JPS61168596A - ダイヤモンド結晶成長装置 - Google Patents
ダイヤモンド結晶成長装置Info
- Publication number
- JPS61168596A JPS61168596A JP718185A JP718185A JPS61168596A JP S61168596 A JPS61168596 A JP S61168596A JP 718185 A JP718185 A JP 718185A JP 718185 A JP718185 A JP 718185A JP S61168596 A JPS61168596 A JP S61168596A
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- Japan
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- gravity
- diamond crystal
- crystal growth
- crystallite
- reaction gas
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- Pending
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
この発明は低圧気相反応法を用いたダイヤモンド結晶成
長装置、特に宇宙空間のような低重力空間において大粒
のダイヤモンド結晶を成長させるためのダイヤモンド結
晶成長装置に関する。
長装置、特に宇宙空間のような低重力空間において大粒
のダイヤモンド結晶を成長させるためのダイヤモンド結
晶成長装置に関する。
（従来の技術）
従来から低圧気相反応法を用いたダイヤモンド結晶成長
装置が提案されている（文献：化学と工業、３７［１０
１（１９８４）瀬高、ｐ８９ｅ 〜７００）。
装置が提案されている（文献：化学と工業、３７［１０
１（１９８４）瀬高、ｐ８９ｅ 〜７００）。
第３図はこの文献に開示された従来の低圧気相合成法を
用いたダイヤモンド結晶成長装置の一構成例の概略を示
す線図である。１は石英反応容器、２は高周波発振器、
３は発振器２で発生した電磁波を反応容器１に導入し容
器内でプラズマ４を発生するための導波管、５は阿◎或
いはＷの金属板からなる基板である。
用いたダイヤモンド結晶成長装置の一構成例の概略を示
す線図である。１は石英反応容器、２は高周波発振器、
３は発振器２で発生した電磁波を反応容器１に導入し容
器内でプラズマ４を発生するための導波管、５は阿◎或
いはＷの金属板からなる基板である。
この反応容器ｌの上側の反応ガス流入口６から反応ガス
７としてＣ）＋４とＨ２との混合ガスを流入させ、容器
１内でのプラズマ６内において化学的に反応性に富む励
起状態のＨ原子とＣＨ３分子とに活性化され、基板５の
上でダイヤモンド結晶８が成長する。
７としてＣ）＋４とＨ２との混合ガスを流入させ、容器
１内でのプラズマ６内において化学的に反応性に富む励
起状態のＨ原子とＣＨ３分子とに活性化され、基板５の
上でダイヤモンド結晶８が成長する。
このダイヤモンド結晶の成長速度は励起状態のＨ原子と
ＣＨ３分子の密度が大きい程速くなるので、大粒のダイ
ヤモンド結晶を得るためには基板５上での励起状態にあ
るＨ原子やＣＨ３分子の密度を大きくすることが必要と
なる。
ＣＨ３分子の密度が大きい程速くなるので、大粒のダイ
ヤモンド結晶を得るためには基板５上での励起状態にあ
るＨ原子やＣＨ３分子の密度を大きくすることが必要と
なる。
（発明が解決しようとする問題点）
しかしながら、プラズマ４中に基板５を挿入して設けて
いるので、励起状態の原子及び分子の密度が低下してし
まう。
いるので、励起状態の原子及び分子の密度が低下してし
まう。
その第一の理由は励起状態の原子及び分子を作り出すた
めに必要な電子密度を上げることが出来ないことにある
。
めに必要な電子密度を上げることが出来ないことにある
。
第二の理由は励起された原子及び分子が基板と非弾性衝
突を行いある確率で励起エネルギーを消失してしまうか
らである。
突を行いある確率で励起エネルギーを消失してしまうか
らである。
このように、従来の低圧気相反応法を用いたダイヤモン
ド結晶成長装置では励起状態の原子及び分子の密度が低
く、これがためダイヤモンド成長速度が遅いので、大粒
のダイヤモンド結晶を成長させることが出来ないという
欠点があった。
ド結晶成長装置では励起状態の原子及び分子の密度が低
く、これがためダイヤモンド成長速度が遅いので、大粒
のダイヤモンド結晶を成長させることが出来ないという
