JPH08361Y2 - カーボン蒸着装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カーボン棒の蒸着状態
を自動検出するカーボン蒸着装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】走査型電子顕微鏡などを用いて試料を観
察しようとすると、この試料が電子によってチャージ
し、解像度が低下して微細構造が見えなくなったりして
しまうため、通常、カーボンを当該試料の表面に薄く蒸
着し、導電性を持たせている。試料にカーボン蒸着する
装置としてカーボン蒸着装置がある。このカーボン蒸着
装置を用い、図３に示すように、先端が平坦（あるいは
斜めにカット）した部分と、先端を細く削った部分とを
バネで適度の接触圧になるように押した状態で、スイッ
チＳ１を短時間の間、閉（例えば１秒以下）にしてこれ
らの間に大電流を流してこの部分に集中させ、爆発的な
アーク状に加熱してカーボンを昇華させて近傍に配置し
た試料上にカーボン蒸着し、次に休止期間（例えば数
秒）をおくことを繰り返し（例えば９回）、行うように
している。この際、カーボン棒の接触具合を使用者が目
で適切に接触し、カーボン蒸着が行われているか否かを
経験的に判断するようにしていた。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】先端が平坦なカーボン
棒と、先端を細く削ったカーボン棒とをバネで適度な接
触力を持つように押圧した状態で、従来の一定の電流を
スライダックで調整して連続的に流してカーボン蒸着す
る場合は、試料にカーボン蒸着する毎に、カーボン棒の
セッティングをその都度、行っていたので、カーボン棒
の接触具合を自動検出する必要がなかった。しかし、本
考案者らが提案した、上述したように、短時間（例えば
１秒以下）の間、大電流をカーボン棒の接触部分に流
し、次に休止期間（例えば数秒）をおくことを複数回
（例えば９回位）繰り返し、カーボン蒸着するいわゆる
かん欠蒸着法を用いた場合、実際に使用すると、図３の
ように、カーボン棒の一方の先端が平坦、他方の先端を
細く長く削った状態にして適度な接触圧で接触させる
と、このままの状態で多数回（例えば数十回）も繰り返
して試料にカーボン蒸着可能なことが判明した。これ
は、短時間に極めて大電流を流すため、接触部分の細い
部分が瞬間的に蒸発して再度、カーボン蒸着可能な状態
になると考察される。このため、多数の試料に繰り返し
カーボン蒸着を繰り返すと、カーボン棒の細い先端の部
分などが徐々に消耗し、ついには接触しなくなってカー
ボン蒸着不能となったり、あるいは細い部分がなくなっ
たりして時として図２の右下のに示すように、太い部
分が相互に異常接触してしまい、カーボン蒸着できない
事態に至ることがある。このようにカーボン棒がカーボ
ン蒸着に適しない状態になることを、使用者はいつも注
意深くカーボン棒の先端を監視していなければならない
と共に、カーボン蒸着中は極めて強い光が発光している
ので監視すること自体がむずかしいという問題があっ
た。

【０００４】本考案は、カーボン棒が消耗して接触しな
くなったり、太い部分が異常接触してしまったりするこ
とを自動検出し、使用者に知らせることを目的としてい
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】図１および図２を参照し
て課題を解決するための手段を説明する。図１および図
２において、電流検出部２は、カーボン棒１とこれに接
触するカーボン棒１との間に流れる電流を検出するもの
である。零電流検出器３は、電流検出部２によって検出
された電流が零になったことを検出するものである。

【０００６】過電流検出器４は、電流検出部２によって
検出された電流が所定閾値を越えたことを検出するもの
である。

【０００７】

【作用】本考案は、図１に示すように、カーボン蒸着時
にカーボン棒１の間に電流を流した場合に、電流検出部
２が検出した電流について、零電流検出器３が零電流と
検出したときに、カーボン棒１の未接触を警報するよう
にしている。また、図２に示すように、カーボン蒸着時
にカーボン棒１の間に電流を流した場合に、電流検出器
２が検出した電流について、過電流検出器４が所定電流
値以上の過電流を検出したときに、カーボン棒１の異常
接触を警報するようにしている。

【０００８】従って、カーボン棒１が消耗して接触しな
くなったり、太い部分が異常接触したりしたときに、カ
ーボン棒１の未接触や異常接触の旨の警報を自動的に表
示などできる。

