JPS596178B2 - ア−クイメ−ジ炉を用いた加熱後目的物急冷方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 最近の飛躍しつゝある技術革新の過程においては非晶質
の無機物質即ち非晶質の金属、合金、非金属無機物質、
或は此等の非晶質の複合材料の出現に負うところが大で
ある。

而して此等の非晶質材料即ちアモルファスの進歩は専ら
その製造の段階における加熱と急冷の技術の発展による
ものである。しかるに此の分野における従来技術は大別
して３種類存在した。即ち（至）目的物をルツボに入れ
プラズマアークにより加熱することとドラムの内壁を利
用した遠心急冷法又はガス銃又はピストンアンビル又は
１〜２個のロールの外面等による急冷法を組み合わせた
方法、（４目的物をルツボに入れたもののハロゲンラン
プによる加熱と前記（イ）の方法中の急冷方法を組み合
わせた方法、←→高周波誘導加熱と前記０）、（口）に
おける急冷方法とを組み合わせた方法等があつた。しか
しらがら（イ）の方法はその加熱の手段としてのプラズ
マアークは不安定なので電極に炭素を加えるが、そのた
めにアークから発生した微粒の塵埃が反射鏡に付着する
ので光熱線の反射率が悪くなりイメージが高温を保持し
難いことに加えて高温でルツボと反応するような目的物
には使用できない。

その上従来のルツボのノズルからの目的溶融物の排出は
それ程高速には行われ得ず、また加熱湯所と冷却場所が
或程度離れざるを得ないから、種々の物質を非晶質とす
るためにはその冷却運度は不充分である等々多くの欠点
を有していた。また仲）の方法ではハロゲンランプによ
る加熱は安定しているのであるがハロゲン中の発光は比
較的低温なのでイメージも比較的高温にはなりにくく約
１８００℃止りであるからＡｌ２Ｏ３或は３Ａ１２０３
・２ＳｉＯ２等の高融点の物質については溶融すること
ができない。またその他イ）の方法と同様の多くの欠点
を有する。また←→の方法では安定した高温は得られる
が、導電性のない目的物については必ず目的物を入れる
容器或はルツボを必要とするので、ルツボと反応するよ
うな目的物には使用できない。

またルツボを使用するため加熱湯所と冷却場所が離れて
いるので冷却速度はあまり上らない等々の諸欠点があつ
た。従つて従来の方法ではルツボを使用するため目的物
との反応を防止し得ない場合が多くまた一般に１，８０
０゜Ｃ以上の高融点物質からアモルフアスを製造するこ
とはできなかつた。本発明者等は従来技術では得ること
のできなかつた此等高融点物質の非晶質材料を製造する
ことを目的として種々研究を重ねた結果、従来の方法に
よつてはなし得なかつた高融点物質を含む目的物の加熱
溶融と超急冷方法との組み合わせにより本発明を完成し
たものである。

即ち希ガスランプ、例えばキセノンランプを横置した受
光鏡の第一焦点に備れ第二焦点の外側に平面反射鏡を約
４５焦上方に向けて設けその真上に下向きに放射鏡を設
けたアークイメージ炉を用い、該放射鏡の結像位置に、
下部に目的物を載荷した水冷銅基盤を嵌着し、上部に縦
方向の運動が自由なピストンで貫通する上蓋を嵌着した
耐熱カラス管を配置し、該目的物にイメージ炉の光熱線
を集中照射して溶融した後、加熱を止めると同時にピス
トンを落下させその先端を目的物に衝突させ水冷銅基盤
上で薄片化して急冷する方法である。

而して該耐熱ガラス管の下部に嵌着した水冷銅基盤は上
面を半径大なる球内面の一部の形状に構成し冷水管と高
圧ガス管を接続する。また上部に嵌着する上蓋の中央部
はピストンリングを設けてその中をピストンが気密にか
つ円滑に上下動し得る構造とし、更にその上方のこの機
器のフレームに固着させて、ピストンを左右前後に把持
し、上下方向はばね及び又は電磁力により運動を与える
機構を設ける。これは通常の往復運動をさせる機構でよ
く本発明方法では例えば放射鏡の上方、機器全体のフレ
ームの上にピストンの上方延長部の把持機構を設け、電
磁開閉器を開にしてあるときはばねでピストンを吊上げ
ておき閉にしたときはばねよりも強い力の電磁石が働い
て連続的にピストンに上下動を与え得るものでもよい。
またピストンの先端には下部の水冷銅基盤の上面の曲率
と同じか或は好ましくは僅かに大なる曲率（即ち曲率半
径は目的物薄片の厚さだけ小）を与えた銅の衝撃子を嵌
着する。