欠点があった。
この発明の目的は上述した従来装置が有する欠点に鑑み
、ダイヤモンド結晶を空中に浮遊させながら速い結晶成
長速度でもって結晶成長させて球状のダイヤモンド結晶
を得ることが出来るダイヤモンド結晶成長装置を提供す
ることにある。
、ダイヤモンド結晶を空中に浮遊させながら速い結晶成
長速度でもって結晶成長させて球状のダイヤモンド結晶
を得ることが出来るダイヤモンド結晶成長装置を提供す
ることにある。
（問題点を解決するための手段）
この発明の目的の達成を図るため、この発明によれば、
第１図に示すように、低圧気相反応法を用いたダイヤモ
ンド結晶成長装置において、狭口の反応ガス流入口１０
ａ及び広口の排気口１０ｂを有する漏斗状反応容器１０
を具え、この反応容器１０の管軸を重力方向１２と平行
にかつその排気口１０ｂを上側にして配設し、この反応
容器１０内に形成されるプラズマ１４の上側の排気口１
０ｂ側に反応ガスの遮蔽板１６を設けて成ることを特徴
とする。
第１図に示すように、低圧気相反応法を用いたダイヤモ
ンド結晶成長装置において、狭口の反応ガス流入口１０
ａ及び広口の排気口１０ｂを有する漏斗状反応容器１０
を具え、この反応容器１０の管軸を重力方向１２と平行
にかつその排気口１０ｂを上側にして配設し、この反応
容器１０内に形成されるプラズマ１４の上側の排気口１
０ｂ側に反応ガスの遮蔽板１６を設けて成ることを特徴
とする。
（作用）
このように構成すれば反応容器１０の流入口１０ａから
矢印１８で示すように流入した反応ガスは上方に向って
重力の方向１２とは反対の方向に流れ、排気口１０の近
くの管軸付近に設けた遮蔽板ＩＢによって流れが妨げら
れながら反応容器ｌＯの管壁に沿って排気口１０ｂから
反応容器外へと矢印２０で示すように流出して行く０反
応ガスの流入口１０ａの開口断面は排気口の開口断面よ
りも狭く、流入口１０ａにおける流速は大きく、特に管
軸付近で最大となり、管壁側では小さくなる。排気口１
０ｂ付近での流速は遮蔽板１６の下側の管軸周辺では小
さく遮蔽板１Ｂと反応容器ｌＯの管壁との中間で大きく
なる。
矢印１８で示すように流入した反応ガスは上方に向って
重力の方向１２とは反対の方向に流れ、排気口１０の近
くの管軸付近に設けた遮蔽板ＩＢによって流れが妨げら
れながら反応容器ｌＯの管壁に沿って排気口１０ｂから
反応容器外へと矢印２０で示すように流出して行く０反
応ガスの流入口１０ａの開口断面は排気口の開口断面よ
りも狭く、流入口１０ａにおける流速は大きく、特に管
軸付近で最大となり、管壁側では小さくなる。排気口１
０ｂ付近での流速は遮蔽板１６の下側の管軸周辺では小
さく遮蔽板１Ｂと反応容器ｌＯの管壁との中間で大きく
なる。
従って、低重力空間にこの装置を設置した場合、プラズ
マ１４の発生している空間においてこの重力の大きさと
反応ガスの流圧とがほぼ平衡する流圧−重力平衡領域２
２が生じ、ダイヤモンド結晶２４空中に浮かせることが
可能となり、従って、球状のダイヤモンド結晶２４を通
常の重力化に比べて高速に成長させることが出来る。
マ１４の発生している空間においてこの重力の大きさと
反応ガスの流圧とがほぼ平衡する流圧−重力平衡領域２
２が生じ、ダイヤモンド結晶２４空中に浮かせることが
可能となり、従って、球状のダイヤモンド結晶２４を通
常の重力化に比べて高速に成長させることが出来る。
（実施例）
以下、図面によりこの発明の一実施例につき説明する。
第１図はこの発明のダイヤモンド結晶成長装置の一実施
例を概略的に示す断面図である。
例を概略的に示す断面図である。
この装置を低重力空間に配置した場合を想定して説明す
る。この容器ｌＯをその管軸が重力方向１２と平衡とな
り、流入口１０ａを下側に向け、排気口１０ｂを上側に
向けて配設する０反応ガス遮蔽板１８は反応容器１０内
の排気１：ｌ １０ｂ付近の管軸上に設置し、これと管
壁との間に反応ガスが流れる通路が形成するようにして
いる。また、この遮蔽板１Ｂは矢印２６で示すように上
下方向に移動出来るような機構を有している。
る。この容器ｌＯをその管軸が重力方向１２と平衡とな
り、流入口１０ａを下側に向け、排気口１０ｂを上側に
向けて配設する０反応ガス遮蔽板１８は反応容器１０内
の排気１：ｌ １０ｂ付近の管軸上に設置し、これと管
壁との間に反応ガスが流れる通路が形成するようにして
いる。また、この遮蔽板１Ｂは矢印２６で示すように上
下方向に移動出来るような機構を有している。
尚、２８は高周波発振器であり、３０は電磁波の導波管
であり、従来装置の第３図に２及び３で示すものと変ら
ないのでその説明を省略する。
