JP2008290119A - Liquid phase ablation apparatus and liquid phase laser ablation method using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液相レーザーアブレーション装置及びそれを用いた液相レーザーアブレーション方法に関する。 The present invention relates to a liquid phase laser ablation apparatus and a liquid phase laser ablation method using the same.
微細なナノ粒子は、半導体、絶縁体等の種々の材料で合成が試みられており、電子素子、光素子、記録媒体、電池、触媒等に応用されてきた。そして、近年では、このようなナノ粒子の製造方法として、液相中でのレーザーアブレーションを採用する方法が研究されている。 Fine nanoparticles have been synthesized with various materials such as semiconductors and insulators, and have been applied to electronic devices, optical devices, recording media, batteries, catalysts, and the like. In recent years, methods for employing laser ablation in the liquid phase have been studied as methods for producing such nanoparticles.
例えば、特開２００４−９００８１号公報（特許文献１）においては、溶液中に設置したターゲット金属に高出力のレーザー光を照射した時に発生する音響信号を検出してレーザー光の最適照射位置を制御する液相レーザーアブレーション方法が開示されている。また、特開２００６−１２２８４５号公報（特許文献２）においては、被微細化成分を含有するターゲットと、このターゲットにレーザー光を照射することによりターゲット成分を原子、分子、イオンまたはクラスター状の微細化粒子として放出するレーザー発振装置と、上記ターゲットを液体中に保持する反応容器とを備え、上記反応容器は、流通口を有する仕切り板によって内部空間がアブレーション室と回収室とに仕切られており、上記アブレーション室内にターゲットが収容保持され、アブレーションによる微細化反応を進行せしめる一方、上記アブレーション室内での微細化反応によって生じた微細化粒子を含む液体を、仕切り板の流通口を介して上記回収室に導入するように構成した液相レーザーアブレーション装置が開示されている。 For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-90081 (Patent Document 1), an acoustic signal generated when a target metal placed in a solution is irradiated with a high-power laser beam is detected to control the optimum irradiation position of the laser beam. A liquid phase laser ablation method is disclosed. In JP-A-2006-122845 (Patent Document 2), a target containing a component to be refined, and the target component is atomized, molecularly, ionically or clustered by irradiating the target with laser light. A laser oscillation device that emits as activated particles and a reaction vessel that holds the target in a liquid, and the reaction vessel is partitioned into an ablation chamber and a collection chamber by a partition plate having a flow port. The target is accommodated and held in the ablation chamber, and the micronization reaction by the ablation proceeds. On the other hand, the liquid containing the micronized particles generated by the micronization reaction in the ablation chamber is collected through the distribution port of the partition plate. A liquid phase laser ablation device configured to be introduced into a chamber is disclosed. There.
しかしながら、特許文献１に記載のような従来の液相レーザーアブレーション方法及び特許文献２に記載のような従来の液相レーザーアブレーション装置においては、レーザーアブレーション時に液相中をレーザーが通過すると、溶液中に気泡が発生していた。そして、レーザー光を繰り返し照射する際に、気泡内の気体と溶液との屈折率差によりレーザー光が屈折することや、気泡と溶液との界面でのレーザー光の反射により、レーザー光の照射条件が一定にならず、レーザー光をターゲットに対して安定して照射することができなかった。
本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、レーザー照射時に液相中に気泡が発生することを十分に防止することができ、安定したレーザー照射条件でアブレーションを行うことを可能とする液相レーザーアブレーション装置及びそれを用いた液相レーザーアブレーション方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and can sufficiently prevent bubbles from being generated in the liquid phase during laser irradiation, and perform ablation under stable laser irradiation conditions. It is an object to provide a liquid phase laser ablation apparatus and a liquid phase laser ablation method using the same.
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、溶媒中に保持されたターゲットに対してレーザー光を照射して液相中でレーザーアブレーションを行うための液相レーザーアブレーション装置であって、レーザー光を発生させるためのレーザー発振器と、前記レーザー光を導入するための窓を備える密封容器と、前記密封容器内に配置されるターゲットと、前記密封容器に接続された真空引き装置と、前記密封容器に接続された不活性ガス又は窒素ガスを導入するためのガス導入装置とを備える液相レーザーアブレーション装置により、レーザー照射時に液相中に気泡が発生することを十分に防止することができ、安定したレーザー照射条件でアブレーションを行うことが可能となることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have conducted a liquid phase laser ablation apparatus for performing laser ablation in a liquid phase by irradiating a target held in a solvent with a laser beam. A laser oscillator for generating laser light, a sealed container having a window for introducing the laser light, a target disposed in the sealed container, and a vacuum suction connected to the sealed container A liquid phase laser ablation device comprising a device and a gas introduction device for introducing an inert gas or nitrogen gas connected to the sealed container sufficiently prevents bubbles from being generated in the liquid phase during laser irradiation. And the inventors have found that ablation can be performed under stable laser irradiation conditions, and the present invention has been completed.
すなわち、本発明の液相レーザーアブレーション装置は、溶媒中に保持されたターゲットに対してレーザー光を照射して液相中でレーザーアブレーションを行うための液相レーザーアブレーション装置であって、
レーザー光を発生させるためのレーザー発振器と、
前記レーザー光を導入するための窓を備える密封容器と、
前記密封容器内に配置されるターゲットと、
前記密封容器に接続された真空引き装置と、
前記密封容器に接続された不活性ガス又は窒素ガスを導入するためのガス導入装置と、
を備えることを特徴とするものである。
That is, the liquid phase laser ablation apparatus of the present invention is a liquid phase laser ablation apparatus for performing laser ablation in a liquid phase by irradiating a target held in a solvent with a laser beam,
A laser oscillator for generating laser light;
A sealed container having a window for introducing the laser beam;
A target disposed in the sealed container;
A vacuuming device connected to the sealed container;
A gas introduction device for introducing an inert gas or a nitrogen gas connected to the sealed container;
It is characterized by providing.
上記本発明の液相レーザーアブレーション装置としては、前記密封容器内に、溶媒を保持するための処理容器が収容されているものが好ましい。 As the liquid phase laser ablation apparatus of the present invention, it is preferable that a processing container for holding a solvent is accommodated in the sealed container.
また、本発明の液相レーザーアブレーション方法は、レーザー光を発生させるためのレーザー発振器と、前記レーザー光を導入するための窓を備える密封容器と、溶媒と、前記密封容器内に配置されるターゲットと、前記密封容器に接続された真空引き装置と、前記密封容器に接続された不活性ガス又は窒素ガスを導入するためのガス導入装置とを備える液相レーザーアブレーション装置を用い、
前記密封容器内を真空引きした後に、前記密封容器内に不活性ガス又は窒素ガスを導入し、不活性ガス又は窒素ガス雰囲気下において、ターゲットに対してレーザー光を照射して液相中でレーザーアブレーションすることを特徴とする方法である。
In addition, the liquid phase laser ablation method of the present invention includes a laser oscillator for generating laser light, a sealed container having a window for introducing the laser light, a solvent, and a target disposed in the sealed container. And using a liquid phase laser ablation apparatus comprising a vacuum evacuation device connected to the sealed container, and a gas introducing device for introducing an inert gas or nitrogen gas connected to the sealed container,
After the inside of the sealed container is evacuated, an inert gas or nitrogen gas is introduced into the sealed container, and the target is irradiated with laser light in an inert gas or nitrogen gas atmosphere to perform laser in the liquid phase. This is a method characterized by ablation.
