | required.
上記各実施例では、付着材料源31に同軸型アーク蒸着源を偏向させて使用したが、偏向させずに直接粉体に蒸着しても構わない。また、本発明の粉体処理装置では、スパッタリングターゲットを用い、スパッタリングガスを導入してターゲット表面をスパッタし、スパッタリングターゲットから薄膜材料の蒸気(スパッタ粒子)を発生させ、原料粒子表面に付着させて薄膜を形成することもできる。
In each of the above-described embodiments, the coaxial arc evaporation source is deflected and used as the adhering
本発明は、触媒作用を有する粉体を作成するものに用いることができる。
例えば燃料電池でのグラファイト電極に白金を担持するもの、化粧品の白粉(チタニア)に銀を付着させる。あるいは光触媒用のチタニア粉体に可視光で感応するバナジウムを付着させる等に使用することができる。
The present invention can be used for producing a powder having a catalytic action.
For example, silver is adhered to a graphite electrode in a fuel cell that carries platinum on a cosmetic white powder (titania). Alternatively, it can be used for attaching vanadium sensitive to visible light to titania powder for photocatalyst.
1〜4……粉体処理装置
13……準備室
14、16……中間室
15……成膜室
17……取出室
23……内部搬送ベルト
29、69、72、82……振動発生装置
31……付着材料源
41……原料容器
43……供給口
44……開口
51……放出源
52……偏向装置
54……アノード電極
55……カソード電極
56……トリガ電極
68……トレイ
71……搬送台
81……傾斜搬送台
1-4 ...
Claims (13)
前記成膜室内に薄膜材料の蒸気を放出する付着材料源と、
配置された搬送対象物を移動させ、前記成膜室内の前記蒸気が到達する位置を通過させる搬送機構と、
前記搬送機構上の前記搬送対象物を振動させる振動発生装置とを有する粉体処理装置。 A deposition chamber that can be evacuated;
An attachment material source for releasing vapor of the thin film material into the film forming chamber;
A transport mechanism for moving the transported object disposed and passing the position where the vapor reaches in the film forming chamber;
The powder processing apparatus which has a vibration generator which vibrates the said conveyance target object on the said conveyance mechanism.
前記放出源は、前記薄膜材料で構成されたカソード電極と、
前記カソード電極と離間して配置されたアノード電極と、
前記カソード電極と絶縁して配置されたトリガ電極とを有し、
前記カソード電極と前記トリガ電極との間にトリガ放電を発生させ、前記カソード電極と前記アノード電極の間にアーク放電を誘起させ、前記カソード電極表面を蒸発させて前記薄膜材料の蒸気を生成する請求項1記載の粉体処理装置。 The attachment material source is a powder processing apparatus having a release source for generating vapor of the thin film material,
The emission source includes a cathode electrode made of the thin film material;
An anode electrode spaced apart from the cathode electrode;
A trigger electrode arranged insulatively with the cathode electrode;
A trigger discharge is generated between the cathode electrode and the trigger electrode, an arc discharge is induced between the cathode electrode and the anode electrode, and the surface of the cathode electrode is evaporated to generate a vapor of the thin film material. Item 1. A powder processing apparatus according to Item 1.
前記放出源から放出された前記蒸気は前記磁力線と交差し、前記蒸気中に含まれる電子は、前記磁力線から受けるローレンツ力で進行方向が曲げられた後、前記搬送対象物の移動経路上に到達するように構成された請求項2記載の粉体処理装置。 The source of adhesive material has a deflection device for forming magnetic field lines;
The vapor emitted from the emission source intersects the magnetic field lines, and the electrons contained in the vapor reach the moving path of the conveyance object after the traveling direction is bent by the Lorentz force received from the magnetic field lines. The powder processing apparatus of Claim 2 comprised so that it might do.
前記搬送機構は前記成膜室内の前記搬送対象物を前記取出室に移動させるように構成され、
前記取出室には、前記搬送機構上の前記搬送対象物が移載される搬出機構が設けられ、
前記搬出機構は、移載された前記搬送対象物を前記取出室の内部から前記取出室の外部に搬出するように構成された請求項1乃至請求項3のいずれか1項記載の粉体処理装置。 Has an extraction chamber that can be evacuated,
The transfer mechanism is configured to move the transfer object in the film forming chamber to the take-out chamber,
The take-out chamber is provided with a carry-out mechanism on which the transfer object on the transfer mechanism is transferred,
The powder processing according to any one of claims 1 to 3, wherein the unloading mechanism is configured to unload the transferred object from the inside of the unloading chamber to the outside of the unloading chamber. apparatus.
前記搬出機構に移載された前記搬送対象物は、前記搬出口から前記取出室の外部に搬出されるように構成された請求項4記載の粉体処理装置。 A carry-out port is provided in the take-out chamber, and the take-out chamber is configured to be evacuated while the inside and the outside of the take-out chamber are connected.
The powder processing apparatus according to claim 4, wherein the transfer object transferred to the unloading mechanism is configured to be unloaded from the unloading chamber to the outside of the unloading chamber.
前記搬送機構上に前記搬送対象物を配置する供給装置とを有し、
前記搬送機構は、前記準備室内で配置された前記搬送対象物を前記成膜室内に搬入するように構成された請求項1乃至請求項6のいずれか1項記載の粉体処理装置。 A preparation room that can be evacuated,
A supply device that arranges the object to be transported on the transport mechanism;
The powder processing apparatus according to claim 1, wherein the transfer mechanism is configured to carry the transfer object disposed in the preparation chamber into the film forming chamber.
前記開口は前記供給室外部の大気に配置され、前記供給口は前記準備室内に配置された請求項7記載の粉体処理装置。 The supply apparatus has a raw material container having an opening in the upper part and a supply port in the lower part,
The powder processing apparatus according to claim 7, wherein the opening is disposed in the atmosphere outside the supply chamber, and the supply port is disposed in the preparation chamber.
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