【０００９】

【実施例】次に、図１を用いて本考案の実施例の構成お
よび動作を詳細に説明する。図１において、カーボン棒
１は、通電加熱して試料にカーボン蒸着するための棒で
ある。このカーボン棒１は、図示のように、先端を平坦
に（あるいは斜めにカット）したり、先端を細く削った
りし、これを相互にバネの力で適度の接触圧となるよう
に調整されている。そして、図示ように平坦な先端と、
細い先端とを相互に押圧してこの間に短時間（例えば１
秒以下）のパルス状の大電流を流し、次に、休止期間
（例えば数秒）をおくことを繰り返し、かん欠的な爆発
的なアーク状でカーボンを昇華させ、近傍に配置した試
料上にカーボン蒸着する。

【００１０】電流検出部２は、カーボン棒１の間に流れ
る電流を検出するものであって、電流検出用のトランス
２−１でカーボン棒１に流れる電流を交流電圧として検
出し、この検出した交流電圧を電流検出回路２−２でそ
の実効成分に対応する直流電圧ｅ０に変換するものであ
る。零電流検出器３は、電流検出部２によってカーボン
棒１に流れた電流に対応する電圧が零のときにオンとな
って、零電流を検出するものである。この零電流の検出
に対応して、ここではＢＺ（ブザー、又はランプなど）
や、更に音声発生装置を駆動し、カーボン蒸着装置の使
用者にその旨（ここではカーボン棒が未接触の旨）を知
らせるようにしている。

【００１１】電源６は、カーボン棒１にパルス状の大電
流を短時間（例えば１秒以下）を供給する電源である。
ここでは、簡単のために降圧トランスなどを省略して模
式的に表わす。スイッチＳは、電源６からパルス状の大
電流を短時間（例えば１秒以下）の間、カーボン棒１に
流したり、休止期間（例えば数秒）の間、電源６からの
電流の供給を停止したりするものである。

【００１２】次に、図１の構成の動作を説明する。 （１） スイッチＳを閉にして、電源６からパルス状の
大電流Ｉをカーボン棒１の接触部分に流す。このとき、
併せてＢＺの回路を閉にし、カーボン棒１に流れる電流
を、電流検出部２を構成するトランス２−１で交流電圧
として検出して電流検出回路２−２で直流電圧ｅ０に変
換し、ここではＨレベルであるので、零電流検出器３を
構成するトランジスタＴＲ１がオフとなり、ＢＺ（ブザ
ー又はランプなど）を駆動しない。

【００１３】（２） このスイッチＳを閉にした状態の
とき、カーボン棒１の細い先端の部分が消耗し、未接触
となると、電流検出回路２−２から出力される直流電圧
ｅ０が零となるので、トランジスタＴＲ１がオンとな
り、ＢＺ（ブザー又はランプなど）を駆動し、カーボン
棒１が未接触である旨の警報を発する。 （３） また、カーボン棒に電流を供給しない休止期間
（例えば数秒）の間は、スイッチＳが開になるが、この
ときに併せてＢＺの回路も開になるため、ブザーやラン
プなどを駆動することはない。

【００１４】以上のように、カーボン棒１にパルス状の
大電流を短時間（例えば１秒以下）流するようにスイッ
チＳを閉にしたときに、カーボン棒１に電流が流れない
ときに、トランジスタＴＲ１がオンとなり、ブザーやラ
ンプなどを駆動し、カーボン棒１が未接触である旨の警
報を発することが可能となる。これにより、使用者は、
一度、カーボン棒１をセッティングした後、この警報が
発せられるまで、カーボン棒１の未接触を監視すること
なく、多数の試料のカーボン蒸着を繰り返し、確実に行
うことができる。

【００１５】図２は、本考案の他の実施例構成図を示
す。これは、図１の構成に加え、過電流検出器４を新た
に設け、カーボン棒１が相互に異常接触した場合（図中
の右下の異常接触状態を参照）、その旨の警報を発す
るようにした構成例である。図２において、過電流検出
器４は、カーボン棒１に過電流が流れたことを検出し、
警報２（カーボン棒１の異常検出）を発するものであ
る。

