JPH05330985A - 反応装置 - Google Patents
反応装置Info
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- JPH05330985A JPH05330985A JP4178815A JP17881592A JPH05330985A JP H05330985 A JPH05330985 A JP H05330985A JP 4178815 A JP4178815 A JP 4178815A JP 17881592 A JP17881592 A JP 17881592A JP H05330985 A JPH05330985 A JP H05330985A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 酸化、還元、合成、分解等の反応を行なう反
応装置を、危険性がなく安全に所要流量の反応ガスを供
給することができるように改良する。 【構成】 真空ポンプ２によって排気処理され、反応ガ
スがボンベ７等から供給される減圧反応室を形成する処
理容器１を設け、該容器の壁面に形成した開口窓に橋絡
して取付けた固体電解質の、例えばテフロン膜９の両面
にＰｔコーティング電極１０を形成したものを設ける。
電極１０間に電解用通電電源１１を接続して成り、テフ
ロン膜９のメッシュ内に貯蔵される水分の電気分解によ
って発生する水素もしくは酸素ガスを前記反応室１内に
発生し酸化、還元、合成、分解等の反応を起こさせ、反
応物を基材４に蒸着させる。
応装置を、危険性がなく安全に所要流量の反応ガスを供
給することができるように改良する。 【構成】 真空ポンプ２によって排気処理され、反応ガ
スがボンベ７等から供給される減圧反応室を形成する処
理容器１を設け、該容器の壁面に形成した開口窓に橋絡
して取付けた固体電解質の、例えばテフロン膜９の両面
にＰｔコーティング電極１０を形成したものを設ける。
電極１０間に電解用通電電源１１を接続して成り、テフ
ロン膜９のメッシュ内に貯蔵される水分の電気分解によ
って発生する水素もしくは酸素ガスを前記反応室１内に
発生し酸化、還元、合成、分解等の反応を起こさせ、反
応物を基材４に蒸着させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は反応装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、反応ガスを用いたＰＶＤ，ＣＶＤ
等の蒸着装置に於て、その反応ガスは通常ガスボンベ等
から供給するようにしている。例えば、ダイヤモンドの
合成を行なうには、メタン等の炭化水素ガスと水素ガス
を混合して供給する。この場合の水素ガス濃度は、例え
ばメタン１ｌ／ｍｉｎに対して水素１００ｌ／ｍｉｎの
流量をもって供給するので、途中爆発の危険性が大き
い。
等の蒸着装置に於て、その反応ガスは通常ガスボンベ等
から供給するようにしている。例えば、ダイヤモンドの
合成を行なうには、メタン等の炭化水素ガスと水素ガス
を混合して供給する。この場合の水素ガス濃度は、例え
ばメタン１ｌ／ｍｉｎに対して水素１００ｌ／ｍｉｎの
流量をもって供給するので、途中爆発の危険性が大き
い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような危
険性がなく、安全に所要流量の反応ガスを供給すること
ができるように改良することを目的とする。
険性がなく、安全に所要流量の反応ガスを供給すること
ができるように改良することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】反応室に連通して固体電
解室を設け、該固体電解質に通電する通電電源を設け、
前記固体電解質の電気分解（電解）によって発生するガ
スを前記反応室に発生させるようにしたことを特徴とす
る。
解室を設け、該固体電解質に通電する通電電源を設け、
前記固体電解質の電気分解（電解）によって発生するガ
スを前記反応室に発生させるようにしたことを特徴とす
る。
【０００５】
【作用】本発明は前記のように、ガス反応を行なう反応
室に連通して固体電解質を設け、該固体電解質に通電す
る通電電源を設けて、固体電解質の電解によって発生す
るガスを前記反応室に供給するようにしたので、従来の
ように水素とか酸素を他の反応ガスと混合し、供給路を
流通させて反応室に供給する必要がなく、電解ガスを反
