JPH0382753A - 金属の蒸発装置 - Google Patents
金属の蒸発装置Info
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- JPH0382753A JPH0382753A JP21862989A JP21862989A JPH0382753A JP H0382753 A JPH0382753 A JP H0382753A JP 21862989 A JP21862989 A JP 21862989A JP 21862989 A JP21862989 A JP 21862989A JP H0382753 A JPH0382753 A JP H0382753A
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- Physical Vapour Deposition (AREA)
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。
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）
本発明は金属を蒸発させて金属蒸気を得るための金属の
蒸発装置に係り、特に蒸発効率を向上させるようにした
金属の蒸発装置に関する。
蒸発装置に係り、特に蒸発効率を向上させるようにした
金属の蒸発装置に関する。
（従来の技術〉
従来、金属同位体分離技術、半導体生産技術および光学
ミラー生産技術等の分野において金属の蒸発装置が広く
応用されている。金属の蒸発装置の基本原理は、真空容
器内に蒸発用金属を単体で収納した蒸発用るつぼを設置
し、蒸発用金属を加熱装置により加熱して、真空容器内
に金属を蒸発させるものである。加熱方法としては、誘
導加熱により金属を加熱する方法と、電子ビーム照射に
より金属を加熱する方法が知られている。特に、電子ビ
ーム照射による方法は、熱効率が良いため、金属の同位
体分離プロセス等の天吊の金属を蒸発させる場合に適し
ている。
ミラー生産技術等の分野において金属の蒸発装置が広く
応用されている。金属の蒸発装置の基本原理は、真空容
器内に蒸発用金属を単体で収納した蒸発用るつぼを設置
し、蒸発用金属を加熱装置により加熱して、真空容器内
に金属を蒸発させるものである。加熱方法としては、誘
導加熱により金属を加熱する方法と、電子ビーム照射に
より金属を加熱する方法が知られている。特に、電子ビ
ーム照射による方法は、熱効率が良いため、金属の同位
体分離プロセス等の天吊の金属を蒸発させる場合に適し
ている。
第５図〜第７図は電子ビーム照射による金属の蒸発装置
の一例を示すもので、真空容器１内に、蒸発用金Ｈ２を
収納した蒸発用るつぼ３と、蒸発用金ａＩ２を加熱する
加熱装置としての電子銃４と、加熱により蒸発した金属
を回収する蒸発金属回収袋Ｗ１５とが収容される。電子
Ｍ４は１８０度偏向用のもので、電子銃４から出た電子
ビーム６は、偏向磁場により曲げられ、蒸発用るつぼ３
内に収納された蒸発用金ｊＩ２に照射される。電子ビー
ム６により加熱された蒸発用金属２は、蒸発用るつぼ３
内で溶融し、その一部は蒸発して蒸気流７となって蒸発
金属回収装置５により回収される。−方、蒸発用るつぼ
３内の溶融した蒸発用金属２は、その温度勾配によって
対流８を生じる。このため、電子ビーム６の照射によっ
て導入されたエネルギは、蒸発用金属２の蒸発潜熱、蒸
発用金Ｂ２内および蒸発用るつぼ３と蒸発用金属２の境
界面における対流熱伝達、蒸発用金属２の表面からの輻
射熱伝達によって消費される。
の一例を示すもので、真空容器１内に、蒸発用金Ｈ２を
収納した蒸発用るつぼ３と、蒸発用金ａＩ２を加熱する
加熱装置としての電子銃４と、加熱により蒸発した金属
を回収する蒸発金属回収袋Ｗ１５とが収容される。電子
Ｍ４は１８０度偏向用のもので、電子銃４から出た電子
ビーム６は、偏向磁場により曲げられ、蒸発用るつぼ３
内に収納された蒸発用金ｊＩ２に照射される。電子ビー
ム６により加熱された蒸発用金属２は、蒸発用るつぼ３
内で溶融し、その一部は蒸発して蒸気流７となって蒸発