上記本発明の液相レーザーアブレーション方法においては、前記密封容器内に、溶媒を保持するための処理容器が収容されていることが好ましい。 In the liquid phase laser ablation method of the present invention, it is preferable that a processing container for holding a solvent is accommodated in the sealed container.
また、上記本発明の液相レーザーアブレーション方法においては、前記密封容器内の圧力を、前記溶媒の２５℃における蒸気圧の０．１〜１０倍に制御してレーザーアブレーションすることが好ましい。 In the liquid phase laser ablation method of the present invention, it is preferable to perform laser ablation by controlling the pressure in the sealed container to 0.1 to 10 times the vapor pressure of the solvent at 25 ° C.
なお、本発明の液相レーザーアブレーション装置及びそれを用いた液相レーザーアブレーション方法によって、上記目的が達成される理由は必ずしも定かではないが、本発明者らは以下のように推察する。すなわち、本発明においては、レーザーアブレーションに際して、先ず、前記密封容器内を真空引きする。これにより液相レーザーアブレーションに使用する溶媒から、その溶媒に溶解している大気やその他の気体が排出される。これによって、レーザー照射時に溶媒から気泡が発生することが十分に抑制される。また、本発明においては、前記真空引き後に、前記密封容器内に不活性ガスや窒素ガスを導入し、前記容器内を不活性ガス又は窒素ガス雰囲気とするため、レーザー照射時の溶媒の沸騰が十分に防止される。このように、本発明においては、レーザーアブレーション前に、溶媒からその溶媒に溶解している気体が排出され、しかもレーザー照射による溶媒の沸騰が十分に防止されているため、レーザーアブレーション時の溶媒からの気泡の発生が十分に防止される。そのため、本発明によれば、レーザー光が気泡の影響により液相中で屈折したり、反射したりすることが十分に抑制され、レーザー光を安定してターゲットに照射することが可能となり、安定したレーザー照射条件で液相レーザーアブレーションを行うことが可能となるものと本発明者らは推察する。 The reason why the above object is achieved by the liquid phase laser ablation apparatus of the present invention and the liquid phase laser ablation method using the apparatus is not necessarily clear, but the present inventors speculate as follows. That is, in the present invention, in the laser ablation, first, the sealed container is evacuated. Thereby, air and other gases dissolved in the solvent are discharged from the solvent used for the liquid phase laser ablation. This sufficiently suppresses the generation of bubbles from the solvent during laser irradiation. Also, in the present invention, after the evacuation, an inert gas or nitrogen gas is introduced into the sealed container, and the inside of the container is made an inert gas or nitrogen gas atmosphere. It is sufficiently prevented. As described above, in the present invention, the gas dissolved in the solvent is discharged from the solvent before laser ablation, and the boiling of the solvent due to laser irradiation is sufficiently prevented. The generation of bubbles is sufficiently prevented. Therefore, according to the present invention, the laser light is sufficiently prevented from being refracted or reflected in the liquid phase due to the influence of bubbles, and the target can be irradiated with the laser light stably. The present inventors speculate that liquid phase laser ablation can be performed under the laser irradiation conditions.
本発明によれば、レーザー照射時に液相中に気泡が発生することを十分に防止することができ、安定したレーザー照射条件でアブレーションを行うことを可能とする液相レーザーアブレーション装置及びそれを用いた液相レーザーアブレーション方法を提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to sufficiently prevent bubbles from being generated in the liquid phase during laser irradiation, and a liquid phase laser ablation apparatus capable of performing ablation under stable laser irradiation conditions and the use thereof. It is possible to provide a liquid phase laser ablation method.
以下、図面を参照しながら本発明の液相レーザーアブレーション装置及び本発明の液相レーザーアブレーション方法の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明及び図面中、同一又は相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of a liquid phase laser ablation apparatus of the present invention and a liquid phase laser ablation method of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description and drawings, the same or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and duplicate descriptions are omitted.
図１は、本発明の液相レーザーアブレーション装置の好適な一実施形態の構成を示す概略縦断面図である。 FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view showing the configuration of a preferred embodiment of the liquid phase laser ablation apparatus of the present invention.
図１に示す液相レーザーアブレーション装置は、レーザー発振器１０と、反射板１１と、集光レンズ１２と、密封容器１３と、密封容器１３内に収容された処理容器１４と、処理容器１４内に保持された溶媒１５と、溶媒１５に一部が浸漬されたターゲット１６と、ターゲット支持体１７と、ターゲット駆動装置１８と、密封容器１３に接続された真空引き装置１９と、密封容器１３に接続されたガス導入装置２０とを備えるものである。このようなレーザーアブレーション装置においては、レーザー発振器１０から発せられたレーザー光Ｌが光路上に配置された反射板１１に反射された後に窓１３Ａを通過して密封容器１３内に導入され、集光レンズ１２を通過し、窓１４Ａを介して処理容器内の溶媒１５に入射した後、液相内を通過してターゲット１６に照射されるように構成されている。 The liquid phase laser ablation apparatus shown in FIG. 1 includes a laser oscillator 10, a reflecting plate 11, a condenser lens 12, a sealed container 13, a processing container 14 accommodated in the sealed container 13, and a processing container 14. Connected to the retained solvent 15, the target 16 partially immersed in the solvent 15, the target support 17, the target driving device 18, the vacuuming device 19 connected to the sealed container 13, and the sealed container 13. The gas introducing device 20 is provided. In such a laser ablation apparatus, the laser beam L emitted from the laser oscillator 10 is reflected by the reflecting plate 11 disposed on the optical path, then passes through the window 13A, is introduced into the sealed container 13, and is condensed. After passing through the lens 12 and entering the solvent 15 in the processing container through the window 14A, the target 16 is irradiated through the liquid phase.
レーザー光Ｌを発するためのレーザー発振器１０としては特に制限されないが、パルス幅が１００ピコ秒〜１００ナノ秒のパルスレーザー光を照射することができるレーザー光発生装置を好適に用いることができ、例えばＹＡＧレーザー装置、エキシマレーザー装置によって構成され、中でもＹＡＧレーザー装置によって構成されることがより好ましい。 Although it does not restrict | limit especially as the laser oscillator 10 for emitting the laser beam L, The laser beam generator which can irradiate the pulse laser beam whose pulse width is 100 picoseconds-100 nanoseconds can be used suitably, for example, It is constituted by a YAG laser device or an excimer laser device, and more preferably constituted by a YAG laser device.