応室に直接発生させるものであるから、爆発等の危険性
がなくなり安全な反応装置を構成することができる。し
かも電解ガスは、通電電流によってその発生量を正確に
制御することができ、反応室に容易に定量供給すること
ができ、安定した反応を行なわせることができる。又、
通電極性の切換によって、水素と酸素の切換供給するこ
とができる。
室に連通して固体電解質を設け、該固体電解質に通電す
る通電電源を設けて、固体電解質の電解によって発生す
るガスを前記反応室に供給するようにしたので、従来の
ように水素とか酸素を他の反応ガスと混合し、供給路を
流通させて反応室に供給する必要がなく、電解ガスを反
応室に直接発生させるものであるから、爆発等の危険性
がなくなり安全な反応装置を構成することができる。し
かも電解ガスは、通電電流によってその発生量を正確に
制御することができ、反応室に容易に定量供給すること
ができ、安定した反応を行なわせることができる。又、
通電極性の切換によって、水素と酸素の切換供給するこ
とができる。
【０００６】
【実施例】以下、図面の一実施例により本発明を説明す
る。図１は例えばダイヤモンド合成を行なう場合の実施
例で、１が反応処理を行なう処理容器で、真空ポンプ２
によって排気処理される。３は基板の固定テーブルで、
ヒータが設けられており、これに固定する基材４の加熱
制御が行なわれる。５は上部電極で、高周波電源６が一
方を接地して設けられる。７はダイヤモンドを合成する
ために原科ガスの炭化水素、例えばメタンＣＨ４を供給
するガスボンベで、供給路に流量制御弁８を設け、所要
の流量制御しながら供給するようにしている。９は処理
容器の壁面に形成した開口窓に橋絡して取り付けた固体
電解質の、例えばテフロン膜で、膜の両面にＰｔコーテ
ィング電源１０を形成してある。１１は電解用通電電源
で、前記膜電極１０の内側を−極、外側を＋極として図
示するように接続してある。１２はその通電回路に挿入
した電流検出抵抗、１３は検出信号に比例してバルブ８
制御する制御回路、１４は基材４に負のバイアスを与え
るバイアス電源である。
る。図１は例えばダイヤモンド合成を行なう場合の実施
例で、１が反応処理を行なう処理容器で、真空ポンプ２
によって排気処理される。３は基板の固定テーブルで、
ヒータが設けられており、これに固定する基材４の加熱
制御が行なわれる。５は上部電極で、高周波電源６が一
方を接地して設けられる。７はダイヤモンドを合成する
ために原科ガスの炭化水素、例えばメタンＣＨ４を供給
するガスボンベで、供給路に流量制御弁８を設け、所要
の流量制御しながら供給するようにしている。９は処理
容器の壁面に形成した開口窓に橋絡して取り付けた固体
電解質の、例えばテフロン膜で、膜の両面にＰｔコーテ
ィング電源１０を形成してある。１１は電解用通電電源
で、前記膜電極１０の内側を−極、外側を＋極として図
示するように接続してある。１２はその通電回路に挿入
した電流検出抵抗、１３は検出信号に比例してバルブ８
制御する制御回路、１４は基材４に負のバイアスを与え
るバイアス電源である。
【０００７】以上において、処理容器１内は真空ポンプ
２によって始めに１０−４〜１０−５Ｔｏｒｒ程度に真
空排気し、他方ボンベ７から反応ガスを供給する。反応
ガスは炭化水素を含むガスで、例えば、メタンＣＨ４を
用いる。メタンと反応させる還元剤の水素Ｈ２は固体電
解質９の電解によって供給する。この固体電解質のテフ
ロン膜９内の微細網目内には、外気から水分が吸着貯蔵
され充分に詰められた状態にあり、この膜９の内外電極
１０，１０に電源１１から電解電流が通電され、水分の
電気分解が行なわれる。電解電流の通電は膜９の内側を
−極、外側を＋極とする極性に通電することによって電
解ガスの水素Ｈ２が膜９の内側、即ち、処理室内に発生
し、前記ボンベ７から供給されるメタンガスと混合する
ようになる。発生する電解ガスの発生量はファラデーの
法則にしたがって流れる電流Ａと時間Ｈの積ＡＨに比例
して発生するから、水素ガスの供給量が電流検出抵抗２
によって検出でき、この検出信号により制御回路１３が
所定比率信号をバルブ８に加えてメタンの供給流量制御
することによってＨ２とＣＨ４の比率を一定に制御して
供給することができる。一般に、Ｈ２／ＣＨ４＝１５〜
１５０程度になるよう制御回路１３の条件設定を行な
う。このようにして反応ガスを供給したときの処理室１
内の真空度が１０−２〜５０Ｔｏｒｒ程度に保たれるよ
うにガス供給量とポンプ２による排気量の制御を行な