金属回収装置５により回収される。−方、蒸発用るつぼ
３内の溶融した蒸発用金属２は、その温度勾配によって
対流８を生じる。このため、電子ビーム６の照射によっ
て導入されたエネルギは、蒸発用金属２の蒸発潜熱、蒸
発用金Ｂ２内および蒸発用るつぼ３と蒸発用金属２の境
界面における対流熱伝達、蒸発用金属２の表面からの輻
射熱伝達によって消費される。
（発明が解決しようとする課題）
蒸発させようとする蒸発用金属２の潰が多い場合には、
電子銃４の出力を増加させて、蒸発用るつぼ３からの蒸
発量を増加させる必要があるが、この場合、蒸発に必要
とされる電力は蒸発用金属２の量が多い程多く必要とさ
れ、特に蒸発用金属２の融点が高くかつ飽和蒸気圧が低
い場合には、得られる蒸気量に対するエネルギコストが
大きな問題となる。
電子銃４の出力を増加させて、蒸発用るつぼ３からの蒸
発量を増加させる必要があるが、この場合、蒸発に必要
とされる電力は蒸発用金属２の量が多い程多く必要とさ
れ、特に蒸発用金属２の融点が高くかつ飽和蒸気圧が低
い場合には、得られる蒸気量に対するエネルギコストが
大きな問題となる。
この場合、−殻内には蒸発用るつぼ３内の蒸発用金属２
に導入されたエネルギの約１％が蒸発潜熱として消費さ
れ、それ以外のエネルギは蒸発用るつぼ３への熱損失と
して系外へ除熱される。その熱伝達のメカニズムは、溶
融した蒸発用金属２が蒸発用るつぼ３内で流動すること
による対流熱伝達の占める比重が大きい。したがって、
蒸発用金ｊＩ２へ導入したエネルギを有効に蒸発用金Ｒ
２の蒸発に消費させるためには、蒸発用るつぼ３内にお
ける溶融した蒸発用金属２の対流８を防止することが必
要である。
に導入されたエネルギの約１％が蒸発潜熱として消費さ
れ、それ以外のエネルギは蒸発用るつぼ３への熱損失と
して系外へ除熱される。その熱伝達のメカニズムは、溶
融した蒸発用金属２が蒸発用るつぼ３内で流動すること
による対流熱伝達の占める比重が大きい。したがって、
蒸発用金ｊＩ２へ導入したエネルギを有効に蒸発用金Ｒ
２の蒸発に消費させるためには、蒸発用るつぼ３内にお
ける溶融した蒸発用金属２の対流８を防止することが必
要である。
本発明は上記の事情を考慮してなされたもので、蒸発用
るつぼ内における溶融した蒸発用金属の対流を防止する
ことにより、対流に起因する熱損失を抑制してエネルギ
効率を高め、金属の蒸発効率を向上させることができる
金属の蒸発装置を提供することを目的とする。
るつぼ内における溶融した蒸発用金属の対流を防止する
ことにより、対流に起因する熱損失を抑制してエネルギ
効率を高め、金属の蒸発効率を向上させることができる
金属の蒸発装置を提供することを目的とする。
（課題を解決するための手段）
本発明は、真空容器内に、蒸発用金属を収納した蒸発用
るつぼと、上記蒸発用金属を加熱する加熱装置と、上記
蒸発用るつぼから加熱により蒸発した金属を回収する蒸
発金属回収装置とを備えた金属の蒸発装置において、上
記蒸発用るつぼ内に、蒸発用金属よりも融点が高くかつ
飽和蒸気圧が低い物質からなる対流防止材を備えたもの
である。
るつぼと、上記蒸発用金属を加熱する加熱装置と、上記
蒸発用るつぼから加熱により蒸発した金属を回収する蒸
発金属回収装置とを備えた金属の蒸発装置において、上
記蒸発用るつぼ内に、蒸発用金属よりも融点が高くかつ
飽和蒸気圧が低い物質からなる対流防止材を備えたもの
である。
（作用）
蒸発用るつぼ内に対流防止初を備えたため、蒸発用るつ
ぼ内における溶融した蒸発用金属の対流を防止すること
ができる。したがって、対流に起因する投入したエネル
ギの蒸発用るつぼへの熱損失を小さくすることができる
。その結果、溶融した蒸発用金属の温度が上昇し、同じ
投入エネルギでも高い蒸気密度を得ることができる。
ぼ内における溶融した蒸発用金属の対流を防止すること
ができる。したがって、対流に起因する投入したエネル
ギの蒸発用るつぼへの熱損失を小さくすることができる
。その結果、溶融した蒸発用金属の温度が上昇し、同じ
投入エネルギでも高い蒸気密度を得ることができる。
〈実施例）
本発明に係る金属の蒸発装置の第１実施例について第１