更に好ましくはピストンの内部を介して衝撃子を水冷す
ることである．尤も衝撃子の材質は銅に代えてアルミニ
ウム、ヂユラルミン或はステンレス鋼等熱伝導率が大で
或程度の硬さを有するものでもよい。而して水冷銅基盤
上に目的物を配置した後、目的物の性質に応じその高温
時における蒸発や酸化を防ぐため、圧力は目的物の性質
で異るが、耐熱ガラス管内に不活性ガス等を導入する。

また耐熱ガラス管と水冷銅基盤或は上蓋はパツキンを用
いてねじ締め或はポルト締めの構造とする。次に目的物
の位置についてＸＹＺ軸方向位置調整装置を設けておき
、目的物の位置がイメージの位置よりや＼低目になるよ
うに耐熱ガラス管を配置し、更に該ＸＹＺ軸方向位置調
整装置を用いてダイヤルで微調整し目的物をイメージの
位置に合致させる。

かくして放射鏡より目的物に光熱線を集中照射すれば、
希ガスランプを熱源としイメージが耐熱ガラス管内に生
ずるため２０００〜３５００℃という非常な高温を発生
し従来は処理困難であつた高融点の目的物をも溶融しう
るに到る。而して目的物は液状となれば表面張力で略球
形となり凹状銅基盤の中央に位置するようになる。

そこで加熱を止めると同時にピストンの電磁石を閉にし
ピストンを作動させれば、ピストンの衝撃子の先端面の
曲率が前述のように水冷銅基盤と同一か僅かにそれより
大にしてあるため、液状の目的物は両者の中間にはさま
れて薄片の形状となり、そうなることによつて両者と接
する面積が大となるので超急冷されるに到る。従つて従
来技術に対する本発明の特徴としては目的物を直接加熱
することで、導電性のない物質に対してもルツボを必要
としないためルツボによる汚染がないことと、目的物が
高温溶融の状態から瞬時にして薄片化し間接水冷される
ので、冷却速度は従来技術水準を遥かに超え１０６〜１
０７０ＫＡｅｃにも達することである。以上のようにし
て、本発明方法によればアークイメージ炉を用いて加熱
後目的物をピストンの先端の衝撃子により瞬時に薄片化
し水冷銅基盤により超急冷することができ、それによつ
てアモルフアスを確実に製造することができる。

実施例 図面は本発明方法の一例としての実施に用いるアークイ
メージ炉の一部断面説明図である。

図においてキセノンランプ１から出た光熱線は受光鏡２
により反射され、次に平面反射鏡３により凡そ上方に反
射され、更に反射鏡Ａによつてその結像位置５に集光す
る。矢印の線は光熱線の放射の方向を示す。耐熱ガラス
管６の中には予じめ、その下部にパツキン７を用いねじ
で気密に嵌着した水冷銅基盤８の上面付近に目的物９を
配置した。

本実施例では目的物にはリチウムタンタレート（ＬｉＴ
ａＯ３）を選んだ。また該耐熱ガラス管６の上部に嵌着
した蓋１０の中央部をピストン１１により貫通せしめ、
該ピストンの先端には衝撃子を嵌着し、他端は垂直上方
においてこの機器全体のケース１２に固着した支持具１
３により垂直に把持させ、その上方先端にばねと電磁石
による該ピストンの上下動装置１４を具備したものを使
用した。１５はその電線でキセノンランプ１の電源を開
としたとき、連動して短時間断続的に閉となる様に結線
した。

