JP3475358B2

JP3475358B2 - カーボン微粒子の製造装置

Info

Publication number: JP3475358B2
Application number: JP2001272369A
Authority: JP
Inventors: 康明林; 正明河名; 茂弘西野
Original assignee: Kansai Technology Licensing Organization Co Ltd
Current assignee: Kansai Technology Licensing Organization Co Ltd
Priority date: 2001-09-07
Filing date: 2001-09-07
Publication date: 2003-12-08
Anticipated expiration: 2021-09-07
Also published as: JP2003081619A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カーボン微粒子、
たとえばカーボンナノチューブやカーボンナノカプセル
などの炭素六員環のネットワークで構成された微粒子を
製造するための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】炭素六員環で構成された代表的な材料と
して、ここ十数年の間に発見されたＣ₆₀フラーレンやカ
ーボンナノチューブが挙げられる。また、カーボンナノ
カプセルと呼ばれる内部に金属超微粒子を閉じ込めた小
さなグラファイト容器もある。こうした材料単体は、１
ｎｍ前後から数十ｎｍの直径を有し、アーク放電法、レ
ーザ蒸発法、熱分解法などで製造されている。

【０００３】アーク放電法では、炭素電極の間にアーク
放電を起こして炭素原子を蒸発させ気相中で反応や凝集
によって再び固体となるか、電極の先端に堆積すること
でカーボン微粒子が生成される。レーザ蒸発法では、加
熱した炭素棒にパルスレーザを照射し瞬時に炭素を蒸発
させて微粒子を生成する。熱分解法では、上記のベンゼ
ンを蒸気の触媒金属とともに高温の反応空間に輸送し、
そこでカーボン微粒子を生成する。こうしたカーボン微
粒子の中に、上で述べたフラーレンやナノチューブなど
が含まれている。

【０００４】こうした従来の生成法では、反応空間での
炭素原子の滞留時間は数秒以下であり、そのため材料単
体やそれが集合した微粒子のサイズには制限がある。
０．１μｍ以上の大きさのナノカプセル単体や１μｍを
超える長さの単層カーボンナノチューブの集合から成る
微粒子は、これまで作製されていない。また、反応時間
が短いため、空間中で反応過程を制御することは困難で
ある。たとえば長いカーボンナノチューブを製造するこ
とができれば、それを軸線方向に分断することによっ
て、希望する長さを有するカーボンナノチューブを大量
に生産することが容易になる。また比較的長いカーボン
ナノチューブを利用して合成樹脂を繊維強化することが
でき、さらにこのような比較的長いカーボンナノチュー
ブを用いて半導体集積回路などの配線を行うことが可能
になる。

【０００５】またｈｃｐ構造を有するＣｏ微粒子は、保
持力Ｈｃを有する一軸磁気異方性を有しており、このＣ
ｏの微粒子が酸化することを防ぐために、カーボンナノ
カプセルに内包することが考えられるが、このようなｈ
ｃｐ構造を有するＣｏ微粒子は、それよりも磁気特性が
劣ったｆｃｃ構造を有するＣｏ微粒子に比べて、大形で
ある。したがって先行技術では、このようなｈｃｐ構造
を有するＣｏ微粒子を、カーボンナノカプセルで被覆す
ることができない。したがって従来では、さらに大きい
カーボンナノチューブおよびカーボンナノカプセルの実
現が要求されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、カー
ボンナノチューブを長くすることができ、またカーボン
ナノカプセルの外径を大きくすることができるようにし
たカーボン微粒子の製造装置および製造方法を提供する
ことである。

【０００７】さらに本発明の他の目的は、保持力Ｈｃが
大きい一軸磁気異方性をもったｈｃｐ構造を有するＣｏ
微粒子を内包したカーボンナノカプセルを実現し、その
カーボンナノカプセルを有する磁気テープまたは磁気デ
ィスクなどの記録媒体を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段および実施の形態】本発明
は、反応槽と、反応槽内に炭素原子を含む原料ガスを供
給する原料ガス供給源と、反応槽内にマイクロ波を供給
してグロー放電プラズマを発生するマイクロ波発生源
と、反応槽内に設けられ、製造されたカーボン微粒子を
捕集する捕集電極とを含むことを特徴とするカーボン微
粒子の製造装置である。