図を参照して説明する。
図を参照して説明する。
金属の蒸発装置の全体構成については第５図に示す場合
と同様であるため、重複説明を省略し、第１図において
第５図と同一部分については同一の符号を付して説明す
る。
と同様であるため、重複説明を省略し、第１図において
第５図と同一部分については同一の符号を付して説明す
る。
蒸発用るつぼ３内には溶融状態の蒸発用金属２が収納さ
れている。溶融状態の蒸発用金属２内には、蒸発用金属
２の蒸発用るつぼ３内の全体を流れるような対流８を防
止する対流防止材１ｏが備えられる。対流防止材１０と
しては蒸発用金属２よりも融点が高くかつ飽和蒸気圧が
低く、蒸発用金Ｉｌ！２と反応を生じない物質が用いら
れる。このような性質を有する物質としては、タングス
テン、タンタル、モリブデン等が優れている。これらの
物質の中で、例えばウランの同位体分離用としてはタン
グステンが特に優れている。また、これらの金属以外に
イツトリア（Ｙ２Ｏ２〉、トリア（ＴｈＯ，２）等のセ
ラミックスも用いることができる。
れている。溶融状態の蒸発用金属２内には、蒸発用金属
２の蒸発用るつぼ３内の全体を流れるような対流８を防
止する対流防止材１ｏが備えられる。対流防止材１０と
しては蒸発用金属２よりも融点が高くかつ飽和蒸気圧が
低く、蒸発用金Ｉｌ！２と反応を生じない物質が用いら
れる。このような性質を有する物質としては、タングス
テン、タンタル、モリブデン等が優れている。これらの
物質の中で、例えばウランの同位体分離用としてはタン
グステンが特に優れている。また、これらの金属以外に
イツトリア（Ｙ２Ｏ２〉、トリア（ＴｈＯ，２）等のセ
ラミックスも用いることができる。
対流防止材１０の形状は特に限定されないが、例えば第
１図に示すように、サイコロ状の固形物が蒸発用るつぼ
３内に８！ｉ層され、中央上部にＭ発用金Ｒ２のプール
部１］が形成される。各対流防止材１０の間には、蒸発
用金属２を収納するための容積を確保するために間隙が
形成される。
１図に示すように、サイコロ状の固形物が蒸発用るつぼ
３内に８！ｉ層され、中央上部にＭ発用金Ｒ２のプール
部１］が形成される。各対流防止材１０の間には、蒸発
用金属２を収納するための容積を確保するために間隙が
形成される。
この実施例によれば、対流防止材１０により蒸発用るつ
ぼ３の全体を流れるような対流８が防止され、プール部
１１内を流れる小ざな対流８ａのみとなる。したがって
、蒸発用金属２が蒸発用るつぼ３内を大きく対流するこ
とによって蒸発用るつぼ３へ熱を伝達することを防止す
ることができ。
ぼ３の全体を流れるような対流８が防止され、プール部
１１内を流れる小ざな対流８ａのみとなる。したがって
、蒸発用金属２が蒸発用るつぼ３内を大きく対流するこ
とによって蒸発用るつぼ３へ熱を伝達することを防止す
ることができ。
大きな対流８に起因する熱損失を抑制することができる
。その結果、電子ビーム６によってプール部１１へ投入
されたエネルギは、プール部１１における蒸発用金属２
の蒸発に有効に用いられ、エネルギ効率を向上させるこ
とができ、蒸発用金属２の蒸発効率を向上させることが
できる。
。その結果、電子ビーム６によってプール部１１へ投入
されたエネルギは、プール部１１における蒸発用金属２
の蒸発に有効に用いられ、エネルギ効率を向上させるこ
とができ、蒸発用金属２の蒸発効率を向上させることが
できる。
本発明の第２実施例を第２図を参照して説明する。この
実施例は対流防止材１０Ａとして多孔質金属を用いたも
のである。この実施例によれば、溶融した蒸発用金属２
が多孔質金属内に含有されるため、蒸発用るつぼ３内に
収納する蒸発用金属２の量を多くすることができる。ま
た、多孔質金属内の上方の蒸発用量ｊＩ２が蒸発して、
蒸発用金属２の含有量が低下した場合に、多孔質金属内
の下方の蒸発用金属２が毛ｍ管現象で上方に吸い上げら
れる効果があり、多孔質金属そのものが加熱された場合
でも、蒸発用量Ｈ２の蒸発を定常的に得ることができる
。
実施例は対流防止材１０Ａとして多孔質金属を用いたも
のである。この実施例によれば、溶融した蒸発用金属２