また、反射板１１としては特に制限されず、公知の反射板（例えば鏡等）を適宜用いることができる。更に、集光レンズ１２としては特に制限されないが、ターゲット１６に照射されるパルスレーザー光Ｌの照射強度を１０５Ｗ／ｃｍ２〜１０１０Ｗ／ｃｍ２とすることが可能な集光レンズであることが好ましく、１０６Ｗ／ｃｍ２〜１０９Ｗ／ｃｍ２とすることが可能な集光レンズが特に好ましい。 Moreover, it does not restrict | limit especially as the reflecting plate 11, A well-known reflecting plate (for example, mirror etc.) can be used suitably. Further, the condensing lens 12 is not particularly limited, but is a condensing lens capable of setting the irradiation intensity of the pulsed laser light L applied to the target 16 to 10 5 W / cm 2 to 10 10 W / cm 2. preferably there, 10 6 W / cm 2 ~10 9 W / cm 2 and condenser lens capable of being particularly preferred.
密封容器１３は、容器内を密封系とすることが可能なものであればよく、特に制限されず、目的の設計に合わせて、その材質、形状等を適宜変更して用いることができ、例えばステンレス鋼製のものを用いることができる。また、密封容器１３は、レーザー光を導入するための窓１３Ａを備える。このような窓１３Ａとしては、特に制限されず、公知の窓材からなるものを適宜用いることができ、例えば、石英製のものを用いてもよい。 The sealed container 13 is not particularly limited as long as the inside of the container can be a sealed system, and can be used by appropriately changing the material, shape, etc. according to the target design, for example, Stainless steel can be used. The sealed container 13 includes a window 13A for introducing laser light. Such a window 13A is not particularly limited, and a window made of a known window material can be used as appropriate. For example, a window made of quartz may be used.
また、処理容器１４は、容器１４内に溶媒１５を保持することができ、その液相内にターゲットを保持してアブレーションすることが可能なものであればよい。このような処理容器１４の材質等は特に制限されず、目的の設計に合わせて、その材質、形状等を適宜変更することができ、例えばポリプロピレン製の容器を用いてもよい。また、処理容器１４は、レーザー光を導入するための窓１４Ａを備える。このような窓１４Ａとしては、特に制限されず、公知の窓材からなるものを適宜用いることができ、例えば、石英製のものを用いてもよい。 Moreover, the processing container 14 should just hold | maintain the solvent 15 in the container 14, and can hold | maintain a target in the liquid phase, and can ablate. The material or the like of the processing container 14 is not particularly limited, and the material, shape, and the like can be appropriately changed according to the target design. For example, a polypropylene container may be used. Further, the processing container 14 includes a window 14A for introducing laser light. Such a window 14A is not particularly limited, and a window made of a known window material can be appropriately used. For example, a window made of quartz may be used.
さらに、溶媒１５としては特に制限されず、公知の溶媒を適宜用いることができ、レーザー光に対して透明性を有するものが好ましい。このような溶媒としては特に制限されないが、例えば、エタノール、イソプロパノール、キシレン、ケロシン、メタノール、水、アセトン、液体窒素等が挙げられる。なお、本発明においては、溶媒１５として、燃焼性の溶媒であっても用いることができる。 Furthermore, it does not restrict | limit especially as the solvent 15, A well-known solvent can be used suitably and what has transparency with respect to a laser beam is preferable. Such a solvent is not particularly limited, and examples thereof include ethanol, isopropanol, xylene, kerosene, methanol, water, acetone, and liquid nitrogen. In the present invention, even if the solvent 15 is a combustible solvent, it can be used.
また、ターゲット１６は、前述のレーザー光Ｌの照射により、金属原子及び／又は炭素原子を含む微粒子を発生させることが可能な材料からなるものである。このような材料としては、各種の金属、金属化合物及び炭素からなる群から少なくとも一つの材料が選択される。また、このような金属材料としては、各種の遷移元素金属、典型元素金属、半金属（メタロイド）、又はそれらの合金を用いることができ、例えば、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｚｒ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｗ、Ｂｅ、Ｇｅ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｈｆ、それらを主成分とする合金等が挙げられ、中でもＣｕ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｚｎを含むものが好ましい。なお、ここでいう金属材料は、例えば、シリコン、ゲルマニウム、炭化珪素、砒化ガリウム、ＩｎＰ、ＺｎＴｅ等の半導体であってもよい。また、金属化合物材料としては、各種の遷移元素金属、典型元素金属又は半金属の酸化物、窒化物、炭化物等が挙げられ、中でも酸化亜鉛、チタニア、アルミナ、マグネシア、ベリリア、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ等の金属元素の炭化物が好ましい。なお、ここでいう金属化合物材料は複数の金属元素を含有していてもよく、更に非金属元素を含んでいてもよい。また、炭素材料としては、各種の無定形炭素、グラファイト、ダイアモンド等が挙げられ、中でもグラファイト、無定形炭素が好ましい。さらに、ターゲット１６は、このような金属材料、金属化合物材料、炭素材料の複合材料であってもよい。 The target 16 is made of a material capable of generating fine particles containing metal atoms and / or carbon atoms when irradiated with the laser beam L described above. As such a material, at least one material is selected from the group consisting of various metals, metal compounds, and carbon. In addition, as such a metal material, various transition element metals, typical element metals, metalloids, or alloys thereof can be used, for example, Cu, Al, Ti, Si, Cr, Pt, Au, Ag, Pd, Zr, Mg, Ni, Fe, Co, Zn, Sn, W, Be, Ge, Mn, Mo, Nb, Ta, Hf, alloys containing them as main components, etc. Those containing Al, Ti, Si, and Zn are preferable. The metal material here may be, for example, a semiconductor such as silicon, germanium, silicon carbide, gallium arsenide, InP, or ZnTe. Examples of the metal compound material include various transition element metals, oxides, nitrides, and carbides of typical element metals or metalloids. Among them, zinc oxide, titania, alumina, magnesia, beryllia, aluminum nitride, boron nitride , Carbides of metal elements such as silicon nitride, silicon carbide, Fe, Cr, W, Mo, and V are preferable. In addition, the metal compound material here may contain a plurality of metal elements, and may further contain a non-metal element. Examples of the carbon material include various kinds of amorphous carbon, graphite, diamond, etc. Among them, graphite and amorphous carbon are preferable. Furthermore, the target 16 may be a composite material of such a metal material, a metal compound material, and a carbon material.