【００１６】通電タイミング回路７は、図示信号波形に
示すように、短時間（例えば１秒以下）の間、オンの信
号、次に、休止期間（例えば数秒）の間、オフの通電タ
イミング信号を繰り返し、予め設定した所定カーボン膜
厚となる指定した回数（例えば９回）となるまで、発生
するものである。この通電タイミング信号に同期して、
スイッチＳ１を閉／開に切り替える。以下動作を説明す
る。

【００１７】（１） 通電タイミング回路７がＯＮの通
電タイミング信号を出力し、スイッチＳ１を閉にする
（こときにスイッチＳ２は閉である）。これにより、電
源６からパルス状の大電流Ｉをカーボン棒１の接触部分
に流す。 （２） （１）の状態のとき（スイッチＳ１が閉の状態
のとき）、カーボン棒１の細い先端の部分が消耗し、未
接触となると、電流検出回路２−２から出力される直流
電圧ｅ０が零となるので、零電流検出器３が警報（右
下に示すようにカーボン棒が消耗して未接触となった
旨）を出力し、ブザーを鳴らしたり、ランプを点灯した
り、音声で未接触の旨を知らせたりする。

【００１８】（３） （１）の状態のとき、カーボン棒
１の太い状態のまま異常接触すると、電流検出回路２−
２から出力される直流電圧ｅ０がＨレベルとなるので、
過電流検出器４が警報（右下に示すようにカーボン棒
が異常接触した旨）を出力する。この際、併せてスイッ
チＳ２を開にし、電源からカーボン棒１に流れる過電流
を遮断する。

【００１９】（４） 次に、通電タイミング回路７がＯ
ＦＦの通電タイミング信号を出力し、スイッチＳ１を開
にする。これにより、電源６からカーボン棒１に流れる
電流がＯＦＦとなる。以上のスイッチＳ１の閉、開を繰
り返し所定回数を行う。以上のように、カーボン棒１に
パルス状の大電流を短時間（例えば１秒以下）流するよ
うにスイッチＳ１を閉にしたときに、カーボン棒１に電
流が流れないときに零電流検出器３が警報（カーボン
棒１が消耗状態の旨）を出力し、カーボン棒１が異常接
触したとき過電流検出器４が警報（カーボン棒１が異
常接触した旨）を出力すると共に電源を遮断する。これ
により、使用者は、一度、カーボン棒１をセッティング
した後、この警報が発せられるまで、カーボン棒１の未
接触や異常接触を監視することなく、多数の試料のカー
ボン蒸着を繰り返し、確実に行うことができる。

【００２０】

【考案の効果】以上説明したように、本考案によれば、
カーボン棒１が消耗して接触しなくなったり、太い部分
が異常接触したりしたときに、カーボン棒１の未接触や
異常接触の旨の警報を発する構成を採用しているため、
カーボン蒸着装置の使用者はカーボン棒をセッティング
した後、カーボン棒の状態を意識することなく、繰り返
し試料にカーボン蒸着を安心、かつ確実に行うことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の１実施例構成図である。

【図２】本考案の他の実施例構成図である。

【図３】従来技術の説明図である。

【符号の説明】

１：カーボン棒 ２：電流検出部 ２−１：トランス ２−２：電流検出回路 ３：零電流検出器 ４：過電流検出器 ６：電源 ７：通電タイミング回路 １１：試料 Ｓ１、Ｓ２：スイッチ

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】カーボン棒とカーボン棒との間に短時間の
   間、大電流を供給し、次に休止期間を置くことを繰り返
   してカーボン蒸着を行うカーボン蒸着装置において、 カーボン棒（１）とこれに接触するカーボン棒（１）と
   の間に流れる電流を検出する電流検出部（２）と、 この電流検出部（２）によって上記大電流が供給された
   短時間の間で検出された電流が零になったことを検出す
   る零電流検出器（３）と、 この零電流検出器（３）が零電流を検出したときに、カ
   ーボン棒の未接触を警報する手段とを備えたことを特徴
   とするカーボン蒸着装置。
2. 【請求項２】上記電流検出部（２）によって上記大電流
   が供給された短時間の間で検出された電流が所定電流値
   以上になったことを検出する過電流検出器（４）と、 この過電流検出器（４）が所定電流値以上の過電流を検
   出したときに、カーボン棒の異常接触を警報する手段と
   を備えたことを特徴とする請求項１記載のカーボン蒸着
   装置。