JP2012043548A - 高効率赤外線導入加熱装置 - Google Patents

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Abstract


【課題】 赤外線の集中加熱を可能として高効率化をなし得ると共に、机上においても使用できるように小型・軽量化を図り、それにより省電力化をなし得る新規な高効率赤外線導入加熱装置を提供することを目的とする。
【課題手段】 赤外線放射側回転楕円反射ミラー１に赤外線集光側回転反射ミラー２を接続し、赤外線放射側回転楕円反射ミラー１の焦点位置Ｆ１に赤外線ランプ３を配置してあり、赤外線放射側回転楕円反射ミラー１及び赤外線集光側回転反射ミラー２によって反射された赤外線が赤外線集光側回転反射ミラー２の先端小径部８に集中して集光されるように赤外線放射側回転楕円反射ミラー１及び赤外線集光側回転反射ミラー２の形状を構成してある。
【選択図】 図１

Description

本発明は、シリコンウエハー、セラミックス、金属等の材料を真空中、磁界中又は各種ガス雰囲気下で高温に高効率で加熱するための高効率赤外線導入加熱装置に関する。
赤外線放射側１／２回転楕円反射ミラーと、赤外線集光側１／２回転楕円集光ミラーとからなる赤外線加熱部を構成し、赤外線放射側１／２回転楕円反射ミラーの焦点位置に赤外線ランプを配置し、赤外線集光側１／２回転楕円集光ミラーの焦点位置に円柱状透明石英ロッドの入射部を配置し、円柱状透明石英ロッドの出射部に臨ませて試料載置台を配置した赤外線導入加熱装置は公知である（例えば特許文献１）。
特許第２５１７２１８号
上記特許文献の先行例は、本特許出願人が開発し提供したもので、高速で高温まで加熱することができる。しかし、この先行例は、発生する赤外線の一部を有効利用できず、加熱効率が低下するという課題があった。また、比較的大型のもので重量も重く、机上に設置して使用できないという課題もあった。また、大電力を必要とするという課題があった。さらに、赤外線放射度に広がりがあり、加熱試料の大きさにより集中加熱が困難な場合もあった。
本発明は、上記課題に鑑み、赤外線の集中加熱を可能として高効率化をなし得ると共に、机上においても使用できるように小型・軽量化を図り、それにより省電力化をなし得る新規な高効率赤外線導入加熱装置を提供するものである。
そのために、本発明の高効率赤外線導入加熱装置は、赤外線放射側回転楕円反射ミラーに赤外線集光側回転反射ミラーを接続し、赤外線放射側回転楕円反射ミラーの焦点位置Ｆ１に赤外線ランプを配置してあり、赤外線放射側回転楕円反射ミラー及び赤外線集光側回転反射ミラーによって反射された赤外線が赤外線集光側回転反射ミラーの先端小径部に集中して集光されるように赤外線放射側回転楕円反射ミラー及び赤外線集光側回転反射ミラーの形状を構成してあることを特徴とする。
また、上記赤外線放射側回転楕円反射ミラー及び赤外線集光側回転反射ミラーの結合した形状が倒立鶏卵形状であることを特徴とする。
また、本発明の高効率赤外線導入加熱装置は、赤外線放射側回転楕円反射ミラーに赤外線集光側回転反射ミラーを接続し、赤外線放射側回転楕円反射ミラーの焦点位置Ｆ１に赤外線ランプを配置してあり、円錐状透明石英ロッドを赤外線集光側回転反射ミラー内に設け、円錐状透明石英ロッドの先端小径部を赤外線放出側に向けて配置し、該円錐状透明石英ロッドの先端小径部に同径の円柱状透明石英ロッドを一体的に又は円錐状透明石英ロッドと円柱状透明石英ロッドを分離して設けて赤外線集光側回転反射ミラーより突出させ、この突出する円柱状透明石英ロッドの先端に臨ませて試料載置台を配置してあることを特徴とする。
また、上記円錐状透明石英ロッドの周縁が、赤外線集光側回転反射ミラーの内面に近接又は当接してあることを特徴とする。
さらに、上記赤外線集光側回転反射ミラーが円錐状反射ミラーであることを特徴とする。
また、上記円錐状透明石英ロッドの大径側表面が断面円弧状であることを特徴とする。
本発明の高効率赤外線導入加熱装置は、赤外線放射側回転楕円反射ミラーに赤外線集光側回転反射ミラーを接続し、赤外線放射側回転楕円反射ミラーの焦点位置に赤外線ランプを配置してあり、赤外線放射側回転楕円反射ミラー及び赤外線集光側回転反射ミラーによって反射された赤外線が赤外線集光側回転反射ミラーの先端小径部に集中して集光されるように赤外線放射側回転楕円反射ミラー及び赤外線集光側回転反射ミラーの形状を構成してあるから、赤外線放射側回転楕円反射ミラーと赤外線集光側回転反射ミラーからなる加熱部内の赤外線Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３を集中して集光し、試料に対する集中加熱を可能とし、高効率化をなし得る赤外線導入加熱装置を提供できる効果がある。また、机上においても使用できる小型・軽量化をなし得ると共に省電力化をなし得る効果がある。
また、本発明の高効率赤外線導入加熱装置は、赤外線放射側回転楕円反射ミラーに赤外線集光側回転反射ミラーを接続し、赤外線放射側回転楕円反射ミラーの焦点位置に赤外線ランプを配置してあり、円錐状透明石英ロッドを赤外線集光側回転反射ミラー内に設け、円錐状透明石英ロッドの先端小径部を赤外線放出側に向けて配置し、該円錐状透明石英ロッドの先端小径部に同径の円柱状透明石英ロッドを一体的に又は分離して設けて赤外線集光側回転反射ミラーより突出させ、この突出する円柱状透明石英ロッドの先端に臨ませて試料載置台を配置してあるから、円錐状透明石英ロッドの大径側入射表面が赤外線ランプから発生する略全ての赤外線Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３を円錐状透明石英ロッドに取り込み、円錐状透明石英ロッドに一体的に又は分離して設けた円柱状透明石英ロッドに集中して導入することができ、透明石英ロッド内の赤外線は殆ど減衰がないので、きわめて高効率の赤外線導入加熱装置を提供できる効果がある。また、高効率にすることができたから、装置として小型・軽量化をなし得ると共に省電力化をなし得る効果がある。