また、ターゲット支持体１７は、一端がターゲットに接続され、もう一端がターゲット駆動装置１８と接続されるものであり、ターゲットを支持しつつターゲットの駆動を可能とするものである。更に、ターゲット駆動装置１８は、レーザー光Ｌがターゲット１３の表面の同じ位置に繰り返し照射されて穴が開かないように回転及び平行移動させることを可能とするものである。このようなターゲット駆動装置１８としては特に制限されず、公知の装置（パルスモーター等）を適宜用いることができる。なお、本実施形態においては、ターゲット駆動装置１８によりレーザー光Ｌの照射位置にターゲット１６の新鮮な面（レーザー光未照射面）が順次繰り出されるようになっている。 The target support 17 has one end connected to the target and the other end connected to the target driving device 18 and can drive the target while supporting the target. Further, the target driving device 18 enables the laser beam L to be rotated and translated so that the same position on the surface of the target 13 is repeatedly irradiated and the hole is not opened. Such a target driving device 18 is not particularly limited, and a known device (such as a pulse motor) can be appropriately used. In the present embodiment, a fresh surface (a laser light non-irradiated surface) of the target 16 is sequentially fed out to the irradiation position of the laser light L by the target driving device 18.
また、真空引き装置１９としては、密封容器１３内を真空引きすることが可能なものであればよく、特に制限されず、公知の装置（例えば真空ポンプ等）を適宜も用いることができる。また、ガス導入装置２０としては、密封容器１３内に不活性ガス又は窒素ガスを導入することが可能なものであればよく、特に制限されず、不活性ガス又は窒素ガスが封入されたガスボンベ等を適宜用いることができる。 The vacuuming device 19 is not particularly limited as long as the inside of the sealed container 13 can be evacuated, and a known device (for example, a vacuum pump) can be used as appropriate. The gas introduction device 20 is not particularly limited as long as it can introduce an inert gas or a nitrogen gas into the sealed container 13, and a gas cylinder or the like in which an inert gas or a nitrogen gas is sealed. Can be used as appropriate.
以下、本発明の液相レーザーアブレーション方法の好適な方法として、図１に示す液相レーザーアブレーション装置を用いた液相レーザーアブレーション方法を説明する。 Hereinafter, as a preferred method of the liquid phase laser ablation method of the present invention, a liquid phase laser ablation method using the liquid phase laser ablation apparatus shown in FIG. 1 will be described.
このような液相レーザーアブレーション方法として好適な方法においては、先ず、真空引き装置１９を用いて密封容器１３内を真空引きする（第一工程）。次に、ガス導入装置２０を用いて、密封容器１３内に不活性ガス又は窒素ガスを導入して、密封容器１３内を不活性ガス又は窒素ガス雰囲気とする（第二工程）。次いで、不活性ガス又は窒素ガス雰囲気下において、ターゲット１６に対してレーザー光Ｌを照射して液相中（溶媒１５中）でレーザーアブレーションを行う（第三工程）。 In a method suitable as such a liquid phase laser ablation method, first, the inside of the sealed container 13 is evacuated using the evacuation device 19 (first step). Next, an inert gas or a nitrogen gas is introduced into the sealed container 13 using the gas introduction device 20 to make the inside of the sealed container 13 an inert gas or nitrogen gas atmosphere (second step). Next, laser ablation is performed in the liquid phase (in the solvent 15) by irradiating the target 16 with laser light L in an inert gas or nitrogen gas atmosphere (third step).
上記第一工程においては、真空引きを行う。このような真空引きをすることで、密封容器１３内に保持されている溶媒１５から、その溶媒に溶解している気体（大気等）を排出できる。そのため、本発明においては、レーザーアブレーション時に、溶媒１５に溶解している気体に由来する気泡の発生が十分に抑制される。また、このような真空引き工程による真空引き後の密封容器内の圧力は特に制限されないが、１０−１〜１０−４ｔｏｒｒとすることが好ましく、１０−２〜１０−３ｔｏｒｒとすることがより好ましい。このような圧力が前記下限未満では、溶媒が蒸発して、特に長時間処理を行う場合は、溶媒の種類によっては溶媒がなくなってしまうことが生じる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、真空引きが十分なものとならず、溶媒中に溶解している気体を十分に排除することができなくなる傾向にある。 In the first step, evacuation is performed. By performing such vacuuming, gas (atmosphere etc.) dissolved in the solvent can be discharged from the solvent 15 held in the sealed container 13. Therefore, in the present invention, the generation of bubbles derived from the gas dissolved in the solvent 15 is sufficiently suppressed during laser ablation. The pressure in the sealed container after evacuation by such a evacuation process is not particularly limited, but is preferably 10 −1 to 10 −4 torr, and preferably 10 −2 to 10 −3 torr. More preferred. When the pressure is less than the lower limit, the solvent evaporates, and particularly when the treatment is performed for a long time, depending on the type of the solvent, the solvent tends to disappear.On the other hand, when the upper limit is exceeded, There is a tendency that evacuation is not sufficient, and gas dissolved in the solvent cannot be sufficiently eliminated.
また、上記第二工程においては、真空引き後の密封容器１３内に不活性ガス又は窒素ガスを導入して、密封容器１３内を不活性ガス又は窒素ガス雰囲気とする。真空状態のままで溶媒１５にレーザー光Ｌを照射すると溶媒１５が沸騰し易いため、気泡が生じ易く、ターゲットへの安定したレーザー照射が困難となる。そのため、本発明においては、密封容器１３内に不活性ガス又は窒素ガスを導入して、溶媒の沸騰を十分に防止し、これにより、気泡の発生を防止して十分に安定したレーザーアブレーションを行うことを可能とする。また、本発明においては、レーザーアブレーションの際の雰囲気を不活性ガス又は窒素ガス雰囲気とするため、溶媒１５として燃焼性のものも安全に用いることが可能である。なお、このような不活性ガスとしては、特に制限されず、アルゴンガス、ヘリウムガス等が挙げられる。 In the second step, an inert gas or nitrogen gas is introduced into the sealed container 13 after evacuation, and the sealed container 13 is filled with an inert gas or nitrogen gas atmosphere. When the solvent 15 is irradiated with the laser beam L in a vacuum state, the solvent 15 is likely to boil, so bubbles are easily generated, and stable laser irradiation to the target becomes difficult. Therefore, in the present invention, an inert gas or nitrogen gas is introduced into the sealed container 13 to sufficiently prevent boiling of the solvent, thereby preventing generation of bubbles and performing sufficiently stable laser ablation. Make it possible. In the present invention, since the atmosphere during laser ablation is an inert gas or nitrogen gas atmosphere, a flammable solvent 15 can be used safely. Such an inert gas is not particularly limited, and examples thereof include argon gas and helium gas.
また、このような不活性ガス又は窒素ガス雰囲気においては、圧力を、溶媒１５の室温（２５℃）における蒸気圧の０．１〜１０倍（より好ましくは０．５〜２倍）の範囲内に制御することが好ましい。このような圧力が前記下限未満では、圧力が低すぎて、レーザーアブレーションを行う際に溶媒１５が沸騰し易くなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、溶媒中に雰囲気ガスが多く溶け込み、液相レーザーアブレーション時に溶け込んだガスが気泡として発生する傾向にある。 In such an inert gas or nitrogen gas atmosphere, the pressure is in the range of 0.1 to 10 times (more preferably 0.5 to 2 times) the vapor pressure of the solvent 15 at room temperature (25 ° C.). It is preferable to control. If the pressure is less than the lower limit, the pressure is too low and the solvent 15 tends to boil when laser ablation is performed.On the other hand, if the upper limit is exceeded, a large amount of atmospheric gas dissolves in the solvent. Gas dissolved during liquid phase laser ablation tends to be generated as bubbles.