う。
２によって始めに１０−４〜１０−５Ｔｏｒｒ程度に真
空排気し、他方ボンベ７から反応ガスを供給する。反応
ガスは炭化水素を含むガスで、例えば、メタンＣＨ４を
用いる。メタンと反応させる還元剤の水素Ｈ２は固体電
解質９の電解によって供給する。この固体電解質のテフ
ロン膜９内の微細網目内には、外気から水分が吸着貯蔵
され充分に詰められた状態にあり、この膜９の内外電極
１０，１０に電源１１から電解電流が通電され、水分の
電気分解が行なわれる。電解電流の通電は膜９の内側を
−極、外側を＋極とする極性に通電することによって電
解ガスの水素Ｈ２が膜９の内側、即ち、処理室内に発生
し、前記ボンベ７から供給されるメタンガスと混合する
ようになる。発生する電解ガスの発生量はファラデーの
法則にしたがって流れる電流Ａと時間Ｈの積ＡＨに比例
して発生するから、水素ガスの供給量が電流検出抵抗２
によって検出でき、この検出信号により制御回路１３が
所定比率信号をバルブ８に加えてメタンの供給流量制御
することによってＨ２とＣＨ４の比率を一定に制御して
供給することができる。一般に、Ｈ２／ＣＨ４＝１５〜
１５０程度になるよう制御回路１３の条件設定を行な
う。このようにして反応ガスを供給したときの処理室１
内の真空度が１０−２〜５０Ｔｏｒｒ程度に保たれるよ
うにガス供給量とポンプ２による排気量の制御を行な
う。
【０００８】一方、室内のテーブル３に固定された基材
４はヒータによって加熱され、例えば２００〜８００℃
程度の熱エネルギーを与え、且つ電源１４により１００
〜１０００Ｖ程度の負のバイアスを与えておく。こうし
て上部電極５に高周波電源６によって高周波電圧が加え
られ、高周波放電によるプラズマが発生する。高周波電
源には、例えば１３．６５ＭＨｚ，４００Ｗ程度の電源
を用いる。発生プラズマによって供給された反応ガスは
励起され化学反応を促進され、プラズマ中に反応性に富
む中性ラジカル、原子種、イオン種等活性励起粒子を高
密度に生成することができる。そして、このような高い
内部エネルギーをもったバイアスのかかった基材４に向
けて加速し、蒸着させる。基材４に蒸直した高密度ラジ
カルは急速に冷却して、有効にダイヤモンド合成するこ
とができる。
４はヒータによって加熱され、例えば２００〜８００℃
程度の熱エネルギーを与え、且つ電源１４により１００
〜１０００Ｖ程度の負のバイアスを与えておく。こうし
て上部電極５に高周波電源６によって高周波電圧が加え
られ、高周波放電によるプラズマが発生する。高周波電
源には、例えば１３．６５ＭＨｚ，４００Ｗ程度の電源
を用いる。発生プラズマによって供給された反応ガスは
励起され化学反応を促進され、プラズマ中に反応性に富
む中性ラジカル、原子種、イオン種等活性励起粒子を高
密度に生成することができる。そして、このような高い
内部エネルギーをもったバイアスのかかった基材４に向
けて加速し、蒸着させる。基材４に蒸直した高密度ラジ
カルは急速に冷却して、有効にダイヤモンド合成するこ
とができる。
【０００９】尚、基材４にはＭｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ｃ
ｕ，Ｎｉ，ステンレス，ＳｉＣ，Ｓｉ３Ｎ４，ｗＣ，Ｓ
ｉＯ２，Ａ２ｌＯ３等が利用される。
ｕ，Ｎｉ，ステンレス，ＳｉＣ，Ｓｉ３Ｎ４，ｗＣ，Ｓ
ｉＯ２，Ａ２ｌＯ３等が利用される。
【００１０】実施例を説明すれば、反応ガスとしてＣＨ
４とＨ２を１：８０で水蒸気Ｈ２Ｏを４ｃｃ／ｍｉｎ混
ぜて供給し、Ｈ２は固体電解質の電気分解によって５０
０ｃｃ／ｍｉｎで発生し、処理室内を１．６Ｔｏｒｒに
制御した。高周波プラズマは１３．５６ＭＨｚ，３２０
Ｗ電源を用いて発生し、基材にＭｏを用いて４５０℃に
ヒータ加熱し、８００Ｖの負電圧を印加して蒸着したと
き、２時間で膜厚１．８８μｍのダイヤモンドを析出さ
せることができた。
４とＨ２を１：８０で水蒸気Ｈ２Ｏを４ｃｃ／ｍｉｎ混
ぜて供給し、Ｈ２は固体電解質の電気分解によって５０
０ｃｃ／ｍｉｎで発生し、処理室内を１．６Ｔｏｒｒに
制御した。高周波プラズマは１３．５６ＭＨｚ，３２０
Ｗ電源を用いて発生し、基材にＭｏを用いて４５０℃に
ヒータ加熱し、８００Ｖの負電圧を印加して蒸着したと
き、２時間で膜厚１．８８μｍのダイヤモンドを析出さ
せることができた。
【００１１】図２は他の実施例の電解ガス発生部分を示
すもので、テフロン膜９の外側に純水１６を溜る水槽１
