JPH06283298A - 超高純度・均質素材製造に用いる高周波プラズマトーチ - Google Patents
超高純度・均質素材製造に用いる高周波プラズマトーチInfo
- Publication number
- JPH06283298A JPH06283298A JP4356059A JP35605992A JPH06283298A JP H06283298 A JPH06283298 A JP H06283298A JP 4356059 A JP4356059 A JP 4356059A JP 35605992 A JP35605992 A JP 35605992A JP H06283298 A JPH06283298 A JP H06283298A
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- high purity
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高周波プラズマを利用して均質の超高純度物
質の合成を安定して行うことができる高周波プラズマト
ーチを提供する。 【構成】 高周波プラズマの中心に原料注入プローブを
通して原料粉末、原料液体、原料ガス或いはこれらの混
合物等を供給し、超高純度で均質な素材を製造する高周
波プラズマトーチにおいて、原料注入プローブ１の材質
として、所望の被合成素材と同一の成分組成の材料若し
くはその構成元素を含んだ高純度物質を使用することを
特徴としている。装置からの汚染がなく、粒径、形態、
化学組成の揃った均質の超高純度物質を合成することが
できる。しかも、酸化物、非酸化物、非平衡相物質等、
あらゆる素材の高速合成が可能である。
質の合成を安定して行うことができる高周波プラズマト
ーチを提供する。 【構成】 高周波プラズマの中心に原料注入プローブを
通して原料粉末、原料液体、原料ガス或いはこれらの混
合物等を供給し、超高純度で均質な素材を製造する高周
波プラズマトーチにおいて、原料注入プローブ１の材質
として、所望の被合成素材と同一の成分組成の材料若し
くはその構成元素を含んだ高純度物質を使用することを
特徴としている。装置からの汚染がなく、粒径、形態、
化学組成の揃った均質の超高純度物質を合成することが
できる。しかも、酸化物、非酸化物、非平衡相物質等、
あらゆる素材の高速合成が可能である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高周波プラズマを利用
した材料製造装置に関し、より詳しくは、高周波プラズ
マトーチに関する。
した材料製造装置に関し、より詳しくは、高周波プラズ
マトーチに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】高周波
プラズマは、数千度〜１万５千度の超高温を有する。こ
のプラズマ中に原料を注入すると、原料は分解・電離し
て原子、イオン、ラジカル、電子等からなる極めて反応
性に富む化学種が生成する。また、プラズマの尾炎部で
は、プラズマは１０6〜１０7Ｋ／secで超急冷される。
この超高温、高反応性の化学種、超急冷を利用して、酸
化物・非酸化物を問わず、非平衡相物質の合成、超微粒
子の合成、分解反応、金属精錬、溶射等に利用すること
ができる。
プラズマは、数千度〜１万５千度の超高温を有する。こ
のプラズマ中に原料を注入すると、原料は分解・電離し
て原子、イオン、ラジカル、電子等からなる極めて反応
性に富む化学種が生成する。また、プラズマの尾炎部で
は、プラズマは１０6〜１０7Ｋ／secで超急冷される。
この超高温、高反応性の化学種、超急冷を利用して、酸
化物・非酸化物を問わず、非平衡相物質の合成、超微粒
子の合成、分解反応、金属精錬、溶射等に利用すること
ができる。
【０００３】高周波誘導プラズマは無電極型の放電発生
法であり、プラズマガスの制限がなく、酸化・還元性、
腐食性のあらゆるガスの使用が可能である。
法であり、プラズマガスの制限がなく、酸化・還元性、
腐食性のあらゆるガスの使用が可能である。
【０００４】この高周波プラズマ合成法の問題点は、プ
ラズマ中への原料の注入法にある。プラズマを発生する
と、高周波コイル上部には渦流ができ(図１中、符号８
参照)、この渦流は逆流成分を持つのでプラズマ中への
原料供給を難しくする。このため無理に原料供給を図る
と、プラズマ壁方向への飛散が起こり、場合によっては
プラズマが乱れて消えてしまう。
ラズマ中への原料の注入法にある。プラズマを発生する
と、高周波コイル上部には渦流ができ(図１中、符号８
参照)、この渦流は逆流成分を持つのでプラズマ中への
原料供給を難しくする。このため無理に原料供給を図る
と、プラズマ壁方向への飛散が起こり、場合によっては
プラズマが乱れて消えてしまう。
【０００５】そこで考えられたのが、高周波プラズマの
直上からプラズマの中心軸にそって細い原料注入プロー
ブを挿入し、その先端を高周波コイルの中央付近に位置
させる方法である。このプローブを通して原料を注入す
ると、原料の飛散もなく、プラズマの乱れもないので、
プラズマ中での履歴のそろった均質材料を得ることが期
待できる。
