JPH0775689B2 - 熱プラズマジェット発生装置 - Google Patents
熱プラズマジェット発生装置Info
- Publication number
- JPH0775689B2 JPH0775689B2 JP62245853A JP24585387A JPH0775689B2 JP H0775689 B2 JPH0775689 B2 JP H0775689B2 JP 62245853 A JP62245853 A JP 62245853A JP 24585387 A JP24585387 A JP 24585387A JP H0775689 B2 JPH0775689 B2 JP H0775689B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nozzle
- thermal plasma
- plasma jet
- jet generator
- gas
- Prior art date
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 本発明は、熱プラズマを発生してジェットとして噴出さ
せる熱プラズマジェット発生装置に関し、 広い面積の化学気相成長膜もしくはプラズマ溶射膜の形
成に利用できる熱プラズマジェット発生装置を提供する
ことを目的とし、 放電ガス導管、原料ガスもしくは固体粒子を搬送せるガ
スの導管および直流導線を備え、かつ熱プラズマジェッ
ト噴出用ノズルを開口する包囲体からなる熱プラズマジ
ェット発生装置であって、複数のノズルを開口し、各ノ
ズルの内壁がそれぞれ同一極性の電極を形成し、各ノズ
ルの内壁に対向して、他の極性を有する複数の電極が包
囲体の内部に位置するように構成する。
せる熱プラズマジェット発生装置に関し、 広い面積の化学気相成長膜もしくはプラズマ溶射膜の形
成に利用できる熱プラズマジェット発生装置を提供する
ことを目的とし、 放電ガス導管、原料ガスもしくは固体粒子を搬送せるガ
スの導管および直流導線を備え、かつ熱プラズマジェッ
ト噴出用ノズルを開口する包囲体からなる熱プラズマジ
ェット発生装置であって、複数のノズルを開口し、各ノ
ズルの内壁がそれぞれ同一極性の電極を形成し、各ノズ
ルの内壁に対向して、他の極性を有する複数の電極が包
囲体の内部に位置するように構成する。
本発明は熱プラズマを発生して、ジェットとして噴出さ
せる熱プラズマジェット発生装置に関する。熱プラズマ
発生装置は高温の熱プラズマを噴出するので、これを急
冷して、化学気相成長させる反応に使用したり、もしく
はプラズマ溶射膜を形成するのに使用することができ
る。
せる熱プラズマジェット発生装置に関する。熱プラズマ
発生装置は高温の熱プラズマを噴出するので、これを急
冷して、化学気相成長させる反応に使用したり、もしく
はプラズマ溶射膜を形成するのに使用することができ
る。
このような熱プラズマジェット発生装置は、プラズマジ
ェットを直径約１〜2mmのノズルから約５〜10mm距てた
水冷された基板に向けて噴射させるので、ノズルの方向
を振ったとしても、特に化学気相成長膜を形成できる面
積は25mm2程度である。
ェットを直径約１〜2mmのノズルから約５〜10mm距てた
水冷された基板に向けて噴射させるので、ノズルの方向
を振ったとしても、特に化学気相成長膜を形成できる面
積は25mm2程度である。
本発明は均一な厚みで広い面積に化学気相成長膜もしく
はプラズマ溶射膜を形成できる熱プラズマジェット発生
装置を提供することを目的とする。
はプラズマ溶射膜を形成できる熱プラズマジェット発生
装置を提供することを目的とする。
上記問題点は、放電ガス導管、原料ガスもしくは固体粒
子を搬送せるガスの導管および直流導線を備え、かつ熱
プラズマジェット噴射用ノズルを開口する包囲体からな
る熱プラズマジェット発生装置であって、複数のノズル
を開口し、各ノズルの内壁がそれぞれ同一極性の電極を
形成し、各ノズルの内壁に対向して、他の極性を有する
複数の電極が包囲体の内部に位置することを特徴とする
熱プラズマジェット発生装置によって解決することがで
きる。
子を搬送せるガスの導管および直流導線を備え、かつ熱
プラズマジェット噴射用ノズルを開口する包囲体からな
る熱プラズマジェット発生装置であって、複数のノズル
を開口し、各ノズルの内壁がそれぞれ同一極性の電極を