が多孔質金属内に含有されるため、蒸発用るつぼ３内に
収納する蒸発用金属２の量を多くすることができる。ま
た、多孔質金属内の上方の蒸発用量ｊＩ２が蒸発して、
蒸発用金属２の含有量が低下した場合に、多孔質金属内
の下方の蒸発用金属２が毛ｍ管現象で上方に吸い上げら
れる効果があり、多孔質金属そのものが加熱された場合
でも、蒸発用量Ｈ２の蒸発を定常的に得ることができる
。
本発明の第３実施例を第３図を用いて説明する。
この実施例は蒸発用るつぼ３内に気孔率が異なる多種類
の多孔質金属からなる対流防止材１０８〜１０Ｅを収納
したものである。蒸発用るつぼ３内のうち上部に気孔率
が高い対流防止材１０Ｂが配置され、下部へ行く程気孔
率が低い対流防止材１０Ｃ〜１０Ｅが配置゛される。こ
の実施例によれば、多孔質金属あるいはＭ発用金ｊｉ２
からの不純物ガスの発生があるような場合、上方程温度
が高くなりガス発生量も大きくなるが、上方程気孔率が
高く蒸発用量Ｒ２の流ｅ性が大きくなるため、不純物ガ
スが真空容器空間内に放出され易くなり、溶融した蒸発
用金属２の突沸や多孔質金属の膨張等を防止することが
できる。
の多孔質金属からなる対流防止材１０８〜１０Ｅを収納
したものである。蒸発用るつぼ３内のうち上部に気孔率
が高い対流防止材１０Ｂが配置され、下部へ行く程気孔
率が低い対流防止材１０Ｃ〜１０Ｅが配置゛される。こ
の実施例によれば、多孔質金属あるいはＭ発用金ｊｉ２
からの不純物ガスの発生があるような場合、上方程温度
が高くなりガス発生量も大きくなるが、上方程気孔率が
高く蒸発用量Ｒ２の流ｅ性が大きくなるため、不純物ガ
スが真空容器空間内に放出され易くなり、溶融した蒸発
用金属２の突沸や多孔質金属の膨張等を防止することが
できる。
本発明の第４実施例を第４図を参照して説明する。この
実施例は、蒸発用るつぼ３内に複数種類の形状の対流防
止材１０Ａ、ＩＯＦ、１０Ｇを収納したものである。そ
の形状は立方体１０Ａ、直方体１０Ｆ、球体１０Ｇある
いはその他の形状でもよく、その大小も問わない。した
がって、対流防止材１０Ａ、ＩＯＦ、ＩＯＧの形状およ
び大きさを任意に組み合せることにより、対流防止材１
０Ａ、１０Ｆ、１０Ｇを蒸発用るつぼ３内に緻密に充填
することもできるし、間隙を有するように充填すること
もできる。また、製造および取扱いが容易な形状および
大きさの対流防止材１０Ａ。
実施例は、蒸発用るつぼ３内に複数種類の形状の対流防
止材１０Ａ、ＩＯＦ、１０Ｇを収納したものである。そ
の形状は立方体１０Ａ、直方体１０Ｆ、球体１０Ｇある
いはその他の形状でもよく、その大小も問わない。した
がって、対流防止材１０Ａ、ＩＯＦ、ＩＯＧの形状およ
び大きさを任意に組み合せることにより、対流防止材１
０Ａ、１０Ｆ、１０Ｇを蒸発用るつぼ３内に緻密に充填
することもできるし、間隙を有するように充填すること
もできる。また、製造および取扱いが容易な形状および
大きさの対流防止材１０Ａ。
１０Ｆ、ＩＯＧを主に充填することもできる。さらに、
対流防止材１０Ａ、１０Ｆ、 １０Ｇの形状、大きさお
よび組合せを最適の条件とすることにより、蒸発用量Ｗ
Ａ２の蒸発効率の向上を図ることができる。
対流防止材１０Ａ、１０Ｆ、 １０Ｇの形状、大きさお
よび組合せを最適の条件とすることにより、蒸発用量Ｗ
Ａ２の蒸発効率の向上を図ることができる。
なお、上記実施例においては、加熱装置とじて電子銃４
を備えた場合について説明したが、本発明はこれに限定
されず、加熱装置として誘導加熱による装置を用いても
よい。
を備えた場合について説明したが、本発明はこれに限定
されず、加熱装置として誘導加熱による装置を用いても
よい。
本発明に係る金属の蒸発装置は、蒸発用るつぼ内に、蒸
発用金属よりも融点が高くかつ飽和蒸気圧が低い物質か
らなる対流防止材を備えたから、蒸発用るつぼ内におけ
る溶融した蒸発用金属の対流を防止することができ、蒸
発用るつぼへの熱損失を抑制することができる。したが
って、エネルギ効率を向上させ、蒸発用金属の蒸発効率
を向上させることができる。
発用金属よりも融点が高くかつ飽和蒸気圧が低い物質か
らなる対流防止材を備えたから、蒸発用るつぼ内におけ