であり、従来装置の第３図に２及び３で示すものと変ら
ないのでその説明を省略する。
第２図は反応容器内十の反応ガスの流速分布及びダイヤ
モンド結晶の空中での浮遊状態を説明するための線図で
ある。
モンド結晶の空中での浮遊状態を説明するための線図で
ある。
この図において漏斗状反応容器１０内の各矢印は各位置
３２．３４．３６．３８．４０における反応ガスの流速
の分布を示している０重力の方向２０とは反対の方向に
反応ガスを導入する場合、漏斗状容器１０の流入口１０
ａを有するネック部では３４で示す位置でのガス流速は
流れの中央で最大となり、管壁に近づくに従って減少し
ている。一方、この反応容器１０の上方の部分では遮蔽
板１Ｂの効果により図示のように流速分布が双頭型とな
る。
３２．３４．３６．３８．４０における反応ガスの流速
の分布を示している０重力の方向２０とは反対の方向に
反応ガスを導入する場合、漏斗状容器１０の流入口１０
ａを有するネック部では３４で示す位置でのガス流速は
流れの中央で最大となり、管壁に近づくに従って減少し
ている。一方、この反応容器１０の上方の部分では遮蔽
板１Ｂの効果により図示のように流速分布が双頭型とな
る。
今、遮蔽板１Ｂの中心部よりダイヤモンド微結晶４２を
落下させると、重力の大きさく矢印２０の長さで示す）
と重力に逆らって微結晶４２を押し上げる流圧（流速に
比例する）とが平衡する領域（３６〜３Ｂの間の付近の
領域）で微結晶４２は浮遊する。
落下させると、重力の大きさく矢印２０の長さで示す）
と重力に逆らって微結晶４２を押し上げる流圧（流速に
比例する）とが平衡する領域（３６〜３Ｂの間の付近の
領域）で微結晶４２は浮遊する。
この微結晶４２は反応ガスのゆらぎによって平衡位置の
上下左右を浮遊することになるが、これは上下方向に対
しては下にいくに従って流速が大きくなるため上方に押
し戻される作用が働き、管径方向に対しては流速の山が
あるため、微結晶４２は管内中央に押し戻される作用が
働くためである。
上下左右を浮遊することになるが、これは上下方向に対
しては下にいくに従って流速が大きくなるため上方に押
し戻される作用が働き、管径方向に対しては流速の山が
あるため、微結晶４２は管内中央に押し戻される作用が
働くためである。
この微結晶４２の平衡位置を含む領域及びその周辺にプ
ラズマ１４を作ってやれば浮遊状態でダイヤモンド結晶
を成長させることが出来る。
ラズマ１４を作ってやれば浮遊状態でダイヤモンド結晶
を成長させることが出来る。
この発明は上述した実施例にのみ限定されるものではな
い。
い。
（発明の効果）
上述゛した説明からも明らかなように、この発明のダイ
ヤモンド結晶成長装置によれば、低重力下では漏斗状の
反応ガス容器と反応ガス遮蔽板との組み合わせにより重
力の大きさと反対方向のガス流圧（風圧ともいう）とを
バランスさせることによってダイヤモンド結晶を空中に
浮遊させることが出来、これがため、球状のダイヤモン
ド結晶を通常の重力下における場合に比べて高速に成長
させることが出来る。
ヤモンド結晶成長装置によれば、低重力下では漏斗状の
反応ガス容器と反応ガス遮蔽板との組み合わせにより重
力の大きさと反対方向のガス流圧（風圧ともいう）とを
バランスさせることによってダイヤモンド結晶を空中に
浮遊させることが出来、これがため、球状のダイヤモン
ド結晶を通常の重力下における場合に比べて高速に成長
させることが出来る。
第１図はこの発明のダイヤモンド結晶成長装置の一実施
例を概略的に示す断面図。 第２図は反応容器内での反応ガスの流速分布及びダイヤ
モンド結晶の空中での浮遊状態を説明するための線図。 第３図は従来のダイヤモンド結晶成長装置を示す線図で
ある。 ｌＯ・・・反応容器、 １０ａ・・・流入口１０
ｂ・・・排気口、 １２・・・重力の方向１４
・・・プラズマ、 １８・・・遮蔽板１８・・・
流入方向、 ２０・・・流出方向２２・・・流圧
−重力平衡領域 ２４・・・ダイヤモンド結晶、２Ｂ・・・遮蔽板移動方
向２８・・・高周波発振器、 ３０・・・導波管３２
、３４．３６．３８．４０・・・流速分布を示す位置４
２・・・ダイヤモンド微結晶。 特許出願人 沖電気工業株式会社／６
ｆＯし ｆＯ： ３０： 第３図 反穴°咎ト シ既入口 排紙口 重力め：ｆＪ釧 アフス′マ 遮蔽様 適へ）ｆＪ間 シ方り、ｌ己うデ詐り ：ｉＬ落−奎六甲街頒憾 １２局はｌ！：循竪 ４浪管
例を概略的に示す断面図。 第２図は反応容器内での反応ガスの流速分布及びダイヤ
モンド結晶の空中での浮遊状態を説明するための線図。 第３図は従来のダイヤモンド結晶成長装置を示す線図で
ある。 ｌＯ・・・反応容器、 １０ａ・・・流入口１０