また、上記第三工程においては、上記不活性ガス又は窒素ガス雰囲気下、ターゲット１６に対してレーザー光Ｌを照射して液相中（溶媒１５中）でレーザーアブレーションを行う。すなわち、先ず、レーザー発振器１０からレーザー光Ｌを出射させた後、そのレーザー光Ｌを光路上に配置された反射板１１により反射させる。次に、前記レーザー光Ｌを、光路上に配置された窓１３Ａを介して密封容器１３内に導入し、集光レンズ１２を通過させた後、窓１４Ａを介して処理容器内に入射させる。次に、処理容器内に入射させた前記レーザー光Ｌを、処理容器内の溶媒１５（液相）中を通過させた後、液相中に保持されたターゲット１６に照射させる。そして、ターゲット１６にレーザー光Ｌが照射されると、ターゲット上にはプラズマが生じ、液相内にターゲット１６の材料からなるナノメートルサイズ（好ましくは数〜数十ｎｍ）の粒子が形成され、分散される。なお、本実施形態においては、レーザー光Ｌは、略水平方向から照射される。 In the third step, laser ablation is performed in the liquid phase (in the solvent 15) by irradiating the target 16 with the laser beam L in the inert gas or nitrogen gas atmosphere. That is, first, laser light L is emitted from the laser oscillator 10, and then the laser light L is reflected by the reflecting plate 11 disposed on the optical path. Next, the laser light L is introduced into the sealed container 13 through the window 13A disposed on the optical path, passes through the condenser lens 12, and then enters the processing container through the window 14A. Next, after passing the laser beam L incident in the processing container through the solvent 15 (liquid phase) in the processing container, the target 16 held in the liquid phase is irradiated. When the target 16 is irradiated with the laser beam L, plasma is generated on the target, and particles of nanometer size (preferably several to several tens of nm) made of the material of the target 16 are formed in the liquid phase. Distributed. In the present embodiment, the laser beam L is emitted from a substantially horizontal direction.
このようなレーザー光の照射に際しては、ターゲット１６の同じ位置にレーザー光が繰り返し照射されて穴が開くことがないように、ターゲット駆動装置１８を用いてターゲット１６を駆動させながらレーザー照射することが好ましい。本実施形態においては、ターゲット駆動装置１８としてパルスモータを用いて、ターゲットを回転させながらレーザー光Ｌを照射する。なお、このようなターゲットの回転数等は、ターゲットの材質やレーザー光Ｌの照射強度等によって適宜変更することができる。また、レーザーアブレーション時の温度条件は特に制限されないが、室温（２５℃）程度を行うことが好ましい。 In such laser light irradiation, laser irradiation may be performed while driving the target 16 using the target driving device 18 so that the laser beam is not repeatedly irradiated to the same position of the target 16 to open a hole. preferable. In this embodiment, a pulse motor is used as the target driving device 18 to irradiate the laser beam L while rotating the target. Note that the number of rotations of the target can be appropriately changed according to the material of the target, the irradiation intensity of the laser light L, and the like. Further, the temperature condition at the time of laser ablation is not particularly limited, but it is preferable to perform at about room temperature (25 ° C).
以上、本発明の液相レーザーアブレーション装置及び液相レーザーアブレーション方法の好適な実施形態について説明したが、本発明の液相レーザーアブレーション装置及び液相レーザーアブレーション方法は上記実施形態に限定されるものではない。 The preferred embodiments of the liquid phase laser ablation apparatus and the liquid phase laser ablation method of the present invention have been described above. However, the liquid phase laser ablation apparatus and the liquid phase laser ablation method of the present invention are not limited to the above embodiments. Absent.
例えば、上記実施形態の液相レーザーアブレーション装置は、密封容器１３内に処理容器１４が収容されたものであるが、本発明の液相レーザーアブレーション装置は、レーザー光を発生させるためのレーザー発振器と、前記レーザー光を導入するための窓を備える密封容器と、前記密封容器内に配置されるターゲットと、前記密封容器に接続された真空引き装置と、前記密封容器に接続された不活性ガス又は窒素ガスを導入するためのガス導入装置とを備えていればよく、処理容器１４は必ずしも別途用いなくてもよい。このように処理容器１４を用いない場合には、密封容器１３に処理容器としての機能を併せ持たせればよく、溶媒を密封容器に直接保持させる以外は、上記実施形態と同様の方法を採用することで、安定したレーザーアブレーションを施すことが可能である。なお、本発明においては、生成したナノ粒子を回収したり、容器に付着した汚れに起因する不純物の混入を十分に防止するという観点からは、上記実施形態のように、密封容器１３内に収容された処理容器１４を更に備えていることが好ましい。また、上記実施形態の液相レーザーアブレーション装置においては、前記装置中に溶媒が保持された状態のものを説明したが、本発明の液相レーザーアブレーション装置においては、溶媒は使用時に注入すればよい。 For example, the liquid phase laser ablation apparatus of the above embodiment is one in which the processing container 14 is accommodated in the sealed container 13, but the liquid phase laser ablation apparatus of the present invention includes a laser oscillator for generating laser light and A sealed container having a window for introducing the laser beam, a target disposed in the sealed container, a vacuuming device connected to the sealed container, and an inert gas connected to the sealed container, or It is only necessary to include a gas introduction device for introducing nitrogen gas, and the processing container 14 is not necessarily used separately. When the processing container 14 is not used in this way, the sealed container 13 only needs to have a function as a processing container, and the same method as in the above embodiment is adopted except that the solvent is directly held in the sealed container. Therefore, stable laser ablation can be performed. In the present invention, from the viewpoint of recovering the generated nanoparticles and sufficiently preventing contamination due to dirt adhering to the container, it is accommodated in the sealed container 13 as in the above embodiment. It is preferable to further include the processed container 14. Further, in the liquid phase laser ablation apparatus of the above embodiment, the apparatus in which the solvent is held in the apparatus has been described. However, in the liquid phase laser ablation apparatus of the present invention, the solvent may be injected at the time of use. .
