JPH0630843Y2 - 金属の蒸発装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は蒸発温度の異なる金属同士や金属と不純物か
ら所望の金属のみを分離する蒸発装置に関し、ピアス型
電子銃を用いて時間的に均一に金属を蒸発させることが
できるようにしたものである。

〔従来の技術〕

金属同士の分離や金属と不純物の分離方法のひとつに金
属の蒸気状態の物理的性質の差を利用し、所望の金属の
みを分離する蒸発分離法がある。

このような金属の蒸発分離に使用されている装置は、第
４図に概略構造を示すように、真空容器１内に被蒸発金
属２が入れられるるつぼ３を設け、このるつぼ３と対向
させて回収板４を設置しておき、例えば加熱源として電
子銃５を真空容器１に取付け、電子ビームを被蒸発金属
２に照射し、蒸発した金属を回収板４で回収するように
している。

〔考案が解決しようとする問題点〕

このような金属の蒸発装置では、加熱源として電子ビー
ムを用いると、ピアス型電子銃５の場合には、真空容器
１の上部等にバルブを介して取付けることができ、バル
ブの開閉によりピアス型電子銃５の交換や保守点検が簡
単にでき、フィラメントの寿命が長いという特徴がある
が、電子ビームが小さい円形状であるため加熱範囲が非
常に狭く、金属の分離効率が悪い。

一方、リニアフィラメント型電子銃を使用することで帯
状に加熱して加熱範囲を大きくすることができるが、通
常、るつぼ３の真下に設置するため真空容器１との遮断
ができず、保守点検等の場合には真空容器１の開放が必
要となる。

そこで、ピアス型電子銃５を走査して広範囲に加熱する
ことも考えられ、金属の蒸着めっき装置等では採用され
ているが、金属の蒸発装置の場合には、電子ビームの走
査により、電子ビームが照射された部分と他の部分とで
蒸発温度が変化し、第２図中に破線Ｂで示すように、蒸
発金属の蒸気密度が周期的に変化してしまい、回収板４
で回収される金属に大きな影響が及んでしまう。

この考案はかかる従来技術の問題点に鑑みてなされたも
ので、金属の蒸着めっきの場合には蒸発金属の空間的分
布のみを問題としているのに対し、蒸発金属の蒸気密度
をマイクロ秒単位で時間的不均一を無くすことができ、
ポイント状のフィラメントを持つ電子銃を用いて広範囲
に蒸発させることができる金属の蒸発装置を提供しよう
とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するためこの考案の金属の蒸発装置
は、真空容器内に設置され分離すべき金属を含む被蒸発
金属が入れられたるつぼと対向してピアス型電子銃を設
け、このピアス型電子銃を１００Hz以上の周波数で走査
してるつぼから時間的に均一に蒸発させ得るようにした
ことを特徴とするものである。

〔作用〕

小さな円形状の電子ビームを発生するピアス型電子銃を
走査しながらるつぼ内の被蒸発金属に電子ビームを照射
するようにし、その走査の周波数を実験結果に基づく１
００Hz以上とし、マイクロ秒単位の極短時間でも蒸気密
度が不均一にならないようにしている。

〔実施例〕

以下、この考案の一実施例を図面に基づき詳細に説明す
る。

第１図はこの考案の金属の蒸発装置の一実施例にかかる
概略構成図である。

この金属の蒸発装置１０は、真空容器１１を備えてお
り、図示しない真空排気装置で高真空状態に保持できる
ようになっている。

この真空容器１１内には、分離すべき金属が含まれる被
蒸発金属１２が入れられるるつぼ１３が設置してあり、
このるつぼ１３と対向する上方には、蒸発した金属を付
着させて回収する回収板１４が設けてある。

また、真空容器１１の上側部には、るつぼ１３内の被蒸
発金属１２を加熱蒸発させるピアス型電子銃１５が取付
けられ、細い線状の電子ビームを照射するようになって
いる。

このピアス型電子銃１５は、真空容器１１に形成された
照射室１６内に取付けられ、開閉弁１７の開閉によって
真空容器１１と完全に遮断できるようになっている。

このピアス型電子銃１５には、先端部に走査用コイル１
８が取付けられて走査用電源１９に接続されており、る
つぼ１３の形状に応じて走査範囲が定められ、例えば第
１図中に示すように、るつぼ１３が直方体状に細長い場
合には、その長手方向両端部まで電子ビームを照射でき
るようにする。

このようなピアス型電子銃１５では、その走査の周波数
によって被蒸発金属１２の表面温度が周期的に変化する
が、種々の金属を用いて実験を行なったところ、第３図
に示すように、走査の周波数を１００Hz以上にして電磁
気的な作用で走査すれば、蒸発金属の蒸気密度の変化率
ΔＮ／Ｎ（％）がほぼ０となることがわかった。

そこで、ピアス型電子銃１５の走査用コイル１８に接続
される走査用電源１９からは１００Hz以上の周波数の電
力が供給され、１００Hz以上の周波数で電磁気的な作用
で電子ビームを走査できるようにしてある。

かように構成した金属の蒸発装置１０による金属の分離
は次のようにして行なう。

まず、真空容器１１内のるつぼ１３に被蒸発金属１２を
入れるとともに、回収板１４を設置しておく。

こののち、真空容器１１を密閉するとともに、照射室１
６に通じる開閉弁１７を開き、図示しない真空排気装置
で高真空状態に保持する。

次いで、ピアス型電子銃１５を起動して電子ビームによ
る照射を開始すると同時に、走査用電源１９から走査用
コイル１８に供給する電力で電子ビームを走査し、るつ
ぼ１３の端から端まで１００Hz以上の周波数で走査す
る。

こうして電子ビームの照射によって蒸発された金属は回
収板１４に付着されて回収される。

こうしてピアス型電子銃１５を１００Hz以上の周波数で
走査しながら、るつぼ１３から蒸発させるようにしてい
るので、蒸気密度Ｎの時間的変化は、第２図中の実線Ａ
で示すように、ほとんど無く、広い面積のるつぼ１３か
ら時間的に均一な蒸気密度を得ることができる。

また、電子銃としてピアス型のものを使用しているの
で、照射室１６の開閉弁１７を閉じて真空容器１１と遮
断することができ、電子銃の交換や保守点検が簡単にで
きるとともに、リニアフィラメント型にくらべ寿命の長
いピアス型の特長をも有効に利用できる。

なお、上記実施例では、るつぼを直方体状として長手方
向に電子ビームを走査するようにしたが、るつぼの形状
は、任意で良く、るつぼの形状に応じて電子ビームを走
査するようにすれば良い。

〔考案の効果〕

以上、一実施例とともに具体的に説明したようにこの考
案の金属の蒸発装置によれば、小さな円形状の電子ビー
ムを発生するピアス型電子銃を１００Hz以上の周波数で
走査しながら真空容器内に設置されたるつぼ中の被蒸発
金属に電子ビームを照射するように構成したので、ピア
ス型電子銃で幅広い面積を持つるつぼ中の被蒸発金属か
ら時間的に均一な蒸気密度で蒸発させることができ、所
望の金属のみを高精度で分離できる。

また、リニアフィラメント型電子銃を用いる場合に比
べ、ピアス型電子銃を使用することで、フィラメントの
寿命が長く、メンテナンスが非常に簡単であり、真空容
器との遮断も容易にでき、蒸発分離装置を効率的に運転
できるとともに、稼動率を著しく向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の金属の蒸発装置の一実施例にかかる
概略構成図、第２図は蒸気密度の時間的変化の説明図、
第３図は蒸気密度の変化率と走査の周波数との関係の説
明図、第４図は従来装置の概略構成図である。 １０……蒸発装置、１１……真空容器、１２……被蒸発
金属、１３……るつぼ、１４……回収板、１５……ピア
ス型電子銃、１６……照射室、１７……開閉弁、１８…
…走査用コイル、１９……走査用電源。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】真空容器内に設置され分離すべき金属を含
   む被蒸発金属が入れられたるつぼと対向してピアス型電
   子銃を設け、このピアス型電子銃を１００Hz以上の周波
   数で走査してるつぼから時間的に均一に蒸発させ得るよ
   うにしたことを特徴とする金属の蒸発装置。