直上からプラズマの中心軸にそって細い原料注入プロー
ブを挿入し、その先端を高周波コイルの中央付近に位置
させる方法である。このプローブを通して原料を注入す
ると、原料の飛散もなく、プラズマの乱れもないので、
プラズマ中での履歴のそろった均質材料を得ることが期
待できる。
【０００６】しかし、この原料注入プローブとして、従
来は、製作の容易なステンレス或いは銅などの金属を用
いて製作されていたので、蒸発による汚染が問題であっ
た。反応ガス雰囲気によっては、この蒸発が促進され、
合成素材の高純度化にとって大きな問題となっていた。
来は、製作の容易なステンレス或いは銅などの金属を用
いて製作されていたので、蒸発による汚染が問題であっ
た。反応ガス雰囲気によっては、この蒸発が促進され、
合成素材の高純度化にとって大きな問題となっていた。
【０００７】本発明は、前記原料注入プローブの欠点を
解消すべくなされたもので、その目的は、高周波プラズ
マを利用して均質の超高純度物質の合成を安定して行う
ことができる技術を提供することにある。
解消すべくなされたもので、その目的は、高周波プラズ
マを利用して均質の超高純度物質の合成を安定して行う
ことができる技術を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決すべく鋭意研究の結果、高周波プラズマの中心に
原料粉末、原料液体、原料ガス、若しくはそれらの混合
物等を注入するプローブの材質として、被合成素材と同
じ化学組成、或いはその構成元素を含んだ高純度物質を
使用することによって、均質の超高純度材料の合成等が
可能であることを究明し得た。この知見に基づいて本発
明を完成したものである。
を解決すべく鋭意研究の結果、高周波プラズマの中心に
原料粉末、原料液体、原料ガス、若しくはそれらの混合
物等を注入するプローブの材質として、被合成素材と同
じ化学組成、或いはその構成元素を含んだ高純度物質を
使用することによって、均質の超高純度材料の合成等が
可能であることを究明し得た。この知見に基づいて本発
明を完成したものである。
【０００９】以下に本発明を更に詳述する。
【００１０】
【００１１】原料注入プローブは、被合成素材の組成に
応じて、高純度の石英ガラス、グラファイト、窒化ホウ
素等のチューブ、或いは高純度の酸化物、炭化物、窒化
物、硼化物、珪化物等をチューブ表面にコーティングし
たものを用いる。したがって、蒸発による合成素材の汚
染の心配がなくなる。
応じて、高純度の石英ガラス、グラファイト、窒化ホウ
素等のチューブ、或いは高純度の酸化物、炭化物、窒化
物、硼化物、珪化物等をチューブ表面にコーティングし
たものを用いる。したがって、蒸発による合成素材の汚
染の心配がなくなる。
【００１２】プローブの冷却は、高周波電力が比較的低
出力の場合、原料とキャリアーガスで行い、高出力の場
合、必要に応じて水冷により行う。
出力の場合、原料とキャリアーガスで行い、高出力の場
合、必要に応じて水冷により行う。
【００１３】これを図面に基づいて説明すると、図１は
本発明の高純度材料製造装置の摸式図で、図中、１は原
料注入プローブ、２は原料＋キャリアーガス、３はシー
スガス、４はプラズマガス、５は高周波コイル、６は水
冷構造プラズマ反応管、７はプラズマを示す。
本発明の高純度材料製造装置の摸式図で、図中、１は原
料注入プローブ、２は原料＋キャリアーガス、３はシー
スガス、４はプラズマガス、５は高周波コイル、６は水
冷構造プラズマ反応管、７はプラズマを示す。
【００１４】プラズマ中で加熱されて、溶融、蒸発、電
離して生成した化学種は、プラズマ下流部で超急冷され
る。ここに基板を置けば、超高純度膜材料を得ることが
でき、或いは基板なしに反応容器中で超高純度超微粒子
が生成する。
離して生成した化学種は、プラズマ下流部で超急冷され
る。ここに基板を置けば、超高純度膜材料を得ることが
でき、或いは基板なしに反応容器中で超高純度超微粒子
が生成する。
【００１５】次に本発明の実施例を示す。
【００１６】
【００１７】図１に示す高純度材料製造装置において、
シースガスとしてアルゴン２５リットル／min及び酸素
１０リットル／min、プラズマガスとしてアルゴン６リ
ットル／minをそれぞれ流し、石英ガラス製三重水冷構
造の原料注入プローブを通して、キャリアーガスのアル
ゴン４リットル／minと共に四塩化珪素２５g／minを供
給し、高周波コイルに４０kＷの高周波電力を供給して
熱プラズマを発生した。１時間の反応後、水冷した反応
容器壁面に堆積した約５００gの微粉末を分析したとこ
ろ、遷移金属不純物含有量が１ppm以下の高純度な非晶
質シリカであることが分かった。
シースガスとしてアルゴン２５リットル／min及び酸素
１０リットル／min、プラズマガスとしてアルゴン６リ
ットル／minをそれぞれ流し、石英ガラス製三重水冷構
造の原料注入プローブを通して、キャリアーガスのアル
ゴン４リットル／minと共に四塩化珪素２５g／minを供
給し、高周波コイルに４０kＷの高周波電力を供給して
熱プラズマを発生した。１時間の反応後、水冷した反応
容器壁面に堆積した約５００gの微粉末を分析したとこ
ろ、遷移金属不純物含有量が１ppm以下の高純度な非晶