また、上記実施形態においては、レーザー光Ｌがターゲットに対して略水平方向から照射されるように構成されているが、本発明においては、レーザー光の照射方向は特に制限されず、垂直方向からレーザー光を照射してもよい。本発明においては、真空引きと不活性ガス又は窒素ガスの導入により、レーザー照射時に液相内に気泡が発生することが十分に抑制されるため、レーザー照射の方向に関係なく、十分に安定した条件でのレーザーアブレーションが可能となる。なお、このようなレーザー光の照射方向としては、気泡が発生した場合に、より十分に安定したレーザーアブレーションを行うことが可能となるという観点から、略水平方向からレーザー光を照射することが好ましい。 Moreover, in the said embodiment, although comprised so that the laser beam L may be irradiated with respect to a target from a substantially horizontal direction, in this invention, the irradiation direction in particular of a laser beam is not restrict | limited, From a perpendicular direction Laser light may be irradiated. In the present invention, the generation of bubbles in the liquid phase during laser irradiation is sufficiently suppressed by evacuation and introduction of inert gas or nitrogen gas, so that it is sufficiently stable regardless of the direction of laser irradiation. Laser ablation under conditions is possible. In addition, it is preferable to irradiate the laser beam from a substantially horizontal direction as the irradiation direction of such a laser beam from the viewpoint that it becomes possible to perform a more sufficiently stable laser ablation when bubbles are generated. .
以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated more concretely based on an Example and a comparative example, this invention is not limited to a following example.
（実施例１）
上述の図１に示す液相レーザーアブレーション装置を用いて、液相中でレーザーアブレーションを行った。なお、レーザー発振器１０としては、Ｎｄ−ＹＡＧレーザー装置を用い、集光レンズ１２としては、焦点距離１００ｍｍのレンズを用いた。また、密封容器１３としては、株式会社トヨタマックス製の容積１２０００ｃｃの容器を用い、前記容器の側面にレーザー入射窓（直径５０ｍｍ、厚さ５ｍｍの石英板）を接着した。更に、処理容器１４としては、ポリプロピレンで製造した容積１０００ｃｃの容器を用い、前記容器の開放された端面にレーザー入射窓（直径５０ｍｍ、厚さ５ｍｍの石英板）を接着した。また、ターゲット駆動装置１８としてはパルスモータを用い、ターゲット１６としては厚さ３ｍｍ、直径４０ｍｍのＮｉＴｉ合金を用いた。また、このような液相レーザーアブレーション装置においては、処理容器１４の側面に取り付けたパルスモータの軸を接続器（ターゲット支持体１７）によって伸ばしてターゲット１６とパルスモータとを接続し、ターゲット１６を処理容器１４内で回転することが可能な状態とした。また、ターゲット１６は、その一部が溶媒１５内に浸漬されるようにして保持した。また、レーザー照射時においては、前記パルスモータにより、回転速度を１回転／分としてターゲット１６を回転させた。また、不活性ガスとしては、アルゴンガスを用い、溶媒１５としては３５０ｃｃのエタノール（２０℃での蒸気圧４３．９Ｔｏｒｒ）を用いた。
Example 1
Laser ablation was performed in the liquid phase using the liquid phase laser ablation apparatus shown in FIG. The laser oscillator 10 was an Nd-YAG laser device, and the condenser lens 12 was a lens having a focal length of 100 mm. Further, as the sealed container 13, a container having a volume of 12000 cc manufactured by Toyota Max Co., Ltd. was used, and a laser incident window (a quartz plate having a diameter of 50 mm and a thickness of 5 mm) was bonded to the side surface of the container. Further, a 1000 cc volume container made of polypropylene was used as the processing container 14, and a laser incident window (a quartz plate having a diameter of 50 mm and a thickness of 5 mm) was bonded to the open end face of the container. Further, a pulse motor was used as the target driving device 18 and a NiTi alloy having a thickness of 3 mm and a diameter of 40 mm was used as the target 16. Further, in such a liquid phase laser ablation apparatus, the target 16 and the pulse motor are connected by extending the axis of the pulse motor attached to the side surface of the processing vessel 14 with a connector (target support 17). It was set as the state which can be rotated within the processing container 14. FIG. Further, the target 16 was held so that a part thereof was immersed in the solvent 15. At the time of laser irradiation, the target 16 was rotated by the pulse motor at a rotation speed of 1 rotation / minute. Further, argon gas was used as the inert gas, and 350 cc of ethanol (vapor pressure 43.9 Torr at 20 ° C.) was used as the solvent 15.
また、レーザーアブレーションに際しては、先ず、密封容器１３内を真空装置１９（真空ポンプ）により、圧力が１０−３Ｔｏｒｒになるまで真空引きした後、前記密封容器１３内にアルゴンガスを導入し、密封容器１３内の圧力を４０Ｔｏｒｒに制御した。そして、このようなアルゴンガス雰囲気下において、前記Ｎｄ−ＹＡＧレーザー装置からレーザー光Ｌを出射し、焦点距離１００ｍｍのレンズ（集光レンズ１２）を用いて、前記Ｎｄ−ＹＡＧレーザー装置から発せられたレーザー光に対して２倍の高調波（エネルギー２００ｍＪ／パルス、波長５３２ｎｍ、パルス幅７ｎｓ、繰返し１０Ｈｚ）を有するレーザー光Ｌを、ターゲット１６に対して側面方向（略水平方向）から集光照射した。なお、このようなレーザー光の照射に際しては、集光レンズ１２により、溶媒１５内のターゲット１６上でのレーザー光Ｌの集光サイズが、直径６ｍｍとなるようにした。また、このようなレーザー光Ｌの照射は、６０分間行った。 In laser ablation, first, the inside of the sealed container 13 is evacuated by a vacuum device 19 (vacuum pump) until the pressure becomes 10 −3 Torr, then argon gas is introduced into the sealed container 13 and sealed. The pressure in the container 13 was controlled to 40 Torr. Then, in such an argon gas atmosphere, laser light L was emitted from the Nd-YAG laser device, and emitted from the Nd-YAG laser device using a lens (condensing lens 12) having a focal length of 100 mm. A laser beam L having a harmonic twice as high as that of the laser beam (energy: 200 mJ / pulse, wavelength: 532 nm, pulse width: 7 ns, repetition: 10 Hz) is focused and irradiated on the target 16 from the side surface direction (substantially horizontal direction). . In such laser light irradiation, the condensing size of the laser light L on the target 16 in the solvent 15 was set to 6 mm in diameter by the condensing lens 12. Further, such irradiation with the laser beam L was performed for 60 minutes.
このような液相レーザーアブレーションの結果、レーザー照射時に、溶媒１５中に発生した気泡の数は、２分から５分の間に１粒程度であり、ほとんど気泡が発生しないことが確認された。また、このような液相レーザーアブレーションにおいては、レーザー照射部に安定してプラズマが発生していることが確認された。更に、レーザー照射後の溶媒１５（エタノール）は薄い紫色に着色していた。そして、この溶媒１５を濃縮したところ、溶媒中に主として数ｎｍの粒子が凝集した数１０ｎｍの粒子が形成されていたことが確認された。 As a result of such liquid phase laser ablation, it was confirmed that the number of bubbles generated in the solvent 15 at the time of laser irradiation was about 1 in 2 to 5 minutes, and almost no bubbles were generated. Further, in such liquid phase laser ablation, it was confirmed that plasma was stably generated in the laser irradiation part. Furthermore, the solvent 15 (ethanol) after laser irradiation was colored pale purple. Then, when the solvent 15 was concentrated, it was confirmed that particles of several tens of nm mainly formed by aggregation of particles of several nm were formed in the solvent.