５を設け、この純水１６をテフロン膜９に浸透させなが
ら電気分解するようにしたものである。テフロン膜９の
両面に形成させたＰｔ電極１０に通電する直流電源１１
の接続回路に通電極性の切換スイッチ１７を挿入してあ
る。
すもので、テフロン膜９の外側に純水１６を溜る水槽１
５を設け、この純水１６をテフロン膜９に浸透させなが
ら電気分解するようにしたものである。テフロン膜９の
両面に形成させたＰｔ電極１０に通電する直流電源１１
の接続回路に通電極性の切換スイッチ１７を挿入してあ
る。
【００１２】これによれば、固体電解質としてのテフロ
ン膜９に多量の水分を供給することができ、したがっ
て、電解電流を増加して任意に多量の電解ガスの発生を
することができる。又、通電極性が切換器１７により反
転できるから、内側の極性を−極、外側を＋極としたと
きは処理容器内に水素ガスＨ２の発生が、極性を反転し
て内側を＋極、外側を−極としたときは容器内に酸素ガ
スＯ２の発生供給をすることができる。
ン膜９に多量の水分を供給することができ、したがっ
て、電解電流を増加して任意に多量の電解ガスの発生を
することができる。又、通電極性が切換器１７により反
転できるから、内側の極性を−極、外側を＋極としたと
きは処理容器内に水素ガスＨ２の発生が、極性を反転し
て内側を＋極、外側を−極としたときは容器内に酸素ガ
スＯ２の発生供給をすることができる。
【００１３】したがって、これによれば処理容器内に水
素ガスを供給して還元反応を行ない、前記のようにダイ
ヤモンドの合成を行なわせることができ、酸素ガスの供
給により酸化反応して超電導体の析出とか磁性体の生成
を行なわせることができる。又、処理室内の反応は窒素
ガスによる窒化反応、その他の置換反応、或は気化し易
いハロゲン化物又は有機化合物を気化し、これを純度の
良い水素、窒素、アルゴン等の不活性ガスをキャリアガ
スとして混合しながら分解、合成析出する反応処理を行
なわせることができる。
素ガスを供給して還元反応を行ない、前記のようにダイ
ヤモンドの合成を行なわせることができ、酸素ガスの供
給により酸化反応して超電導体の析出とか磁性体の生成
を行なわせることができる。又、処理室内の反応は窒素
ガスによる窒化反応、その他の置換反応、或は気化し易
いハロゲン化物又は有機化合物を気化し、これを純度の
良い水素、窒素、アルゴン等の不活性ガスをキャリアガ
スとして混合しながら分解、合成析出する反応処理を行
なわせることができる。
【００１４】図３は他の実施例で、電解ガス発生部を反
応処理室に反応ガスを供給する通路内に設けたもので、
１８が反応ガスの供給路で、この一部にテフロン膜９に
電極１０をコーティングした固体電解質を設ける。この
供給路には、例えば反応ガスのＣＨ４＋Ｈ２Ｏが供給さ
れ、それにテフロン膜９の電解によって発生する水素ガ
スＨ２を混合させる。１９は混合ガスの管路に設けた高
周波コイルで、高周波電源２０が接続してある。ＣＨ４
＋Ｈ２Ｏ＋Ｈ２の混合ガスは管路を通過するとき高周波
コイル１９によってプラズマを発生し、プラズマ状態で
基材を挿入した処理室内に供給される。尚、以上は一実
施例によって説明したが、ガス反応エネルギーには高周
波放電以外にＤＣ電源によるアーク放電を利用すること
ができ、レーザーとか電子ビーム、マイクロ波、その他
を利用することができる。
応処理室に反応ガスを供給する通路内に設けたもので、
１８が反応ガスの供給路で、この一部にテフロン膜９に
電極１０をコーティングした固体電解質を設ける。この
供給路には、例えば反応ガスのＣＨ４＋Ｈ２Ｏが供給さ
れ、それにテフロン膜９の電解によって発生する水素ガ
スＨ２を混合させる。１９は混合ガスの管路に設けた高
周波コイルで、高周波電源２０が接続してある。ＣＨ４
＋Ｈ２Ｏ＋Ｈ２の混合ガスは管路を通過するとき高周波
コイル１９によってプラズマを発生し、プラズマ状態で
基材を挿入した処理室内に供給される。尚、以上は一実
施例によって説明したが、ガス反応エネルギーには高周
波放電以外にＤＣ電源によるアーク放電を利用すること
ができ、レーザーとか電子ビーム、マイクロ波、その他
を利用することができる。
【００１５】
【発明の効果】以上のように本発明は、ガス反応を行な
う反応室に連通して固体電解質を設け、該固体電解質に
通電する通電電源を設けて、固体電解質の電解によって
発生するガスを前記反応室に供給するようにしたので、
従来のように水素とか酸素を他の反応ガスと混合し、供
給路を流通させて反応室に供給する必要がなく、電解ガ