形成し、各ノズルの内壁に対向して、他の極性を有する
複数の電極が包囲体の内部に位置することを特徴とする
熱プラズマジェット発生装置によって解決することがで
きる。
熱プラズマジェット発生装置は、第１図に示すように、
陽極１を形成する包囲体と、その内部に絶縁体等を介し
支持される陰極２があり、放電ガス導管３が包囲体内に
開口し、原料ガスもしくは固体粒子を搬送せるガスの導
管４が、電極１に明けた複数のノズル６の内部に開口す
る。第２図に示す４個のノズル６は、口径を2mm、もっ
とも近いノズル中心間の間隔を5mmとした。電極には導
線５から直流電圧を印加して、電極間に放電アーク７を
連続して発生させ、放電ガスおよび原料ガスを活性化し
て、高温の熱プラズマジェット８とする。
陽極１を形成する包囲体と、その内部に絶縁体等を介し
支持される陰極２があり、放電ガス導管３が包囲体内に
開口し、原料ガスもしくは固体粒子を搬送せるガスの導
管４が、電極１に明けた複数のノズル６の内部に開口す
る。第２図に示す４個のノズル６は、口径を2mm、もっ
とも近いノズル中心間の間隔を5mmとした。電極には導
線５から直流電圧を印加して、電極間に放電アーク７を
連続して発生させ、放電ガスおよび原料ガスを活性化し
て、高温の熱プラズマジェット８とする。
なお、原料ガスもしくは固体粒子を搬送せるガスの供給
管４は第３図に示すようにノズル６の外方に開口して、
熱プラズマジェットに吹き込みこともできる。
管４は第３図に示すようにノズル６の外方に開口して、
熱プラズマジェットに吹き込みこともできる。
次に、本発明の熱プラズマジェット発生装置の使用方法
を例示するために、第４図に示すように、この熱プラズ
マ発生装置を減圧チャンバ12内に設置した。このチャン
バ12にはノズル６に対向して10cm距たった基板10を支持
する水冷基板ホルダ11を備えている。ガス供給管３から
水素を1000SCCMの流量で供給し、原料ガス供給管４から
メタンを100SCCMの流量でノズル６の内部に供給した。
電極間に2KWの直流電力を印加し、アーク放電によって
発生する熱プラズマジェット８を１時間継続して、基板
上に衝突させて急冷し、膜厚約80μｍ、面積約4cm2のダ
イヤモンド膜を形成することができた。この膜の面積
は、単一のノズルを使用する場合の16倍を達成すること
ができた。
を例示するために、第４図に示すように、この熱プラズ
マ発生装置を減圧チャンバ12内に設置した。このチャン
バ12にはノズル６に対向して10cm距たった基板10を支持
する水冷基板ホルダ11を備えている。ガス供給管３から
水素を1000SCCMの流量で供給し、原料ガス供給管４から
メタンを100SCCMの流量でノズル６の内部に供給した。
電極間に2KWの直流電力を印加し、アーク放電によって
発生する熱プラズマジェット８を１時間継続して、基板
上に衝突させて急冷し、膜厚約80μｍ、面積約4cm2のダ
イヤモンド膜を形成することができた。この膜の面積
は、単一のノズルを使用する場合の16倍を達成すること
ができた。
上記実施例では、熱プラズマジェットを用い、ダイヤモ
ンドを化学気相成長する例を上げたが、原料ガスまたは
液体もしくは固体微粒子を搬送せるガスの導管より、無
機材料もしくは金属材料よりなる粉末をアルゴン（Ar）
等のガスで搬送させてノズル６の内部に供給し、熱プラ
ズマジェットにより、無機材料もしくは金属材料を溶融
し、基板上にプラズマ溶射膜を形成することが出来る。
ンドを化学気相成長する例を上げたが、原料ガスまたは
液体もしくは固体微粒子を搬送せるガスの導管より、無
機材料もしくは金属材料よりなる粉末をアルゴン（Ar）
等のガスで搬送させてノズル６の内部に供給し、熱プラ
ズマジェットにより、無機材料もしくは金属材料を溶融
し、基板上にプラズマ溶射膜を形成することが出来る。
なお、第３図のように、ノズル６の外方に開口する原料
ガス、または液体もしくは固体微粒子を搬送せるガスの
供給管４より、無機材料もしくは金属材料の粉末微粒子
をArガス等に搬送させて、熱プラズマジェットに吹き込
んでも良い。金属材料としては高融点金属、超合金、サ
ーメット等を用いることが出来る。また無機材料として
はＹ−Ba−Cu−Ｏ系の超伝導材料、セラミックス、黒
鉛、ガラス等を用いることが可能である。無機材料粉末
として、例えばＹ−Ba−Cu−Ｏ系超伝導セラミックスの