【０００９】本発明では、プラズマ空間中に微粒子を長
時間閉じ込めて、新しい材料を作製すること、また大き
なサイズのものを得ることができるようなる。このた
め、アーク放電よりも穏やかなグロー放電プラズマを利
用して、反応性気体のプラズマ分解により炭素系ラジカ
ルを生成し、気相中での反応によりフラーレンやナノチ
ューブ、ナノカプセルなどを発生する。また反応過程の
制御により、新しい材料の作製を行う。さらに、これら
の成長によりやや大きくなった微粒子がプラズマ中で負
に帯電する性質を利用して、プラズマ空間中に長時間閉
じ込め、さらに、外径、長さが大きな微粒子へと成長さ
せる。

【００１０】本発明に従えば、反応槽内には炭素原子を
含む原料ガスが供給される。この原料ガスは、マイクロ
波のエネルギで中性分子から電子が剥ぎ取られて電子と
イオンで構成されるプラズマの状態となる。しかし、こ
うしたプラズマ中では電離度は１％以下であり、ほとん
どが電気的に中性のままで存在する。解離に必要なエネ
ルギは、イオン化に必要なエネルギより低いので、中性
分子に、イオン化するにはエネルギが小さいが解離させ
るには充分のエネルギを有する高速電子が衝突すると、
中性分子はラジカルに変化する。こうしたラジカル同士
あるいはラジカルと分子との衝突・反応により大きな分
子が形成される。こうした過程を経て、巨大分子である
カーボンナノチューブやカーボンナノカプセルが成長す
る。

【００１１】カーボンナノチューブやカーボンナノカプ
セルなどの微粒子は、大きくなると負に帯電してプラズ
マ中に閉じ込められるが、プラズマが大きい場合、反応
槽全体に広がってその捕集が困難となる。そのため、反
応槽内には捕集電極が設置される。こうしてカーボン微
粒子が散逸することなく、カーボン微粒子を捕捉するこ
とが容易になる。

【００１２】また本発明は、捕集電極には、高周波を発
生する高周波電源または直流電源が接続され、反応槽内
に、捕集電極が配置され、捕集電極には、プラズマ側に
臨む凹所が形成され、この凹所付近に、プラズマの高密
度領域が形成されることを特徴とする。

【００１３】本発明は、マイクロ波発生源がパルス発振
であることを特徴とする。本発明に従えば、マイクロ波
発生手段によって反応槽に供給されるマイクロ波を、パ
ルス状とし、これによってマイクロ波供給口付近への膜
の堆積を抑制、防止し、長時間、マイクロ波を反応槽内
に導入することができるようになる。本件発明者の実験
によれば、石英などから成る窓板への膜堆積防止のため
には、上述のようにマイクロ波をパルス状とすることが
重要であることが判った。この理由は、本件発明者によ
れば、プラズマをオン／オフするときに高速のイオンを
発生し、それが窓板をスパッタリングして膜を剥がして
いると、推測される。この場合、当然、膜の堆積量とマ
イクロ波の印加時間の総和とは、比例しない。窓板にカ
ーボン膜が堆積すると、その膜がマイクロ波を吸収し、
反応槽内にはマイクロ波が伝搬していかなくなる。本発
明はこの問題を解決し、長時間の運転を可能にする。

【００１４】捕集電極には、高周波電源を接続し、マイ
クロ波よりも低い周波数を有する高周波電力が供給され
る。これによって電極である微粒子捕集部には高周波に
よるバイアスが印加され、電極シースの電界強度が大き
くなると同時に電極シース付近のプラズマ密度が大きく
なる。これにより、微粒子が散逸していくことを防ぐこ
とができ、捕集電極付近に微粒子を捕捉しやすくなる。