スを反応室に直接発生させるものであるから、爆発等の
危険性がなくなり安全な反応装置を構成することがてき
る。しかも電解ガスは、通電電流によってその発生量を
正確に制御することができ、反応室に容易に定量供給す
ることができ、安定した反応を行なわせることができ
る。又、通電極性の切換によって水素と酸素の切換供給
することができ諸種の反応、合成、分解を極めて安全に
行なうことができる。
う反応室に連通して固体電解質を設け、該固体電解質に
通電する通電電源を設けて、固体電解質の電解によって
発生するガスを前記反応室に供給するようにしたので、
従来のように水素とか酸素を他の反応ガスと混合し、供
給路を流通させて反応室に供給する必要がなく、電解ガ
スを反応室に直接発生させるものであるから、爆発等の
危険性がなくなり安全な反応装置を構成することがてき
る。しかも電解ガスは、通電電流によってその発生量を
正確に制御することができ、反応室に容易に定量供給す
ることができ、安定した反応を行なわせることができ
る。又、通電極性の切換によって水素と酸素の切換供給
することができ諸種の反応、合成、分解を極めて安全に
行なうことができる。
【図１】本発明の一実施例構成図。
【図２】本発明の他の実施例図。
【図３】本発明の他の実施例図。
１ 反応室 ２ 真空ポンプ ３ テーブル ４ 基材 ５ 上部電極 ６ 高周波電源 ７ 反応ガスボンベ ８ 制御弁 ９ 固体電解質 １０ 電極 １１ 電解電源 １２ 電流検出抵抗 １３ 制御回路 １４ バイアス電源
Claims (2)
- 【請求項１】 反応室に反応ガスを供給し、該供給ガス
により酸化、還元、合成、分解等の反応を起させるよう
にした反応装置に於て、前記反応室に連通して固体電解
質を設け、該固体電解質に通電する通電電源を設け、前
記固体電解質の電気分解によって発生するガスを前記反
応室に供給するようにしたことを特徴とする反応装置。 - 【請求項２】 請求項１に於て、通電電源の通電極性を
発生ガスに対応して切換える切換スイッチを設けたこと
を特徴とする反応装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4178815A JPH05330985A (ja) | 1992-05-27 | 1992-05-27 | 反応装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4178815A JPH05330985A (ja) | 1992-05-27 | 1992-05-27 | 反応装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05330985A true JPH05330985A (ja) | 1993-12-14 |
Family
ID=16055148
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4178815A Pending JPH05330985A (ja) | 1992-05-27 | 1992-05-27 | 反応装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05330985A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4885125A (en) * | 1985-08-28 | 1989-12-05 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Method for in-mold polymerization of unsaturated compound |
-
1992
- 1992-05-27 JP JP4178815A patent/JPH05330985A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4885125A (en) * | 1985-08-28 | 1989-12-05 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Method for in-mold polymerization of unsaturated compound |
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