本発明高効率赤外線導入加熱装置の構成説明図である。 赤外線集光側回転反射ミラーが円錐状反射ミラーである本発明高効率赤外線導入加熱装置の構成説明図である。 円錐状透明石英ロッドの大径側表面が断面円弧状である本発明高効率赤外線導入加熱装置の構成説明図である。 円柱状透明石英ロッドの高効率赤外線導入加熱装置の構成説明図である。 円柱状透明石英ロッドの先端を凸レンズ状とした円錐状透明透明石英ロッドの構成説明図である。 赤外線集光回転反射ミラーの焦点位置に試料載置台を設けた高効率赤外線導入加熱装置の構成説明図である。 図６の赤外線集光回転反射ミラーを円錐状反射ミラーにした高効率赤外線導入加熱装置の構成説明図である。
以下図面に示した構成説明図により本発明の詳細を説明する。
図１中符号１が赤外線放射側回転楕円反射ミラーで、この赤外線放射側回転楕円反射ミラー１に赤外線集光側回転反射ミラー２を接続して加熱部９を構成してある。これら赤外線放射側回転楕円反射ミラー１と赤外線集光側回転反射ミラー２とは従前公知の赤外線導入加熱装置の加熱部と同様にステンレス材等の本体内面に金メッキを施して構成してあり、図示しないが外側には水冷冷却構造を設けてある。
また、赤外線放射側回転楕円反射ミラー１と赤外線集光側回転反射ミラー２との接続は、図示してないが公知の接続構造と同様にそれぞれの接続部にフランジを設け、このフランジ同士を着脱自在にネジ止めして構成してある。
本発明の高効率赤外線導入加熱装置は、図１に示すように赤外線放射側回転楕円反射ミラー１を浅い形状に構成し、赤外線集光側回転反射ミラー２を深い形状に構成し、例えば、請求項２に示すように倒立鶏卵形状として、赤外線放射側回転楕円反射ミラー１の焦点位置の赤外線ランプ３からの赤外線Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３が両反射ミラーに反射されて赤外線集光側回転反射ミラー２の
円錐状透明石英ロッド４の先端小径部８に集中して集光される。
上記赤外線放射側回転楕円反射ミラー１の焦点位置に赤外線ランプ３を配置してあり、一方の赤外線集光側回転反射ミラー２内には円錐状透明石英ロッド４を設けてある。この円錐状透明石英ロッド４の大径側表面の周縁を赤外線集光側回転反射ミラー２の内面に近接又は当接して配置してある。一方、円錐状透明石英ロッド４の先端小径部８には、この小径部と同径の円柱状透明石英ロッド５を一体的に又は分離可能に設けてあり、この円柱状透明石英ロッド５を赤外線集光側回転反射ミラー２より突出させてあり、この円柱状透明石英ロッド５の赤外線出射端である先端６に臨ませて試料載置台７を配置して構成してある。
本発明高効率赤外線導入加熱装置は、赤外線集光側回転反射ミラー２内に円錐状透明石英ロッド４を配置したから、赤外線ランプ３から発生する赤外線を高効率に取り込むことができ、しかも、円錐状透明石英ロッド４内に入射した赤外線Ｉ３は空気との境界面Ａで全反射をし、円柱状透明石英ロッド５に向けて集光して導入することができ、しかも、赤外線歯透明石英ロッド内で殆ど減衰がないので、きわめて高効率の赤外線導入加熱装置とすることができた。
図２に示した実施例で、図１に示した実施例と同一符号により示した構成は、図１に示した構成と同様であり、この図２に示した構成は赤外線集光側回転反射ミラー２を円錐状透明石英ロッド４と同様の円錐状にしたことを特徴とする。
しかも、この円錐状の赤外線集光側反射ミラー２は円錐状透明石英ロッド４と略近接して配置してあるから、円柱状透明石英ロッド５への集光を、赤外線が透明石英ロッド内で殆ど減衰しないので、より高効率にすることができる。
図３に示した実施例で、図２に示した実施例と同一符号により示した構成は、図２に示した構成と同様であり、円錐状透明石英ロッド４の大径側表面を断面円弧状にしたことを特徴とする。この構成により赤外線ランプ３より発せられ、赤外線放射側回転楕円反射ミラー１で反射する赤外線を断面円弧上の表面によりより良好に屈折し、円柱状透明石英ロッド５への集光を、赤外線が透明石英ロッド内で殆ど減衰しないので、より集中して高効率にすることができる。
図４に示した実施例で、図３に示した実施例と同一符号により示した構成は、図３に示した構成と同様であり、この実施例では円柱状石英ロッド４を設けず、円錐状をした赤外線集光側回転反射ミラー２の先端から円柱状透明石英ロッド５を突出させてある。
図５には、円錐状透明石英ロッド４と円柱状透明ロッド５とを示してあり、円柱状透明石英ロッド５の出射端である先端６を凸レンズ状に構成して出射光を集光するようにしてある。
図６には、図１に示した赤外線放射側回転楕円反射ミラー１と赤外線集光側回転反射ミラー２からなる加熱部内の赤外線ランプから発生した赤外線の集光部に試料載置部７を設けた実施例を示してある。
同じく図７には、図６に示した構成と同様で、赤外線集光側回転反射ミラー２を円錐状にした実施例が示してある。
１ 赤外線放射側回転楕円反射ミラー
２ 赤外線集光側回転反射ミラー
３ 赤外線ランプ
４ 円錐状透明石英ロッド
５ 円柱状透明石英ロッド
６ 先端
７ 試料載置台
８ 円錐透明石英ロッドの先端小径部
９ 加熱部
Ａ 境界面
Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３ 赤外線