【００１５】全体に広がったマイクロ波プラズマのプラ
ズマ密度は、大きいので、高周波印加のみでは、微粒子
捕集部付近に微粒子を長時間捕捉することができない場
合がある。そこで、さらに微粒子捕集部のプラズマに対
向する面に凹所を設け、高周波ホローカソード放電を発
生させる。したがって高密度となったプラズマが、凹所
の中まで入り込み、その中に微粒子を長時間捕捉する。
このような方法で、たとえば５分間以上、微粒子を微粒
子捕集部の凹所の中に捕捉し、さらに放電停止後、その
底に置いた基板上に成長した微粒子を捕集することがで
きる。なお、微粒子を大量に捕捉するために捕集電極の
凹所を複数設けてもよい。

【００１６】捕集電極に直流電源を接続する構成によっ
てもまた、上述と同様な作用、効果が得られる。

【００１７】また本発明は、反応槽のプラズマ中に、必
要に応じて、有機金属塊を配置することを特徴とする。

【００１８】本発明に従えば、フェロセンＦｅ（Ｃ
₅Ｈ₅）₂またはコバルセンなどの有機金属塊を、プラズ
マ中に配置することによって、その有機金属塊が蒸発、
分解されて、たとえばＦｅまたはＣｏなどの金属微粒子
を内包したカーボンナノカプセルを製造することができ
る。本発明の実施の他の形態では、有機金属塊をプラズ
マ中に配置する代わりに、原料ガスに金属から成る微粒
子を混合して反応槽に供給するようにしてもよい。

【００１９】

【００２０】

【００２１】

【００２２】

【００２３】

【００２４】先行技術では、マイクロ波プラズマ化学気
相堆積（ＣＶＤ）法によって金属製基板上にカーボンナ
ノチューブを成長させる方法があるが、この先行技術で
は、カーボンナノチューブが基板上にしか成長しないの
で大量生産には不向きである。本発明では、プラズマ空
間中でカーボンナノチューブを成長させるので、成長し
た微粒子を捕集電極の凹所に溜め込みながら、連続的に
大量に生産することができる。本発明の微粒子の材料
は、カーボンを含む化合物でもよい。

【００２５】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の一形態の
カーボン微粒子の製造装置１の全体の構成を示す断面図
である。ステンレス鋼などの金属製反応槽２を構成する
鉛直軸線１７を有する直円筒状の筒体７には、その側部
に管路３を介して原料ガス供給源４が接続され、また管
路５を介して真空排気装置６が接続される。反応槽２
は、筒体７の上部に上板８が接続され、下部に下板９が
固定されて構成される。

【００２６】図２は、図１に示されるカーボン微粒子の
製造装置１の簡略化した斜視図である。反応槽２の上板
８に形成された透孔には、石英から成る窓板１１が配置
され、その上部に、マイクロ波アンテナであるスロット
アンテナ１２が配置される。スロットアンテナ１２に
は、導波管１３を介してマイクロ波発生装置１４からマ
イクロ波が供給される。スロットアンテナ１２、導波管
１３およびマイクロ波発生装置１４は、マイクロ波発生
源を構成する。

【００２７】図３は、スロットアンテナ１２の底面図で
ある。このスロットアンテナ１２は、直方体状の共振器
１５の下部に、貫通したスロット１６が形成されて構成
される。スロット１６は、反応槽２の筒体７の鉛直軸線
１７に関して対称に形成され、その長さＬは、マイクロ
波の波長をλとするとき、Ｌ＝λ／２である。スロット
１６は、幅ｔを有する。マイクロ波の周波数は、たとえ
ば５００ＭＨｚ〜４．９ＧＨｚであり、たとえば本件実
施の形態では、２．４５ＧＨｚに選ばれ、したがってス
ロット１６の長さＬは、約６ｃｍである。幅ｔは、たと
えば１ｃｍに選ばれる。

【００２８】図４は、マイクロ波発生装置１４によって
発生されるマイクロ波の包絡線を示す図である。マイク
ロ波発生装置１４は、マイクロ波をパルス発振し、図４
の期間Ｗ１において発生され、次の期間Ｗ２では休止さ
れ、こうして周期Ｗ３（＝Ｗ１＋Ｗ２）が繰返される。
この周期Ｗ３は、１ｍ秒以上がよい。デューティ比ａ
（＝Ｗ１／Ｗ３）が、４０％以下であるようにするのが
よい。