粉末（粒径数十〜百μｍ程度）をガス供給管より供給
し、基板上に厚さ約100μｍ程度、面積約4cm2のプラズ
マ溶射膜を形成した。このプラズマ溶射膜は絶対温度8
8.5Kで、電気抵抗がゼロとなり液体窒素温度で超伝導を
呈した。
ガス、または液体もしくは固体微粒子を搬送せるガスの
供給管４より、無機材料もしくは金属材料の粉末微粒子
をArガス等に搬送させて、熱プラズマジェットに吹き込
んでも良い。金属材料としては高融点金属、超合金、サ
ーメット等を用いることが出来る。また無機材料として
はＹ−Ba−Cu−Ｏ系の超伝導材料、セラミックス、黒
鉛、ガラス等を用いることが可能である。無機材料粉末
として、例えばＹ−Ba−Cu−Ｏ系超伝導セラミックスの
粉末（粒径数十〜百μｍ程度）をガス供給管より供給
し、基板上に厚さ約100μｍ程度、面積約4cm2のプラズ
マ溶射膜を形成した。このプラズマ溶射膜は絶対温度8
8.5Kで、電気抵抗がゼロとなり液体窒素温度で超伝導を
呈した。
本発明の熱プラズマジェット発生装置によれば、直流プ
ラズマジェット化学気相成長法もしくはプラズマ溶射法
に使用して、高速で成膜が可能であり、かつ成膜面積を
大幅に増大することができ、コストおよび生産性の向上
が達成できる。
ラズマジェット化学気相成長法もしくはプラズマ溶射法
に使用して、高速で成膜が可能であり、かつ成膜面積を
大幅に増大することができ、コストおよび生産性の向上
が達成できる。
第１図は本発明の熱プラズマジェット発生装置の断面図
であり、 第２図は本発明の熱プラズマジェット発生装置の底面図
であり、 第３図は本発明の他の熱プラズマジェット発生装置の断
面図であり、 第４図は本発明の熱プラズマジェット発生装置を利用す
る気相合成装置の説明図である。 １……陽極を形成する包囲体、 ２……陰極、３……放電ガス導管、 ４……原料ガス導管、５……直流導線、 ６……ノズル、７……放電アーク、 ８……熱プラズマジェット、 ９……化学気相成長膜、10……基板、 11……水冷基板ホルダ、12……減圧チャンバ。
であり、 第２図は本発明の熱プラズマジェット発生装置の底面図
であり、 第３図は本発明の他の熱プラズマジェット発生装置の断
面図であり、 第４図は本発明の熱プラズマジェット発生装置を利用す
る気相合成装置の説明図である。 １……陽極を形成する包囲体、 ２……陰極、３……放電ガス導管、 ４……原料ガス導管、５……直流導線、 ６……ノズル、７……放電アーク、 ８……熱プラズマジェット、 ９……化学気相成長膜、10……基板、 11……水冷基板ホルダ、12……減圧チャンバ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭47−34132（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−76568（ＪＰ，Ａ) 実開 昭47−22213（ＪＰ，Ｕ)
Claims (4)
- 【請求項１】放電ガス導管、原料ガスもしくは固体粒子
を搬送せるガスの導管および直流導線を備え、かつ熱プ
ラズマジェット噴出用ノズルを開口する包囲体からなる
熱プラズマジェット発生装置であって、 複数のノズルを開口し、 各ノズルの内壁がそれぞれ同一の極性の電極を形成し、
各ノズルの内壁に対向して、他の極性を有する複数の電
極が包囲体の内部に位置する ことを特徴とする熱プラズマジェット発生装置。 - 【請求項２】原料ガス導管がノズルの内部に開口する、
特許請求の範囲第１項記載の装置。 - 【請求項３】原料ガス導管がノズルの外方に開口する、
特許請求の範囲第１項記載の装置。 - 【請求項４】電極が炭素電極または希土類元素酸化物を
含むタングステン電極である、特許請求の範囲第１〜３
項のいずれかに記載の装置。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62245853A JPH0775689B2 (ja) | 1987-10-01 | 1987-10-01 | 熱プラズマジェット発生装置 |
| EP88302836A EP0286306B1 (en) | 1987-04-03 | 1988-03-30 | Method and apparatus for vapor deposition of diamond |