る溶融した蒸発用金属の対流を防止することができ、蒸
発用るつぼへの熱損失を抑制することができる。したが
って、エネルギ効率を向上させ、蒸発用金属の蒸発効率
を向上させることができる。
第１図は本発明に係る金属の蒸発装置の第１実施例を示
す断面図、第２図〜第４図はそれぞれ本発明の第２〜第
４実施例を示す断面図、第５図〜第７図は従来の金属の
蒸発装置を示す断面図である。 １・・・真空容器、２・・・蒸発用金属、３・・・蒸発
用るつぼ、 ４・・・電子銃、 ５・・・蒸発金属回収装置、 ・・・電子ビーム、 ７・・・蒸気流。
す断面図、第２図〜第４図はそれぞれ本発明の第２〜第
４実施例を示す断面図、第５図〜第７図は従来の金属の
蒸発装置を示す断面図である。 １・・・真空容器、２・・・蒸発用金属、３・・・蒸発
用るつぼ、 ４・・・電子銃、 ５・・・蒸発金属回収装置、 ・・・電子ビーム、 ７・・・蒸気流。
Claims (1)
- 真空容器内に、蒸発用金属を収納した蒸発用るつぼと
、上記蒸発用金属を加熱する加熱装置と、上記蒸発用る
つぼから加熱により蒸発した金属を回収する蒸発金属回
収装置とを備えた金属の蒸発装置において、上記蒸発用
るつぼ内に、蒸発用金属よりも融点が高くかつ飽和蒸気
圧が低い物質からなる対流防止材を備えたことを特徴と
する金属の蒸発装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21862989A JPH0382753A (ja) | 1989-08-28 | 1989-08-28 | 金属の蒸発装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21862989A JPH0382753A (ja) | 1989-08-28 | 1989-08-28 | 金属の蒸発装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0382753A true JPH0382753A (ja) | 1991-04-08 |
Family
ID=16722948
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21862989A Pending JPH0382753A (ja) | 1989-08-28 | 1989-08-28 | 金属の蒸発装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0382753A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020117092A (ja) * | 2019-01-24 | 2020-08-06 | 近畿車輌株式会社 | 鉄道車両の床構造およびその製造方法 |
| DE102021129537A1 (de) | 2021-11-12 | 2023-05-17 | VON ARDENNE Asset GmbH & Co. KG | Verfahren, Verdampfungsanordnung und Verwendung einer Konvektionsbarriere |
-
1989
- 1989-08-28 JP JP21862989A patent/JPH0382753A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020117092A (ja) * | 2019-01-24 | 2020-08-06 | 近畿車輌株式会社 | 鉄道車両の床構造およびその製造方法 |
| DE102021129537A1 (de) | 2021-11-12 | 2023-05-17 | VON ARDENNE Asset GmbH & Co. KG | Verfahren, Verdampfungsanordnung und Verwendung einer Konvektionsbarriere |
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