JPH03240948A - 金属蒸気の発生方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は金属膜の蒸着加工ないしは原子レーザー法によ
る同位体分離などのように金属を蒸気化する必要がある
分野に利用される金属蒸気の発生方法に関する。

（従来の技術） 電子ビームで金属を溶融して金属蒸気を発生する方法は
たとえば第３図に示した方法が知られている。すなわち
、固体状の金属原料１を内面がＵ字状に形成された容器
２内に収容して、たとえばリニア電子銃３から発射され
る電子ビーム４を図示しない外部磁場コイルにより偏向
して容器２内の金属原料１に照射すれば、電子ビーム４
の照射を受けた金属原料１は加熱されて溶融し、金属蒸
気を発生して蒸気流５を形成する。なお、図示してない
が容器２は減圧に排気される真空容器内に配置されてい
る。この場合、溶融金属の表面で散乱した散乱電子６は
蒸発には利用されないで容器２の外に散逸する。

（発明が解決しようとする課題） このような構成によると、電子銃３からの電子ビーム４
が金属原料１の上面に照射された場合、るつぼ２の上面
の開口部２ａが拡開形状であるため、電子ビーム４によ
って与えられる熱が周囲に拡散し易く、それだけエネル
ギ損失が大きくなり、過大な電子銃３の出力を要し、電
力消費量も増大する。また、金属原料１の上面では電子
ビーム４が照射された部分が局部的に加熱されて多量に
溶融するいわゆる穴掘効果が生じ、溶融状態が不均一と
なる。さらに、溶融金属飛沫または金属ウラン蒸気がる
つぼ２の周囲に飛散し易くこれにより金属原料および蒸
気の無駄も生じ易い。

しかして、蒸発部の金属原料１の表面で散乱され、容器
２の外に散逸する電子のエネルギは蒸発には利用されず
損失になり、電子銃のエネルギ利用率が低くなる課題が
ある。

また、発生した金属蒸気流５は蒸発面より上方に離れた
位置で利用されるが、蒸気密度は蒸発面から遠くなるほ
ど小さくなり、高い蒸気密度が得られない課題がある。

本発明は蒸気課題を解決するためになされたもので、電
子銃３のエネルギ利用率を高め、かつ高い蒸気密度が得
られる金属蒸気の発生方法を提供することにある。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） 本発明は電子銃から発生する金属原料加熱用電子ビーム
加熱溶融作用で前記金属原料の表面から金属蒸気流を発
生させる金属蒸気の発生方法において、前記金属原料を
内面がほぼＵ字型に形成された容器内に収容し、この容
器を回転させて発生する遠心力で該容器内の加熱されて
溶融した金属表面を該容器の内面に沿って擦り鉢状に変
形して保ち、前記金属表面で散乱された電子を再び該金
属表面に入射させることを特徴とする。

（作　用） 容器内に金属原料を収容し、電子銃から電子ビームを金
属原料の表面に入射する。容器を軸心を中心にして回転
させる。電子ビームによって金属原料は溶融し金属蒸気
を発生する。蒸気は蒸発面から垂直方向に最も蒸発しや
すい。容器を回転すると遠心力が発生し、この遠心力で
溶融した金属は容器の内面に沿って擦り鉢状に盛り上り
その状態を保つ。この擦り鉢状の状態で、金属表面で散
乱された電子が再び金属表面に入射するので電子のエネ
ルギ利用率を高めることができる。

また、容器の形状と容器の回転数を適切に設定すること
によって溶融した金属の形状を凹レンズ状態に保つこと
ができる。この凹レンズ状態を保つことによって発生す
る金属蒸気を容器の上方で集中させ、蒸気密度を高く保
つことができる。

（実施例） 本発明に係る金属蒸気の発生方法の一実施例を第１図を
参照して説明する。

第１図において、金属原料１を収容する容器２の下面に
は回転駆動部７が設けられており、この回転駆動部７に
よって軸心ＣＬを中心にして容器２は矢印方向に回転す
るように構成されている。

容器２および回転駆動部７の軸は図示してない真空容器
内に配置されている。

容器２内に金属原料１を収容し、電子銃３から電子ビー
ム４を金属原料１の表面に入射させると金属原料１は加
熱されて蒸気流５を発生する。そこで、回転駆動部７を
駆動し、容器２を回転させると溶融した金属は遠心力に
よって盛り上った溶融金属８が形成される。回転駆動部
７は容器２を回転させるだけではなく、容器２の冷却ま
たは断熱媒体としても働き、また電子銃３に対してのア
ースにもなっている。

電子ビーム４の軌道は適当な磁場を磁石などで印加する
ことによって制御する。電子ビーム４は金属原料１に入
射し金属を′加熱し蒸発させる。金属表面で散乱された
散乱電子６は印加されている磁場によって曲がりながら
再び遠心力によって外周方向に盛り上った金属表面に入
射する。

このように金属表面で散乱された電子を再び金属表面に
入射させることによって電子銃３のエネルギ利用率を高
めることができる。

第２図は本発明方法の他の実施例を説明すものである。

なお、装置の構成としては第１図に示したものと同様な
ので、重複する部分を省略している。

容器２内の金属原料１を電子ビーム４で加熱し蒸気流５
を発生させると、蒸気は蒸発面から垂直方向に最も蒸発
しやすくなる。そこで、容器２の形状と、容器２の回転
数を適切に設定し、溶融した金属表面の形状を凹レンズ
状に保つと符号９・ｌＧ・１１で示す蒸発面からの垂直
方向のどの位置から蒸発しても蒸気が集中する領域１２
に示す位置に蒸気を集中しやすくできる。したがって、
発生する蒸気が集中する領域１２の位置で蒸気を利用す
れば高い蒸気密度が得られる。

［発明の効果］ 本発明によれば、金属表面で散乱された電子を再び金属
表面に入射させて電子銃のエネルギ利用率を高めること
ができ、発生する金属蒸気を容器の上方で集中させるこ
とができるので高い蒸気密度を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る金属蒸気の発生方法の一実施例を
説明するための概略的縦断面図、第２図は同じく他の実
施例を説明するための部分断面図、第３図は従来の金属
蒸気の発生方法を説明するための概略的断面図である。 １・・・金属原料 ２・・・容器 ３・・・リニア電子銃 ４・・・電子ビーム ５・・・蒸気流 ６・・・散乱電子 ７・・・回転駆動部 ８・・・遠心力によって盛り上った溶融金属９・１０・
１１・・・蒸発面からの垂直方向１２・・・蒸気が集中
する領域 （８７３３）代理人　弁理士　猪　股　祥（ほか １名） ９−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電子銃から発生する金属原料加熱用電子ビームによる加
   熱溶融作用で前記金属原料の表面から金属蒸気流を発生
   させる金属蒸気の発生方法において、前記金属原料を内
   面がほぼＵ字型に形成された容器内に収容し、この容器
   を回転させて発生する遠心力で該容器内の加熱されて溶
   融した金属表面を該容器の内面に沿って擦り鉢状に変形
   して保ち、前記金属表面で散乱された電子を再び該金属
   表面に入射させることを特徴とする金属蒸気の発生方法
   。