| DE88302836T DE3884653T2 (de) | 1987-04-03 | 1988-03-30 | Verfahren und Vorrichtung zur Gasphasenabscheidung von Diamant. |
| SU884355493A RU2032765C1 (ru) | 1987-04-03 | 1988-04-01 | Способ нанесения алмазного покрытия из паровой фазы и устройство для его осуществления |
| KR1019880003737A KR910006784B1 (ko) | 1987-04-03 | 1988-04-02 | 다이어몬드 증착장치와 방법 |
| US07/177,504 US5368897A (en) | 1987-04-03 | 1988-04-04 | Method for arc discharge plasma vapor deposition of diamond |
| US07/905,226 US5403399A (en) | 1987-04-03 | 1992-06-29 | Method and apparatus for vapor deposition of diamond |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62245853A JPH0775689B2 (ja) | 1987-10-01 | 1987-10-01 | 熱プラズマジェット発生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6490053A JPS6490053A (en) | 1989-04-05 |
| JPH0775689B2 true JPH0775689B2 (ja) | 1995-08-16 |
Family
ID=17139815
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62245853A Expired - Lifetime JPH0775689B2 (ja) | 1987-04-03 | 1987-10-01 | 熱プラズマジェット発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0775689B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6110544A (en) * | 1997-06-26 | 2000-08-29 | General Electric Company | Protective coating by high rate arc plasma deposition |
| US6426125B1 (en) * | 1999-03-17 | 2002-07-30 | General Electric Company | Multilayer article and method of making by ARC plasma deposition |
| CA2830431C (en) * | 2011-07-12 | 2018-01-02 | Shinwa Industry Co., Ltd. | Axial feed plasma spraying device |
| JP5823338B2 (ja) * | 2012-04-10 | 2015-11-25 | 小島プレス工業株式会社 | プラズマｃｖｄ装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5123609Y2 (ja) * | 1971-04-09 | 1976-06-17 | ||
| JPS5976568A (ja) * | 1982-09-09 | 1984-05-01 | エンゲルハ−ド・コ−ポレ−シヨン | 高処理量、高い均一性の電界放出装置 |
-
1987
- 1987-10-01 JP JP62245853A patent/JPH0775689B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6490053A (en) | 1989-04-05 |
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