【００２９】反応槽２内には、スロットアンテナ１２の
直下方で、捕集電極１８が配置される。捕集電極１８
は、その上面が水平な円板状に形成され、その外径は、
上板８の透孔から反応槽２内に臨む窓板１１の径にほぼ
等しい。

【００３０】捕集電極１８は、管路３，５の筒体７に臨
む開口３ａ，５ａよりも上方に配置される。これによっ
てプラズマ３１中の微粒子が吹き飛ばされるおそれがな
くなり、捕集電極に微粒子を確実に捕集することが容易
になる。

【００３１】捕集電極１８は、図１に示されるように支
柱１９によって支持される。この支柱１９は、電気絶縁
性材料から成る支持片２１によって基台２２に固定され
る。基台２２は、支柱２３によって下板９に固定され
る。支柱１９は、電線２４に接続され、下板９に電線絶
縁性材料から成る支持片２５によって支持され、電線２
６を介して高周波電源２７の一方の端子に接続される。
反応槽２は前述のように金属製であり、また支柱２３お
よび基台２２もステンレス鋼などの金属製であり、電線
２８を介して接地される。高周波電源２７の他方の端子
は、接地される。高周波電源２７は、捕集電極１８に高
周波電力を与え、その周波数はマイクロ波の周波数未満
の周波数であって、たとえば１００ｋＨｚ〜５００ＭＨ
ｚであり、たとえば本件実施の形態では１３．５６ＭＨ
ｚである。

【００３２】捕集電極１８の上面と窓板１１の下面との
上下の間隔ｈは、１０〜５０ｍｍに選ばれる。反応槽２
の筒体７の内径は、たとえば８ｃｍであってもよい。マ
イクロ波発生装置１４によって発生されるマイクロ波電
力は、たとえば３００Ｗである。こうして捕集電極１８
の上方で窓板１１との間には、比較的広い面積にわたっ
て表面波グロー放電プラズマ３１が形成される。

【００３３】図５は、捕集電極１８とその上方に形成さ
れたプラズマ３１とを示す簡略化した断面図である。図
５（１）に示されるように捕集電極１８の中央には凹所
３２が形成される。凹所３２は、その内径Ｄ１は２〜５
ｍｍφに選ばれ、その上面からの深さｄ２は、２ｍｍ以
上に選ばれる。なお、凹所は、捕集電極１８上に複数個
所、設けてもよい。またその穴を捕集電極１８で貫通さ
せ、その下で微粒子を捕集してもよい。

【００３４】カーボンナノチューブおよびカーボンナノ
カプセルを製造するために、マイクロ波発生装置１４か
らマイクロ波を発生し、スロットアンテナ１２から窓板
１１を通して反応槽２内に導入する。この反応槽２内に
は、原料ガス供給源４から原料ガスを供給される。原料
ガスは、炭素原子を含むガスであるＣＨ₄ガス２０ｖｏ
ｌ％を、Ｈ₂ガス８０ｖｏｌ％で希釈したガスであり、
圧力１０Ｐａ〜１０ｋＰａで満たされる。プラズマ３１
は、図５（１）に示される捕集電極１８付近の領域３４
において高密度であり、特にその領域３４のうち、小領
域３５では、凹所３２の直上でその凹所３２の近傍にか
ら凹所３２内にさらに高密度のプラズマとなる。カーボ
ン微粒子は重力で凹所３２内に落下して収納される。

【００３５】捕集電極１８に高周波電源２７によって高
周波バイアス電圧を印加することによって、捕集電極１
８付近の電界強度を大きくし、プラズマの密度が高い領
域３４を形成し、小領域３５（図５（１）参照）におい
てプラズマ密度が特に大きく形成される。これによって
製造されたカーボンナノチューブおよびカーボンナノカ
プセルなどのカーボン微粒子が反応槽２内で散逸してい
くことを防ぐことができ、凹所３２付近に微粒子を捕捉
しやすくなる。