また耐熱ガラス管６の上蓋とピストンの間にはＯリング
１６を用いて耐熱ガラス管６内の気密を保持せしめた。
更に該耐熱ガラス管６は台車１７に載荷し更にレール１
８土に載荷しだ。該レールはダイヤルにより操作し得る
ＸＹＺ軸方向位置調整装置１９を具備したものを使用し
た。かくして該レール上に載荷した目的物の位置をダイ
ヤルにより微調整してイメージの位置に合致せしめると
目的物は高温となり溶融し、表面張力により球状となり
、水冷銅基盤の中央に位置した。この時の目的吻の温度
を光高温計で測定した処約３０５０℃であつた。次にキ
セノンランプ１の電源を開とし加熱を止め同時にピスト
ンを作動させた。目的物は瞬間的に薄片状となり超急冷
された。この冷却速度は１０６〜１０７０ｋ／受Ｃ程度
と推定され、このようにして超急冷されたリチウムタン
タレート系物質をＸ線回折試験により検査したところ、
第２図に示す通りなだらかなＸ線回折図となり、第３図
の特有かつ複数の鋭いピークを有するリチウムタンタレ
ート系結晶質物のＸ線回折図とは全く異なり殆んどがア
モルフアスであることが認められたので、リチウムタン
タレート系アモルフアスとなつたことが確認された。以
上により本発明の効果は次の如くである。

１キセノンランプを用い結像点を耐熱ガラス管で覆つた
ので此の種アークイメージ炉としては従来技術では得ら
れなかつた高温で高融点の物質を溶融することができる
。

２本発明方法によれば導電体から絶縁体まですべての材
料についてルツボなしに任意の雰囲気の下で加熱溶融す
ることができるので、従来技術のようなルツボによる目
的物の汚染の問題が解決される。

３従来技術方法では溶融目的物をルツボのノズル付近で
若干の時間を経て移動し冷却するから、冷却速度はせい
ぜい１０３０ｋ／Ｓｅｃ程度止りであるが、本発明方法
では目的物を溶融状態から其の位置で瞬時にして薄片化
超急冷を行うので、その冷却速度は従来方法に比し格段
に大きく１０６〜１０７０ｋ７八Ｃ程度に達する。

４本発明方法では従来技術を遥かに超えた速度で目的物
を超急冷することができるので、従来技術では得られな
かつた高融点物質のアモルフアス或は準安定物質を得る
ことができ、従つて半導体其の他の電子材料或は光学機
器用の材料等の優れた素材の製法として最新の技術の進
歩に大きく貢献することができる。

尚前記の実施例は本発明の実施の一例にすぎないから、
本発明の技術的範囲は前記実施例の範囲に現定されるも
のではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の一例としての実施に用いるアーク
イメージ炉並にその付属する加熱冷却装置の一部縦断面
説明図である。 第２図は本発明方法により得られたリチウムタンタレー
ト系アモルフアスのＸ線回折図、第３図はリチウムタン
タレート系結晶質物のＸ線回折図である。図において１
はキセノンランプ、２は受光鏡、３は平面反射鏡、４は
放射鏡、５は放射鏡の結像位置、６は耐熱ガラス管、７
はパツキン、８は水冷銅基盤、９は目的物、１０は耐熱
ガラス管の上部の蓋、１１はピストン、１２は機器全体
のケース、１３はピストンの支持具、１４はピストンの
上下動装置、１５は電線、１６はＯリング、１７は台車
、１８はレール、１９はＸＹＺ軸方向位置調整装置、で
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ アークイメージ炉を用いて、その結像位置付近に、
   耐熱ガラス管を配置し、その下部に水冷銅基盤を、その
   上部には蓋をいづれも気密に結合し、該水冷銅基盤は上
   面が半径大なる球の内面の形状のものを使用し、その中
   央上部に接して予じめ目的物を置き、該目的物を結像位
   置に合致させ、該アークイメージ炉の光熱線を集中照射
   して加熱溶融させた後、加熱を止め、同時に該耐熱ガラ
   ス管内に装備したピストンを急降下させて該溶融目的物
   を該水冷銅基盤上で薄片化し急冷することを特徴とする
   アークイメージ炉を用いて加熱後目的物急冷方法。