Claims (10)

  1. 赤外線放射側回転楕円反射ミラーに赤外線集光側回転反射ミラーを接続し、赤外線放射側回転楕円反射ミラーの焦点位置に赤外線ランプを配置してあり、赤外線放射側回転楕円反射ミラー及び赤外線集光側回転反射ミラーによって反射された赤外線が赤外線集光側回転反射ミラーの焦点位置に集中して集光されるように赤外線放射側回転楕円反射ミラー及び赤外線集光側回転反射ミラーの形状を構成してある高効率赤外線導入加熱装置。
  2. 赤外線放射側回転楕円反射ミラー及び赤外線集光側回転反射ミラーの結合した形状が倒立鶏卵形状である上記請求項１に記載の高効率赤外線導入加熱装置。
  3. 赤外線放射側回転楕円反射ミラーに赤外線集光側回転反射ミラーを接続し、赤外線放射側回転楕円反射ミラーの焦点位置に赤外線ランプを配置してあり、円錐状透明石英ロッドを赤外線集光側回転反射ミラー内に設け、円錐状透明石英ロッドの先端小径部を赤外線放出側に向けて配置し、該円錐状透明石英ロッドの先端小径部に同径の円柱状透明石英ロッドを一体的に又は分離して設けて赤外線集光側回転反射ミラーより突出させ、この突出する円柱状透明石英ロッドの先端に臨ませて試料載置台を配置してある高効率赤外線導入加熱装置。
  4. 上記円錐状透明石英ロッドの周縁が、赤外線集光側回転反射ミラーの内面に近接又は当接してある上記請求項３に記載の高効率赤外線導入加熱装置。
  5. 上記赤外線集光側回転反射ミラーが円錐状反射ミラーである上記請求項３又は４に記載の高効率赤外線導入加熱装置。
  6. 上記円錐状透明石英ロッドの大径側表面が断面円弧状である上記請求項３乃至５の何れかに記載の高効率赤外線導入加熱装置。
  7. 上記円錐状透明石英ロッドをなくし、赤外線集光側回転反射ミラーの先端から円柱状透明石英ロッドを突出させて設けてある上記請求項項３乃至５の何れかに記載の高効率赤外線導入加熱装置。
  8. 円柱状透明石英ロッドの先端を凸レンズ形状に形成してある上記請求項３乃至７の何れかに記載の高効率赤外線導入加熱装置。
  9. 赤外線放射側回転楕円反射ミラーに赤外線集光側回転反射ミラーを接続し、赤外線放射側回転楕円反射ミラーの焦点位置に赤外線ランプを設けてあり、赤外線集光側回転反射ミラーの焦点位置に試料載置台を設けてある上記請求項１又は２に記載の高効率赤外線導入加熱装置。
  10. 上記赤外線集光側回転反射ミラーが円錐状反射ミラーである上記請求項９に記載の高効率赤外線導入加熱装置。
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