【００３６】本発明の実施の他の形態では、図５（２）
に示されるように上面が平坦な捕集電極１８ａが用いら
れてもよい。

【００３７】プラズマ３１内には、有機金属塊３６が支
持体３７によって支持されて配置される。この有機金属
塊３６は、フェロセンＦｅ（Ｃ₅Ｈ₅）₂またはコバルセ
ンなどである。プラズマ３１中で有機金属塊３６が蒸
発、分解し、その金属ＦｅまたはＣｏの微粒子が触媒の
作用を果たすとともに、その金属微粒子を内包したカー
ボンナノカプセルが製造される。

【００３８】マイクロ波放電を前述のようにパルス化す
ることによって、窓板１１への膜の堆積を防止すること
ができ、長時間、たとえば５時間以上にわたりマイクロ
波を反応槽２内に導入することが可能になる。

【００３９】本発明の実施のさらに他の形態では、前述
の実施の形態におけるプラズマ３１中に有機金属塊３６
を配置する構成に代えて、金属微粒子を直接、反応槽２
内に供給するようにしてもよい。

【００４０】こうして外径１〜１０ｎｍφの単層カーボ
ンナノチューブが製造され、この単層カーボンナノチュ
ーブは六員環が１重に形成された構成を有し、また長さ
１μｍ以上の単層カーボンナノチューブが製造される。
カーボンナノチューブは、六員環のネットワーク状のシ
ート（グラフェンシート）が金網のように円筒状に巻か
れたものであり、その円筒が一重か、同心状に複数であ
るかで、単層、多層に分けて呼ばれる。単層カーボンナ
ノチューブの方が、多くの応用が考えられ、水素貯蔵材
料や分子エレクトロニクス材料などは単層であるのがよ
い。本件発明者の実験によれば、多層のものだけでな
く、単層のカーボンナノチューブも製造されることがで
きる。カーボンナノチューブは、たとえば真空中で２８
０℃までの耐熱性があり、引張強度が高力鋼合金の２０
倍以上である４５Ｇｐａの優れた機械的強度を有する。
このようにカーボンナノチューブは、耐熱性が大きく、
機械的強度が大きく、さらに弾力性が大きく、化学的安
定性が大きい。

【００４１】こうして作製された微粒子には多くの用途
がある。先ず、単層カーボンナノチューブが集合した大
きな微粒子は、水素貯蔵材料としての用途が期待でき
る。カーボナノチューブは単位重量当りの水素貯蔵量が
大きく、水素エネルギを利用するための媒体として有望
視されている。しかし、従来では、カーボンナノチュー
ブの量産方法が確立されていないことが実用化のための
障害となっている。本発明による装置で生産することに
より、単層カーボンナノチューブの量産が可能となる。
すなわちこのようなカーボンナノチューブは、水素吸蔵
材料として用いることができる。たとえばその材料の１
０重量％のＨ₂を吸蔵して貯蔵することができる。これ
に比べて先行技術のＬａＮｉ₅から成る水素吸蔵合金
は、１．４重量％、バナジウム系水素吸蔵合金は、２．
４重量％のＨ₂しか吸蔵することができない。したがっ
て本発明のカーボンナノチューブを用いることによっ
て、軽量でしかも大量にＨ₂を吸蔵する水素吸蔵材料が
実現される。

【００４２】また本発明のカーボンナノチューブを用い
て電界放出形ディスプレイ用電子源を実現することがで
きる。この構成では、頑健で長寿命であり、高い電流密
度が可能であり、真空の制約が緩くても、希望する特性
を実現することができ、従来からのシリコンに代えて、
本発明を実施することができる。

【００４３】本発明の比較的長いカーボンナノチューブ
を用いることによって、たとえば半導体集積回路などに
おける電気的接続のためのリード線として用いることが
できる。

【００４４】さらにこのようなカーボンナノチューブ
を、合成樹脂に混合して繊維強化された材料を実現する
ことができる。こうして軽量で高強度の材料を製造する
ことができる。このような材料は、たとえば航空機の機
体および宇宙船の船体などの材料として好適である。

【００４５】また本発明によって製造されるカーボンナ
ノカプセルは、外径１００ｎｍ以上である。

【００４６】カーボンナノカプセルは、六員環を連ねた
平面であるグラフェンシートを球形に丸めた形状を有
し、したがって弾力性に優れている。また前述のように
機械的強度が高く、従来の高分子材料に比べてはるかに
堅牢である。したがって内部に、材料を、完全に封じ込
めることができる。このようなカーボンナノカプセル
は、弾力性が大きく、耐熱性が大きく、機械的強度が大
きく、化学的安定性が大きい。

【００４７】カーボンナノカプセルに前述の金属、たと
えばＣｏの微粒子を内包した構成とすることによって、
外径１００ｎｍ以上の微粒子を製造し、これによって保
磁力Ｈｃに優れたｈｃｐ構造を有する六方最密構造を有
するＣｏ微粒子を内包したカーボンナノカプセルを実現
することができる。このようなカーボンナノカプセルを
用いて、磁気テープに接着などによって固定し、または
円板状のディスクに接着などによって固定して、磁気記
録媒体を製造することができる。このようなＣｏ微粒子
を内方したカーボンナノカプセルを製造するにあたって
は、有機金属塊３６は、コバルセンが用いられる。本発
明の実施の他の形態では、有機金属塊３６として、前述
のようにフェロセンなどであってもよく、さらにそのほ
かの材料であってもよい。

【００４８】さらに本発明のカーボンナノカプセルは、
発光材料などの光学材料を閉じ込めた構成であってもよ
い。カーボンナノカプセルによって発光材料などの光学
的材料を閉じ込める構成とすることによって、発光材料
の変色、退色しないようにすることができる。

【００４９】図６は、本件発明者の実験結果を示す図で
ある。図１〜図５に関連して述べたカーボン微粒子の製
造装置１によって製造されたカーボン微粒子の走査形電
子顕微鏡によって得られた写真である。図６（１）で
は、円筒形のカーボンナノチューブが製造されることが
確認された。カーボンナノチューブの外径は、５０〜１
００ｎｍφである。カーボンナノカプセルは、図６
（２）に示されるように球形であり、その外径は１００
ｎｍ以上である。また図６（３）では、立方体の形状で
あって、その一辺は１００ｎｍ以上であることが確認さ
れた。立方体形状をしたナノカプセルでは、球形のもの
に比べて密に積み重ねることができ、全占有堆積を小さ
くできることから、効率的な金属カプセリングが期待で
きる。

【００５０】

【発明の効果】本発明によれば、プラズマ空間中に微粒
子を長時間閉じ込め、大きいサイズを有するカーボンナ
ノチューブまたはカーボンナノカプセルなどのカーボン
微粒子を製造することができる。

【００５１】本発明の装置を用いたグロー放電プラズマ
化学気相堆積（ＣＶＤ）法により、微粒子を穏やかなプ
ラズマ環境の中に長時間閉じ込めることによって、カー
ボンナノチューブやカーボンナノカプセルの形状を自在
に制御することができ、様々な用途に対応した材料を製
造することが可能となる。先行技術では、反応空間に微
粒子を閉じ込めておくことができる時間は、数秒以下で
あるのに対して、本発明では、少なくとも数分間、微粒
子を反応空間におくことができる。本発明によれば、先
行技術に比べてカーボン微粒子の制御を行いやすくな
る。つまり、カーボンナノチューブが触媒金属から発生
していく過程をモニタリング、すなわち微粒子によるレ
ーザ光散乱、プラズマ中のラジカルの分析、触媒金属の
組成［金属／炭素比］などのその場での計測をしなが
ら、その状態に応じて様々な反応条件（圧力、ガス混合
比、マイクロ波パワー、高周波パワーなど）を反応中に
変化させて制御する。どのように変化させるかは、予め
様々な条件で材料を作ってみてそれを評価し所望の材料
（たとえば、単層カーボンナノチューブの直径、多層の
ものを作らずに単層のみの作製、ナノチューブの長さ、
ナノカプセルの直径、ナノカプセルのみの作製、…な
ど）ができたかどうかや、その結果から反応過程を推測
しながら行う。また、モニタリングと制御を行って作っ
た材料がどうであったかという結果からもさらに反応過
程の推測ができ、その推測がさらに確かなものとなって
いく。こうして、制御しながら所望の材料を自在に作り
上げていくということが本発明では行いやすい。