質シリカであることが分かった。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の装置を用
いると、装置からの汚染がなく、粒径、形態、化学組成
の揃った均質の超高純度物質を合成することができる。
しかも、酸化物、非酸化物、非平衡相物質等、あらゆる
素材の高速合成が可能である。また合成のみならず、分
解反応、金属精錬、溶射等にも利用できる。
いると、装置からの汚染がなく、粒径、形態、化学組成
の揃った均質の超高純度物質を合成することができる。
しかも、酸化物、非酸化物、非平衡相物質等、あらゆる
素材の高速合成が可能である。また合成のみならず、分
解反応、金属精錬、溶射等にも利用できる。
【図１】本発明装置の実施態様の摸式図である。
１ 原料注入プローブ ２ 原料＋キャリアーガス ３ シースガス ４ プラズマガス ５ 高周波コイル ６ 水冷構造プラズマ反応管 ７ プラズマ ８ 高周波コイル上部に存在する渦流
Claims (1)
- 【請求項１】 高周波プラズマの中心に原料注入プロー
ブを通して原料粉末、原料液体、原料ガス或いはこれら
の混合物等を供給し、超高純度で均質な素材を製造する
高周波プラズマトーチにおいて、原料注入プローブの材
質として、所望の被合成素材と同一の成分組成の材料若
しくはその構成元素を含んだ高純度物質を使用すること
を特徴とする高周波プラズマトーチ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4356059A JPH0821475B2 (ja) | 1992-12-18 | 1992-12-18 | 高周波プラズマ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4356059A JPH0821475B2 (ja) | 1992-12-18 | 1992-12-18 | 高周波プラズマ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06283298A true JPH06283298A (ja) | 1994-10-07 |
| JPH0821475B2 JPH0821475B2 (ja) | 1996-03-04 |
Family
ID=18447116
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4356059A Expired - Lifetime JPH0821475B2 (ja) | 1992-12-18 | 1992-12-18 | 高周波プラズマ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0821475B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100348586B1 (ko) * | 1999-02-25 | 2002-08-13 | 송병무 | 유독성 기체의 처리방법 및 장치 |
| JP2006066398A (ja) * | 2004-08-27 | 2006-03-09 | Fei Co | 局部的プラズマ処理 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5254898A (en) * | 1975-10-29 | 1977-05-04 | Hitachi Ltd | Spattering ion source of microwave |
-
1992
- 1992-12-18 JP JP4356059A patent/JPH0821475B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5254898A (en) * | 1975-10-29 | 1977-05-04 | Hitachi Ltd | Spattering ion source of microwave |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100348586B1 (ko) * | 1999-02-25 | 2002-08-13 | 송병무 | 유독성 기체의 처리방법 및 장치 |
| JP2006066398A (ja) * | 2004-08-27 | 2006-03-09 | Fei Co | 局部的プラズマ処理 |
| US8087379B2 (en) | 2004-08-27 | 2012-01-03 | Fei Company | Localized plasma processing |
| US8530006B2 (en) | 2004-08-27 | 2013-09-10 | Fei Company | Localized plasma processing |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0821475B2 (ja) | 1996-03-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |