JPH06315A - 化学種分離方法 - Google Patents
化学種分離方法Info
- Publication number
- JPH06315A JPH06315A JP15779592A JP15779592A JPH06315A JP H06315 A JPH06315 A JP H06315A JP 15779592 A JP15779592 A JP 15779592A JP 15779592 A JP15779592 A JP 15779592A JP H06315 A JPH06315 A JP H06315A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- molecular beam
- chemical species
- container
- supersonic
- gas
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- Pending
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- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 真空を維持するためにベーキング可能で、ま
た腐食の心配がなく、あるいは腐食にともなう部品交換
不要な化学種分離方法を提供する。 【構成】 複数の化学種からなる分子線を切断する真空
中で機械的駆動をともなう装置の代わりに、分子線を切
断するための他の分子線を形成、制御する装置を設置し
た。容器１には複数の化学種からなる気体が入れられて
いる。複数の化学種からなる物質がもともと固体あるい
は液体の場合、熱励起などによりあらかじめ気体にして
おく。容器１は小さな穴２を通じて、真空容器３に接続
される。容器１内の圧力に比べ真空容器３内にある程度
低く保っておくと、容器１に入れられた気体は穴２で、
チョークし、真空容器３内で断熱膨張する。断熱膨張中
の気体を隙間４によってコリメートし、超音速分子線５
を形成する。
た腐食の心配がなく、あるいは腐食にともなう部品交換
不要な化学種分離方法を提供する。 【構成】 複数の化学種からなる分子線を切断する真空
中で機械的駆動をともなう装置の代わりに、分子線を切
断するための他の分子線を形成、制御する装置を設置し
た。容器１には複数の化学種からなる気体が入れられて
いる。複数の化学種からなる物質がもともと固体あるい
は液体の場合、熱励起などによりあらかじめ気体にして
おく。容器１は小さな穴２を通じて、真空容器３に接続
される。容器１内の圧力に比べ真空容器３内にある程度
低く保っておくと、容器１に入れられた気体は穴２で、
チョークし、真空容器３内で断熱膨張する。断熱膨張中
の気体を隙間４によってコリメートし、超音速分子線５
を形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、様々な化学種からなる
物質からある特定の化学種を分離する方法に関する特許
であり、またそれを利用して半導体や超伝導体など、所
望の材料を製造する方法に関するものである。
物質からある特定の化学種を分離する方法に関する特許
であり、またそれを利用して半導体や超伝導体など、所
望の材料を製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の分子線を利用した化学種分離法と
しては、応用物理第３８巻第１号（１９６９)、小寺熊
三郎・楠勲およびアトミック アンド モレキュラー ビ
ームメソード（Atomic and Molecular Beam Methods vo
lume I, Giacinto Scoles ，Oxford University Press)
に記載されているように二枚以上のチョッパを用いた速
度限定方法が代表的である。
しては、応用物理第３８巻第１号（１９６９)、小寺熊
三郎・楠勲およびアトミック アンド モレキュラー ビ
ームメソード（Atomic and Molecular Beam Methods vo
lume I, Giacinto Scoles ，Oxford University Press)
に記載されているように二枚以上のチョッパを用いた速
度限定方法が代表的である。
【０００３】この原理を図３を用いて説明する。二種以
上の化学種を含む気体を、容器１に入れておく。この容
器１は小さな穴２を介して真空容器３に接続している。
真空容器３内の圧力は容器１内の圧力よりも低く、容器
１に入れられた気体は穴２で、チョークし、真空容器３
内で断熱膨張する。断熱膨張中の気体を隙間４によって
コリメートし、超音速分子線５を形成する。この分子線
５を構成する化学種は比熱比，質量などによって規定さ
れるそれぞれ特有の速度を持っている。この分子線をチ
ョッパ６によって切断し、０＜ｔ＜Δｔ１間だけチョッ
パ６より下流に到達させる。チョッパ６は基本的には円
盤の一部をスリット状に除いた形状をしており、ある軸
を中心に回転している。チョッパ６を回転させるのに真
空中で回転可能なモータ７を用いて、回転の制御が行わ
れている。チョッパ６よりＬだけ下流に別のチョッパ８
が置かれ、チョッパ８によりそれより下流にはｔ２＜ｔ
＜ｔ２＋Δｔ２間だけ通過させるようにする。チョッパ
８もチョッパ６と同様の形状であり、同じく真空中で動
作するモータ９によって回転制御を行っている。このと
き、チョッパ７より下流に到達する分子線は、その速度
ｖがＬ／（ｔ２＋Δｔ２＋Δｔ１）＜ｖ＜Ｌ／ｔ２に限
定されている。前述したように、化学種はそれぞれ固有
の速度分布を持っているので、速度を限定することは化
学種を限定することと同義であり、Δｔ１，Δｔ２，ｔ
２を制御することで、速度を限定し特定の化学種を抽出
している。
上の化学種を含む気体を、容器１に入れておく。この容
器１は小さな穴２を介して真空容器３に接続している。
真空容器３内の圧力は容器１内の圧力よりも低く、容器
１に入れられた気体は穴２で、チョークし、真空容器３
内で断熱膨張する。断熱膨張中の気体を隙間４によって
コリメートし、超音速分子線５を形成する。この分子線
５を構成する化学種は比熱比，質量などによって規定さ
れるそれぞれ特有の速度を持っている。この分子線をチ
ョッパ６によって切断し、０＜ｔ＜Δｔ１間だけチョッ
パ６より下流に到達させる。チョッパ６は基本的には円
盤の一部をスリット状に除いた形状をしており、ある軸
を中心に回転している。チョッパ６を回転させるのに真
空中で回転可能なモータ７を用いて、回転の制御が行わ
れている。チョッパ６よりＬだけ下流に別のチョッパ８
が置かれ、チョッパ８によりそれより下流にはｔ２＜ｔ
＜ｔ２＋Δｔ２間だけ通過させるようにする。チョッパ
８もチョッパ６と同様の形状であり、同じく真空中で動
作するモータ９によって回転制御を行っている。このと
き、チョッパ７より下流に到達する分子線は、その速度
ｖがＬ／（ｔ２＋Δｔ２＋Δｔ１）＜ｖ＜Ｌ／ｔ２に限
定されている。前述したように、化学種はそれぞれ固有
の速度分布を持っているので、速度を限定することは化
学種を限定することと同義であり、Δｔ１，Δｔ２，ｔ
２を制御することで、速度を限定し特定の化学種を抽出
している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来技術では、化学種
を限定するために機械的なチョッパを用いていた。この
チョッパは、真空中で回転させるために潤滑油不要のモ
ータが必要であった。そのため機械的な駆動をともなう
装置には避けがたい短い寿命という問題点があった。ま
た高真空を維持するためにはベーキングが不可欠である
が、このような機械的駆動部をともなう装置を高温でベ
ーキングすることは困難であった。
を限定するために機械的なチョッパを用いていた。この
チョッパは、真空中で回転させるために潤滑油不要のモ
ータが必要であった。そのため機械的な駆動をともなう
装置には避けがたい短い寿命という問題点があった。ま
た高真空を維持するためにはベーキングが不可欠である
が、このような機械的駆動部をともなう装置を高温でベ
ーキングすることは困難であった。
【０００５】また、分離したいガスが腐食性のある場
合、そのガスにさらされることになるチョッパは腐食す
ることが避けられず、腐食するたびに交換する必要があ
った。
合、そのガスにさらされることになるチョッパは腐食す
ることが避けられず、腐食するたびに交換する必要があ
った。
【０００６】本発明の目的は、真空を維持するためにベ
ーキング可能で、また腐食の心配がなく、あるいは腐食
にともなう部品交換不要な化学種分離方法を提供するこ
とにある。
ーキング可能で、また腐食の心配がなく、あるいは腐食
にともなう部品交換不要な化学種分離方法を提供するこ
とにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明はかかる問題点を
解決するために、複数の化学種からなる分子線を切断す
る真空中で機械的駆動をともなう装置の代わりに、分子
線を切断するための他の分子線を形成，制御する装置を
設置した。
解決するために、複数の化学種からなる分子線を切断す
る真空中で機械的駆動をともなう装置の代わりに、分子
線を切断するための他の分子線を形成，制御する装置を
設置した。
【０００８】
【作用】複数の化学種からなる分子線を切断するため
に、それに交差する他の分子線を形成し、そのタイミン
グを制御する装置は、機械的駆動の部分がなく、装置の
機械的寿命が長くなり、ベーキングも容易となる。ま
た、その装置自体が複数の化学種からなる分子線にさら
されることがないので、複数の化学種からなる分子線が
腐食性のある化学種を含んでいても、腐食の心配がな
い。
に、それに交差する他の分子線を形成し、そのタイミン
グを制御する装置は、機械的駆動の部分がなく、装置の
機械的寿命が長くなり、ベーキングも容易となる。ま
た、その装置自体が複数の化学種からなる分子線にさら
されることがないので、複数の化学種からなる分子線が
腐食性のある化学種を含んでいても、腐食の心配がな
い。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１を用いて説明
する。
する。
【００１０】図１は、本発明を用いた特定化学種分離装
置の断面図である。容器１には複数の化学種からなる気
体が入れられている。複数の化学種からなる物質がもと
もと固体あるいは液体の場合、熱励起などによりあらか
じめ気体にしておく。この容器１は小さな穴２を通じ
て、真空容器３に接続されている。容器１内の圧力に比
べ真空容器３内のある程度低く保っておくと、容器１に
入れられた気体は穴２で、チョークし、真空容器３内で
断熱膨張する。断熱膨張中の気体を隙間４によってコリ
メートし、超音速分子線５を形成する。
置の断面図である。容器１には複数の化学種からなる気
体が入れられている。複数の化学種からなる物質がもと
もと固体あるいは液体の場合、熱励起などによりあらか
じめ気体にしておく。この容器１は小さな穴２を通じ
て、真空容器３に接続されている。容器１内の圧力に比
べ真空容器３内のある程度低く保っておくと、容器１に
入れられた気体は穴２で、チョークし、真空容器３内で
断熱膨張する。断熱膨張中の気体を隙間４によってコリ
メートし、超音速分子線５を形成する。
【００１１】分子線源１０は分子線源１０が生成する分
子線が超音速分子線５に交差するように設置される。こ
の分子線源１０は、分子線を生成するタイミングを制御
できるようになっており、周期的にパルス状の分子線を
生成する。その下流にも分子線源１１が設置される。分
子線源１１が生成する分子線も複数の化学種よりなる超
音速分子線５と交差するようになっている。この分子線
源１１も、分子線を生成するタイミングが制御できるよ
うになっており、周期的なパルス状の分子線を生成す
る。
子線が超音速分子線５に交差するように設置される。こ
の分子線源１０は、分子線を生成するタイミングを制御
できるようになっており、周期的にパルス状の分子線を
生成する。その下流にも分子線源１１が設置される。分
子線源１１が生成する分子線も複数の化学種よりなる超
音速分子線５と交差するようになっている。この分子線
源１１も、分子線を生成するタイミングが制御できるよ
うになっており、周期的なパルス状の分子線を生成す
る。
【００１２】ここでは、説明上分子線生成のタイミング
を以下のように仮定する。
を以下のように仮定する。
【００１３】時刻ｔ＜０では、超音速分子線５と分子線
源１０が生成する分子線が交差しており、この二つの分
子線の構成する分子間の衝突により、超音速分子線５を
構成する分子は交差点位置よりも下流には到達しない。
源１０が生成する分子線が交差しており、この二つの分
子線の構成する分子間の衝突により、超音速分子線５を
構成する分子は交差点位置よりも下流には到達しない。
【００１４】時刻０＜ｔ＜Δｔ１では、分子線源１０が
生成すると超音速分子線５が分子線源１０が生成する分
子線と交差しないように、分子線を生成するタイミング
を調節している。
生成すると超音速分子線５が分子線源１０が生成する分
子線と交差しないように、分子線を生成するタイミング
を調節している。
【００１５】時刻ｔ＞Δｔ１では、再び超音速分子線５
と分子線源１０が生成する分子線が交差し、この二つの
分子線を構成する分子間の衝突により、超音速分子線５
を構成する分子は交差点位置よりも下流には到達しな
い。
と分子線源１０が生成する分子線が交差し、この二つの
分子線を構成する分子間の衝突により、超音速分子線５
を構成する分子は交差点位置よりも下流には到達しな
い。
【００１６】従って、分子線源１０が分子線を生成する
タイミングを調整し、分子線源１０と超音速分子線５が
衝突する時刻を制御することにより、超音速分子線５が
超音速分子線５と分子線源８の生成する分子線が交差す
る位置よりも下流に到達する時刻を０＜ｔ＜Δｔ１のみ
に限定している。
タイミングを調整し、分子線源１０と超音速分子線５が
衝突する時刻を制御することにより、超音速分子線５が
超音速分子線５と分子線源８の生成する分子線が交差す
る位置よりも下流に到達する時刻を０＜ｔ＜Δｔ１のみ
に限定している。
【００１７】分子線源１１の生成する分子線は、分子線
源１０の生成する分子線が超音速分子線５と交差する位
置よりもＬだけ下流で超音速分子線５と交差する。分子
線源１１の生成する分子線が超音速分子線５と交差する
と、両者を構成する分子間の衝突により、超音速分子線
５を構成する分子は交差点位置よりも下流には到達しな
い。
源１０の生成する分子線が超音速分子線５と交差する位
置よりもＬだけ下流で超音速分子線５と交差する。分子
線源１１の生成する分子線が超音速分子線５と交差する
と、両者を構成する分子間の衝突により、超音速分子線
５を構成する分子は交差点位置よりも下流には到達しな
い。
【００１８】分子線源１１の生成する分子線が超音速分
子線５と交差しない時刻をΔｔ１＋ｔ２＜ｔ＜Δｔ１＋
ｔ２＋Δｔ２のように制御すると、分子線１０の生成す
る分子線と超音速分子線５が交差する位置よりも下流に
到達する超音速分子線５は、その速度ｖが、Ｌ／（Δｔ
１＋ｔ２＋Δｔ２）＜ｖ＜Ｌ／ｔ２の成分に限定され
る。
子線５と交差しない時刻をΔｔ１＋ｔ２＜ｔ＜Δｔ１＋
ｔ２＋Δｔ２のように制御すると、分子線１０の生成す
る分子線と超音速分子線５が交差する位置よりも下流に
到達する超音速分子線５は、その速度ｖが、Ｌ／（Δｔ
１＋ｔ２＋Δｔ２）＜ｖ＜Ｌ／ｔ２の成分に限定され
る。
【００１９】超音速分子線５は、もともと超音速分子線
５を構成する分子が持っていた熱エネルギが、断熱膨張
により断熱膨張により運動エネルギに変換されたもので
ある。容器１の温度をＴ０とすると、超音速分子線５を
構成するある一種類の分子ａの質量をｍａ、この分子の
定圧比熱をＣｐａとすると、この分子は断熱膨張によ
り、速度ｖａ（＝√２ＣｐａＴ０／ｍａ）まで加速され
る。定圧比熱Ｃｐａ，質量ｍａは、分子の種類によって
決定される定数であり、Ｌ／（Δｔ１＋ｔ２＋Δｔ２）
＜ｖａ＜Ｌ／ｔ２ならば、この分子は分子線１０の生成
する分子線と超音速分子線５が交差する位置よりも下流
に到達する。また、別の分子ｂは断熱膨張によってｖｂ
の速度になったとする。
５を構成する分子が持っていた熱エネルギが、断熱膨張
により断熱膨張により運動エネルギに変換されたもので
ある。容器１の温度をＴ０とすると、超音速分子線５を
構成するある一種類の分子ａの質量をｍａ、この分子の
定圧比熱をＣｐａとすると、この分子は断熱膨張によ
り、速度ｖａ（＝√２ＣｐａＴ０／ｍａ）まで加速され
る。定圧比熱Ｃｐａ，質量ｍａは、分子の種類によって
決定される定数であり、Ｌ／（Δｔ１＋ｔ２＋Δｔ２）
＜ｖａ＜Ｌ／ｔ２ならば、この分子は分子線１０の生成
する分子線と超音速分子線５が交差する位置よりも下流
に到達する。また、別の分子ｂは断熱膨張によってｖｂ
の速度になったとする。
【００２０】Ｌ／（Δｔ１＋ｔ２＋Δｔ２）＜ｖｂ＜Ｌ
／ｔ２でないとき、分子ｂは、分子線１１の生成する分
子線と超音速分子線５が交差する位置よりも下流には到
達しない。もし、分子ｂを分子線１０の生成する分子線
と超音速分子線５が交差する位置よりも下流には到達さ
せたいときには、Δｔ１，Δｔ２，ｔ２を制御すればよ
い。
／ｔ２でないとき、分子ｂは、分子線１１の生成する分
子線と超音速分子線５が交差する位置よりも下流には到
達しない。もし、分子ｂを分子線１０の生成する分子線
と超音速分子線５が交差する位置よりも下流には到達さ
せたいときには、Δｔ１，Δｔ２，ｔ２を制御すればよ
い。
【００２１】また、分子線源１０あるいは１１と同様の
分子線源をさらに追加設置し、それらをうまく制御する
ことによって、分子速度をさらに限定することができ
る。
分子線源をさらに追加設置し、それらをうまく制御する
ことによって、分子速度をさらに限定することができ
る。
【００２２】分子線１１の生成する分子線と超音速分子
線５が交差する位置よりも下流には、半導体を形成する
ための基盤１２が設置されており、分子種ａのみによっ
て半導体を製造することが可能となっている。ここで製
造する装置は特定の化学種のみを用いているので、制御
された質の装置を得ることができる。
線５が交差する位置よりも下流には、半導体を形成する
ための基盤１２が設置されており、分子種ａのみによっ
て半導体を製造することが可能となっている。ここで製
造する装置は特定の化学種のみを用いているので、制御
された質の装置を得ることができる。
【００２３】図２に本発明の他の実施例を示す。本発明
では、複数の化学種を含む超音速分子線５の速度を限定
するために、従来の方法にあるような機械的チョッパ６
と図１に示すような分子線源とを併用している。図２で
は分子線源１０が生成する分子線が超音速分子線５と交
差する位置が、チョッパと超音速分子線５が交差する位
置よりも上流に位置しているが、この位置関係は反対に
なってもよい。
では、複数の化学種を含む超音速分子線５の速度を限定
するために、従来の方法にあるような機械的チョッパ６
と図１に示すような分子線源とを併用している。図２で
は分子線源１０が生成する分子線が超音速分子線５と交
差する位置が、チョッパと超音速分子線５が交差する位
置よりも上流に位置しているが、この位置関係は反対に
なってもよい。
【００２４】超音速分子線５を切断するのに用いられる
ガスは、ここでは超音速分子線５と干渉して、化学反応
を起こさないように、不活性の窒素，ヘリウムなどとし
ている。
ガスは、ここでは超音速分子線５と干渉して、化学反応
を起こさないように、不活性の窒素，ヘリウムなどとし
ている。
【００２５】図１，図２において、超音速分子線５の交
差する分子線を形成，制御するためには以下のような装
置を用いている。分子線を形成する方法は、超音速分子
線５を形成する方法と同様であるが、その形成のタイミ
ングを制御するために穴２の開閉が電気的に自由に制御
できるようになっている。また、機械的なチョッパを用
いる方法もある。この場合、超音速分子線５を切断する
ために腐食性のないガスを使えば、腐食の問題はない。
差する分子線を形成，制御するためには以下のような装
置を用いている。分子線を形成する方法は、超音速分子
線５を形成する方法と同様であるが、その形成のタイミ
ングを制御するために穴２の開閉が電気的に自由に制御
できるようになっている。また、機械的なチョッパを用
いる方法もある。この場合、超音速分子線５を切断する
ために腐食性のないガスを使えば、腐食の問題はない。
【００２６】
【発明の効果】本発明によれば、機械的駆動の部分を減
らすことができるので、装置寿命が長くなり、ベーキン
グも容易となる。また、装置自体が複数の化学種からな
る分子線にさらされることがないので、複数の化学種か
らなる分子線が腐食性のある化学種を含んでいても、腐
食の心配がない。
らすことができるので、装置寿命が長くなり、ベーキン
グも容易となる。また、装置自体が複数の化学種からな
る分子線にさらされることがないので、複数の化学種か
らなる分子線が腐食性のある化学種を含んでいても、腐
食の心配がない。
【００２７】また、腐食の心配がなく、機械的寿命が長
いので、装置を維持するのが容易である。
いので、装置を維持するのが容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の断面図。
【図２】本発明の他の実施例の断面図。
【図３】従来の化学種分離法の原理図である。
【符号の説明】 １…容器、２…穴、３……真空容器、４…隙間、５…超
音速分子線、６…チョッパ、７…モータ、８…別のチョ
ッパ、９…モータ、１０…分子線源、１１…分子線源、
１２…半導体製造基盤。
音速分子線、６…チョッパ、７…モータ、８…別のチョ
ッパ、９…モータ、１０…分子線源、１１…分子線源、
１２…半導体製造基盤。
Claims (1)
- 【請求項１】複数の化学種からなる物質からある特定の
化学種を分離する方法において、上記複数の化学種から
なる物質が気体でない場合には気体にし、上記気体によ
り分子線を形成し、上記分子線と交差するような他の分
子線が形成でき、上記分子線の形成のタイミングが制御
できる分子線源を複数個設け、上記分子線の形成のタイ
ミングを制御することにより、上記複数の化学種からな
る分子線より特定の化学種を抽出することを特徴とする
化学種抽出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15779592A JPH06315A (ja) | 1992-06-17 | 1992-06-17 | 化学種分離方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15779592A JPH06315A (ja) | 1992-06-17 | 1992-06-17 | 化学種分離方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06315A true JPH06315A (ja) | 1994-01-11 |
Family
ID=15657455
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15779592A Pending JPH06315A (ja) | 1992-06-17 | 1992-06-17 | 化学種分離方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06315A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1325178C (zh) * | 2002-09-24 | 2007-07-11 | 无锡市东方环境工程设计研究所有限公司 | 电炉除尘内外排混合短流程工艺 |
-
1992
- 1992-06-17 JP JP15779592A patent/JPH06315A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1325178C (zh) * | 2002-09-24 | 2007-07-11 | 无锡市东方环境工程设计研究所有限公司 | 电炉除尘内外排混合短流程工艺 |
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