【００５２】また本発明によれば、比較的大きなサイズ
のカーボンナノカプセルが製造できるので、この中に、
比較的大きな微粒子を閉じ込めることができる。ナノカ
プセル中に閉じ込められた金属の微粒子の酸化や融合を
防ぐ機能を有しているが、本発明によって製造される外
径１００ｎｍφ以上のサイズのカプセル材料により、大
きな金属微粒子のカプセル化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態のカーボン微粒子の製造
装置１の全体の構成を示す断面図である。

【図２】図１に示されるカーボン微粒子の製造装置１の
簡略化した斜視図である。

【図３】スロットアンテナ１２の底面図である。

【図４】マイクロ波発生装置１４によって発生されるマ
イクロ波の包絡線を示す図である。

【図５】捕集電極１８とその上方に形成されたプラズマ
３１とを示す簡略化した断面図である。

【図６】本件発明者の実験結果を示す図である。

【符号の説明】

１カーボン微粒子の製造装置２反応槽４原料ガス供給源１２スロットアンテナ１４マイクロ波発生装置１８捕集電極２７高周波電源３１表面波グロー放電プラズマ３２凹所３６有機金属塊

フロントページの続き (56)参考文献特開平11−11917（ＪＰ，Ａ) 特開2001−39707（ＪＰ，Ａ) Ｊ．Ｙｕ，ｅｔａｌ，Ｅｌｅｃｔｒｏｎｆｉｅｌｄｅｍｉｓｓｉｏｎｆｒｏｍｃａｒｂｏｎｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｍｉｃｒｏｗａｖｅ−ｐｌａｓｍａＣＶＤ，ＡＰＰＬＩＥＤＰＨＹＳＩＣＳＬＥＴＴＥＲＳ，2001年４月９日，Ｖｏｌ．78，Ｎｏ．15，ｐ. 2226−2228 Ｔ．Ｈａｙａｓｈｉ，ｅｔａｌ, Ｍａｇｎｅｔｉｃｔｈｉｎｆｉｌｍｓｏｆｃｏｂａｌｔｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓｅｎｃａｐｓｕｌａｔｅｄｉｎｇｒａｐｈｉｔｅ−ｌｉｋｅｃａｒｂｏｎ，ＮＡＴＵＲＥ，1996年６月27日，Ｖｏｌ．381，ｐ．772− 774 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C01B 31/00 - 31/36 B01J 10/00 - 19/32 D01F 9/08 - 9/32 ＪＳＴＰファイル（ＪＯＩＳ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】反応槽と、反応槽内に炭素原子を含む原料ガスを供給する原料ガス
供給源と、反応槽内にマイクロ波を供給してグロー放電プラズマを
発生するマイクロ波発生源と、反応槽内に設けられ、製造されたカーボン微粒子を捕集
する捕集電極とを含むことを特徴とするカーボン微粒子
の製造装置。
【請求項２】捕集電極には、高周波を発生する高周波
電源または直流電源が接続され、反応槽内に、捕集電極が配置され、捕集電極には、プラズマ側に臨む凹所が形成され、この
凹所付近に、プラズマの高密度領域が形成されることを
特徴とする請求項１記載のカーボン微粒子の製造装置。
【請求項３】マイクロ波発生源がパルス発振であるこ
とを特徴とする請求項１または２記載のカーボン微粒子
の製造装置。
【請求項４】反応槽のプラズマ中に、有機金属塊を配
置することを特徴とする請求項１〜３のうちの１つに記
載のカーボン微粒子の製造装置。