（比較例１）
図２に示す比較のための液相レーザーアブレーション装置を用いて、比較のための液相中でレーザーアブレーションを行った。なお、装置構成は以下の通りである。すなわち、レーザー発振器１０及び集光レンズ１２としては、実施例１と同様のものを用いた。また、処理容器１４としては、容積１０００ｃｃのフラスコを用い、前記フラスコ内に、溶媒１５として６００ｃｃのエタノールを入れた。また、ターゲット１６としては、厚さ３ｍｍ、直径４０ｍｍのＮｉＴｉ合金のターゲットを用い、前記フラスコの底に固定した。また、前記フラスコは回転台３０の上に設置し、回転台３０は、実施例１と同様のターゲット駆動装置１８（パルスモータ）に接続させた。なお、レーザー照射時には、前記フラスコの回転速度が１回転／分となるようにして回転させた。
(Comparative Example 1)
Laser ablation was performed in the liquid phase for comparison using the liquid phase laser ablation apparatus for comparison shown in FIG. The device configuration is as follows. That is, the same laser oscillator 10 and condenser lens 12 as those in Example 1 were used. In addition, a 1000 cc flask was used as the processing container 14, and 600 cc of ethanol as the solvent 15 was placed in the flask. Further, as the target 16, a NiTi alloy target having a thickness of 3 mm and a diameter of 40 mm was used and fixed to the bottom of the flask. Moreover, the said flask was installed on the turntable 30, and the turntable 30 was connected to the target drive device 18 (pulse motor) similar to Example 1. FIG. At the time of laser irradiation, the flask was rotated at a rotation speed of 1 rotation / minute.
また、レーザーアブレーションに際しては、エタノールがレーザーアブレーション時に引火しないように、フラスコ内のエタノール液面にアルゴンガスを吹きつけた。そして、前記Ｎｄ−ＹＡＧレーザー装置からレーザー光Ｌを出射し、焦点距離１００ｍｍのレンズを用いて、Ｎｄ−ＹＡＧレーザー装置から発せられたレーザー光に対して２倍の高調波（エネルギー２００ｍＪ／パルス、波長５３２ｎｍ、パルス幅７ｎｓ、繰返し１０Ｈｚ）を有するレーザー光を、ターゲットに対して上面方向（略垂直方向）から集光照射した。なお、このようなレーザー光の照射に際しては、集光レンズ１２によりターゲット１６上でのレーザー光Ｌの集光サイズが、直径６ｍｍとなるようにした。また、このようなレーザー光Ｌの照射は、６０分間行った。 In laser ablation, argon gas was blown onto the ethanol liquid surface in the flask so that ethanol would not ignite during laser ablation. Then, the laser beam L is emitted from the Nd-YAG laser device, and using a lens having a focal length of 100 mm, the harmonics (energy 200 mJ / pulse, doubled) of the laser beam emitted from the Nd-YAG laser device are used. A laser beam having a wavelength of 532 nm, a pulse width of 7 ns, and a repetition rate of 10 Hz was condensed and irradiated from the upper surface direction (substantially perpendicular direction) to the target. In such laser light irradiation, the condensing size of the laser light L on the target 16 by the condensing lens 12 was set to 6 mm in diameter. Further, such irradiation with the laser beam L was performed for 60 minutes.
このような液相レーザーアブレーションの結果、レーザー照射時には、溶媒１５中に沸騰したように連続的に気泡が発生することが確認された。また、レーザー光がその気泡を介してターゲットに照射されるため、レーザー光の集光条件が一定でなくなっていた。更に、レーザー照射後のエタノールはほとんど着色しておらず、得られる飛散粒子の量も少ないことが確認された。 As a result of such liquid phase laser ablation, it was confirmed that bubbles were continuously generated as if boiling in the solvent 15 during laser irradiation. In addition, since the laser beam is irradiated onto the target through the bubbles, the condensing condition of the laser beam is not constant. Furthermore, it was confirmed that ethanol after laser irradiation was hardly colored and the amount of scattered particles obtained was small.
（比較例２）
実施例１で用いられた装置を用い、アルゴンガスを導入せずに圧力１０−３Ｔｏｒｒの真空条件下でレーザー光Ｌを照射した以外は実施例１と同様にして、比較のための液相レーザーアブレーションを行った。
(Comparative Example 2)
A liquid phase for comparison was obtained in the same manner as in Example 1 except that the apparatus used in Example 1 was used and the laser beam L was irradiated under vacuum conditions of 10 −3 Torr without introducing argon gas. Laser ablation was performed.
このような液相レーザーアブレーションの結果、レーザー照射時には大気圧下での場合よりも激しく沸騰したように連続的に気泡が発生し、レーザー照射後のエタノールは全く着色していないことが確認された。このような結果から、真空条件下でのレーザーアブレーションにおいては、溶媒１５（エタノール）中には飛散粒子がほとんど形成されないことが確認された。 As a result of such liquid phase laser ablation, it was confirmed that bubbles were continuously generated during laser irradiation as if boiling more intensely than under atmospheric pressure, and ethanol after laser irradiation was not colored at all. . From these results, it was confirmed that almost no scattered particles were formed in the solvent 15 (ethanol) in laser ablation under vacuum conditions.
（比較例３）
実施例１で用いられた装置を用い、真空引きを行わず、アルゴンガスを導入して密封容器内の気体を全てアルゴンガスと置換し、大気圧（１気圧）下、アルゴンガス雰囲気下でレーザー光Ｌを照射した以外は実施例１と同様にして、比較のための液相レーザーアブレーションを行った。
(Comparative Example 3)
The apparatus used in Example 1 was used, and vacuuming was not performed. Argon gas was introduced to replace all the gas in the sealed container with argon gas, and laser was emitted under atmospheric pressure (1 atm) and argon gas atmosphere. Liquid phase laser ablation for comparison was performed in the same manner as in Example 1 except that the light L was irradiated.
このような液相レーザーアブレーションの結果、レーザー照射時には連続した（１秒間に数１０個）気泡の発生が確認され、６０分間のレーザーアブレーションでもエタノールの着色は確認されなかった。 As a result of such liquid phase laser ablation, continuous (several tens of bubbles) bubbles were confirmed during laser irradiation, and ethanol coloring was not confirmed even during laser ablation for 60 minutes.
このような結果から明らかなように、本発明の液相レーザーアブレーション装置及び本発明の液相レーザーアブレーション方法（実施例１）によれば、安定したレーザー照射条件でアブレーションを行うことができ、ナノメートルサイズの粒子を安定して形成できることが分かった。また、燃焼性の溶媒を用いても安全にレーザーアブレーションが可能であることが確認された。 As is clear from these results, according to the liquid phase laser ablation apparatus of the present invention and the liquid phase laser ablation method of the present invention (Example 1), ablation can be performed under stable laser irradiation conditions. It was found that meter-sized particles can be stably formed. Moreover, it was confirmed that laser ablation can be safely performed even when a combustible solvent is used.
以上説明したように、本発明によれば、レーザー照射時に液相中に気泡が発生することを十分に防止することができ、安定したレーザー照射条件でアブレーションを行うことを可能とする液相レーザーアブレーション装置及びそれを用いた液相レーザーアブレーション方法を提供することが可能となる。従って、本発明の液相レーザーアブレーション装置及びそれを用いた液相レーザーアブレーション方法は、電子素子、光素子、記録媒体、電池、触媒等に用いるナノメートルサイズの微粒子を製造するための装置及び方法として特に有用である。 As described above, according to the present invention, it is possible to sufficiently prevent bubbles from being generated in the liquid phase during laser irradiation, and to perform ablation under stable laser irradiation conditions. It is possible to provide an ablation apparatus and a liquid phase laser ablation method using the ablation apparatus. Therefore, the liquid phase laser ablation apparatus of the present invention and the liquid phase laser ablation method using the apparatus are an apparatus and method for producing nanometer-sized fine particles used for electronic elements, optical elements, recording media, batteries, catalysts, and the like. As particularly useful.
１０…レーザー発振器、１１…反射板、１２…集光レンズ、１３…密封容器、１３Ａ…窓、１４…処理容器、１４Ａ…窓、１５…溶媒、１６…ターゲット、１７…ターゲット支持体、１８…ターゲット駆動装置、１９…真空引き装置、２０…ガス導入装置、３０…回転台、Ｌ…レーザー光。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Laser oscillator, 11 ... Reflecting plate, 12 ... Condensing lens, 13 ... Sealing container, 13A ... Window, 14 ... Processing container, 14A ... Window, 15 ... Solvent, 16 ... Target, 17 ... Target support, 18 ... Target drive device, 19 ... vacuum drawing device, 20 ... gas introduction device, 30 ... turntable, L ... laser beam.
Claims (5)
レーザー光を発生させるためのレーザー発振器と、
前記レーザー光を導入するための窓を備える密封容器と、
前記密封容器内に配置されるターゲットと、
前記密封容器に接続された真空引き装置と、
前記密封容器に接続された不活性ガス又は窒素ガスを導入するためのガス導入装置と、
を備えることを特徴とする液相レーザーアブレーション装置。 A liquid phase laser ablation apparatus for performing laser ablation in a liquid phase by irradiating a target held in a solvent with a laser beam,
A laser oscillator for generating laser light;
A sealed container having a window for introducing the laser beam;
A target disposed in the sealed container;
A vacuuming device connected to the sealed container;
A gas introduction device for introducing an inert gas or a nitrogen gas connected to the sealed container;
A liquid phase laser ablation apparatus comprising:
前記密封容器内を真空引きした後に、前記密封容器内に不活性ガス又は窒素ガスを導入し、不活性ガス又は窒素ガス雰囲気下において、ターゲットに対してレーザー光を照射して液相中でレーザーアブレーションすることを特徴とする液相レーザーアブレーション方法。 A laser oscillator for generating laser light, a sealed container having a window for introducing the laser light, a solvent, a target disposed in the sealed container, and a vacuum drawing device connected to the sealed container And a liquid phase laser ablation apparatus comprising a gas introducing device for introducing an inert gas or a nitrogen gas connected to the sealed container,
After the inside of the sealed container is evacuated, an inert gas or nitrogen gas is introduced into the sealed container, and the target is irradiated with laser light in an inert gas or nitrogen gas atmosphere to perform laser in the liquid phase. A liquid phase laser ablation method comprising ablating.
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013519505A (en) * | 2010-02-10 | 2013-05-30 | イムラ アメリカ インコーポレイテッド | Production of nanoparticle solutions by pulsed laser ablation |
| JP2014524839A (en) * | 2011-06-29 | 2014-09-25 | トルンプフ ヴェルクツォイクマシーネン ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー コマンディートゲゼルシャフト | Optical element of material processing machine using laser, laser processing head provided with optical element, and method of operating material processing machine using laser |
| JP2015000843A (en) * | 2013-06-18 | 2015-01-05 | 日本電信電話株式会社 | Method and apparatus for processing graphene |
| JP2015506887A (en) * | 2011-06-26 | 2015-03-05 | レイ テクニクス リミテッド | Methods and systems for controlled synthesis of nanodiamonds |
| JP2016107272A (en) * | 2014-12-02 | 2016-06-20 | 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス | Substrate processing device and substrate processing method |
| CN114538506A (en) * | 2022-03-07 | 2022-05-27 | 四川大学 | Preparation of high catalytic performance nano TiO by liquid phase pulse laser ablation2Method for producing granules |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110556689B (en) * | 2019-09-10 | 2021-01-15 | 北京航空航天大学 | Optical fiber access type liquid pool for terahertz radiation generation |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002346785A (en) * | 2001-05-29 | 2002-12-04 | Komatsu Ltd | Laser beam machining device in liquid |
| JP2006122845A (en) * | 2004-10-29 | 2006-05-18 | Nara Kikai Seisakusho:Kk | Liquid-phase laser ablation apparatus |
-
2007
- 2007-05-25 JP JP2007138949A patent/JP4872802B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002346785A (en) * | 2001-05-29 | 2002-12-04 | Komatsu Ltd | Laser beam machining device in liquid |
| JP2006122845A (en) * | 2004-10-29 | 2006-05-18 | Nara Kikai Seisakusho:Kk | Liquid-phase laser ablation apparatus |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013519505A (en) * | 2010-02-10 | 2013-05-30 | イムラ アメリカ インコーポレイテッド | Production of nanoparticle solutions by pulsed laser ablation |
| JP2015506887A (en) * | 2011-06-26 | 2015-03-05 | レイ テクニクス リミテッド | Methods and systems for controlled synthesis of nanodiamonds |
| US9636650B2 (en) | 2011-06-26 | 2017-05-02 | Ray Techniques Ltd. | Method and system for controlled synthesis of nanodiamonds |
| JP2014524839A (en) * | 2011-06-29 | 2014-09-25 | トルンプフ ヴェルクツォイクマシーネン ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー コマンディートゲゼルシャフト | Optical element of material processing machine using laser, laser processing head provided with optical element, and method of operating material processing machine using laser |
| JP2015000843A (en) * | 2013-06-18 | 2015-01-05 | 日本電信電話株式会社 | Method and apparatus for processing graphene |
| JP2016107272A (en) * | 2014-12-02 | 2016-06-20 | 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス | Substrate processing device and substrate processing method |
| CN114538506A (en) * | 2022-03-07 | 2022-05-27 | 四川大学 | Preparation of high catalytic performance nano TiO by liquid phase pulse laser ablation2Method for producing granules |
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