ｂ・・・排気口、 １２・・・重力の方向１４
・・・プラズマ、 １８・・・遮蔽板１８・・・
流入方向、 ２０・・・流出方向２２・・・流圧
−重力平衡領域 ２４・・・ダイヤモンド結晶、２Ｂ・・・遮蔽板移動方
向２８・・・高周波発振器、 ３０・・・導波管３２
、３４．３６．３８．４０・・・流速分布を示す位置４
２・・・ダイヤモンド微結晶。 特許出願人 沖電気工業株式会社／６
ｆＯし ｆＯ： ３０： 第３図 反穴°咎ト シ既入口 排紙口 重力め：ｆＪ釧 アフス′マ 遮蔽様 適へ）ｆＪ間 シ方り、ｌ己うデ詐り ：ｉＬ落−奎六甲街頒憾 １２局はｌ！：循竪 ４浪管
Claims (1)
- 低圧気相反応法を用いたダイヤモンド結晶成長装置にお
いて、狭口の反応ガス流入口及び広口の排気口を有する
漏斗状反応容器を具え、該反応容器の管軸を重力方向と
平行にかつ前記排気口を上側にして配設し、前記反応容
器内に形成されるプラズマの上側の排気口側に前記反応
ガスの遮蔽板を設けて成ることを特徴とするダイヤモン
ド結晶成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP718185A JPS61168596A (ja) | 1985-01-18 | 1985-01-18 | ダイヤモンド結晶成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP718185A JPS61168596A (ja) | 1985-01-18 | 1985-01-18 | ダイヤモンド結晶成長装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61168596A true JPS61168596A (ja) | 1986-07-30 |
Family
ID=11658894
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP718185A Pending JPS61168596A (ja) | 1985-01-18 | 1985-01-18 | ダイヤモンド結晶成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61168596A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0277653A (ja) * | 1988-06-22 | 1990-03-16 | Fujitsu Ltd | 小型加速度測定記録装置 |
| JPH02124799A (ja) * | 1988-11-01 | 1990-05-14 | Fujitsu Ltd | ダイヤモンド膜合成方法 |
| EP0515999A2 (en) * | 1991-05-22 | 1992-12-02 | PLATA Ltd. Co. | A containerless processing method for materials under a state of compensated-gravitation and an apparatus therefor |
-
1985
- 1985-01-18 JP JP718185A patent/JPS61168596A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0277653A (ja) * | 1988-06-22 | 1990-03-16 | Fujitsu Ltd | 小型加速度測定記録装置 |
| JPH02124799A (ja) * | 1988-11-01 | 1990-05-14 | Fujitsu Ltd | ダイヤモンド膜合成方法 |
| EP0515999A2 (en) * | 1991-05-22 | 1992-12-02 | PLATA Ltd. Co. | A containerless processing method for materials under a state of compensated-gravitation and an apparatus therefor |
| US5516481A (en) * | 1991-05-22 | 1996-05-14 | Plata Ltd. | System for containerless processing of materials under a state of compensate-gravity |
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