JPS61220730A - 微粒子流の流れ制御装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、微粒子の移送手段や吹き付は手段等として利
用される微粒子流の流れ制御装置に関するもので、例え
ば、微粒子による、成膜加工、複合素材の形成、ドープ
加工、または微粒子の新たな形成場等への応用が期待さ
れるものである。

本明細書において、微粒子とは、原子、分子、超微粒子
及び一般微粒子をいう、ここで超微粒子とは、例えば、
気相反応を利用した、ガス中蒸発法、プラズマ蒸発法、
気相化学反応法、更には液相反応を利用した、コロイド
学的な沈殿法、溶液噴霧熱分解法等によって得られる、
超微細な（一般には０．５終■以下）粒子をいう、一般
微粒子とは、機械的粉砕や析出沈殿処理等の一般的手法
によって得られる微細粒子をいう、また、ビームとは、
流れ方向に断面積がほぼ一疋の噴流のことをいい、その
断面形状は問わないものである。

「従来の技術」 一般に微粒子は、キャリアガス中に分散浮遊されて、キ
ャリアガスの流れによって移送されている。

従来、上記微粒子の移送に伴う微粒子の流れ制御は、上
流側と下流側の差圧によって、キャリアガスと共に流れ
る微粒子の全流路を、管材又は筐体で区画することによ
って行われているに過ぎない。従って、微粒子の流れは
、その強弱はあるものの必然的に、微粒子の流路を区画
する管材又は筐体内全体に分散した状態で生ずることに
なる。

そして、このような微粒子の流れに対して各種の光を照
射し、微粒子を活性化させるエネルギーを付与すること
が行われている。

また、微粒子を基体へ吹き付ける場合等においては、ノ
ズルを介してキャリアガスと共に微粒子を噴出させるこ
とが行われている。この微粒子の吹き付けに用いられて
いるノズルは、単なる平行管又は先細ノズルで、確かに
噴出直後の微粒子の噴流断面はノズル端口面の面積に応
じて絞られる。しかし、噴流はノズルの出口面で拡散さ
れるので、単に一時的に流路を絞っただけのものに過ぎ
ず、また噴流の速度が音速を越えることはない。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、微粒子の全流路を管材又は筐体で区画し、上
流側と下流側の差圧によって、この流路に沿ってキャリ
アガスと共に微粒子を移送しながら光を照射してエネル
ギー付与を行ったのでは、移送される微粒子が管材又は
筐体内全体に分散しているので、全体に均一に光を照射
してエネルギーを付与するのが困難である。また、それ
ほど高速の移送速度は望み得ないばかりか、微粒子の流
路を区画する管材や筐体の壁面と微粒子の接触を、全移
送区間に亘って避は難い、このため、特に活性を付与し
た微粒子をその捕集位置まで移動させる際に、経時的活
性の消失や、管材や筐体の壁面との接触による活性の消
失を生みやすい問題がある。また、管材や筐体で微粒子
の全流路を区画したのでは１、流れのデッドスペースの
発生等によって、移送微粒子の捕集率が低下したり、キ
ャリアガスの微粒子移送への利用効率も低下する。

一方、従来の平行管や先細ノズルは、吹き付は等に用い
ているのみで、エネルギー付与の場として用いるもので
はない、また、流過した噴流内の微粒子の密度分布が大
きい拡散流となるので、微粒子を基体へ吹き付ける場合
等においても、均一な吹き付は制御が行い難い問題があ
る。また、均一な吹き付は領域の制御も困難である。

［問題点を解決するための手段］ 上記問題点を解決するために講じられた手段を、本発明
の基本原理の説明図である第１図で説明すると、流路に
透光体製の縮小拡大ノズル１を設けた微粒子流の流れ制
御装置で、微粒子の流れを集束させつつ光を照射できる
ようにし、かつ流れをビーム化できるようにしたことに
よって上記問題点を解決したものである。

本発明における縮小拡大ノズルｌとは、流入口１ａから
中間部に向って徐々に開口面積が絞られてのど部２とな
り、こののど部２から流出口１ｂに向って徐々に開口面
積が拡大されているノズルをいう、第１図においては、
説明の便宜上、縮小拡大ノズルｌの流入側と流出側は、
各々密閉系である上流室３と下流室４に連結されている
。しかし、本発明における縮小拡大ノズルｌの流入側と
流出側は、両者間に差圧を生じさせて、下流側で排気し
つつキャリアガスと共に微粒子を流過させることができ
れば、密閉系であっても開放系であってもよい。

［作　用］ 例えば第１図に示されるように、上流室３内に微粒子を
分散浮遊させたキャリアガスを供給する一方、下流室４
内を真空ポンプ５で排気すると、上流室３と下流室４間
に圧力差を生じる。従って、供給された微粒子を含むキ
ャリアガスは、上流室３から縮小拡大ノズル１を流過し
て下流室４へと流入することになる。

ところで、縮小拡大ノズルｌは透光体製であるので、こ
の縮小拡大ノズルｌへの流入によって流れが集束された
状態となったときに、縮小拡大ノズルｌを介して光を照
射すれば、全体に均一に光照射によるエネルギー付与を
行うことができる。

この光の照射位置は、矢印イのようにのど部２より上流
側で行っても、矢印口のようにのど部２より下流側で行
ってもよい。特にのど部２より下流側においては、後述
するように、微粒子流を超音速にまで加速することがで
き、このときの熱エネルギーの運動エネルギーへの変換
作用により、微粒子流を過冷却状態にできる。これによ
って、微粒子を凍結状態としてそのエネルギー準位まで
も固定できるので、矢印口の位置で光を照射すれば、エ
ネルギー準位に相当するエネルギーの付与が可能となる
。

縮小拡大ノズル１は、上流室３の圧力Ｐａと下流室４の
圧力Ｐの圧力比Ｐ／ＰＧと、のど部２の開口面ｆｉＡ”
と流出口１ｂの開口面積Ａとの比Ａ／Ａ”とを調節する
ことによって、キャリアガスと共に噴出する微粒子の流
れを高速化できる。そして、上流室３と下流室４内の圧
力比Ｐ／ＰＧが臨界圧力比より大きければ、縮小拡大ノ
ズル１の出口流速が亜音速以下の流れとなり、キャリア
ガスと共に微粒子は減速噴出される。また、上記圧力比
が臨界圧力比以下であれば、縮小拡大ノズルｌの出口流
速は超音速流となり、キャリアガスと共に微粒子を超高
速にて噴出させることができる。

ここで、微粒子流の速度をＵ、その点における音速をａ
、微粒子流の比熱比をγとし、微粒子流を圧縮性の一次
元流で断熱膨張すると仮定すれば、微粒子流の到達マツ
ハ数Ｍは、上流室の圧力Ｐｏと下流室の圧力Ｐとから次
式で定まり、特にＰ／Ｐａが臨界圧力比以下の場合、Ｍ
は１以上となる。

尚、音速ａは局所温度なＴ、気体定数をＲとすると、次
式で求めることができる。

ａ＝ｖ７１１Ｆ また、流出ロ１ｂ開ロ面積Ａ及びのど部２の開口面ＭＡ
拳とマツハ数Ｍには次の関係がある。

従って、上流室３の圧力ＰＧと下流室４の圧力Ｐの圧力
比Ｐ／ＰＧによって（１）式から定まるマツハ数Ｍに応
じて開口面積比Ａ／Ａ”を定めたり、Ａ／Ａ”によって
（２）式から定まるＭに応じてＰ／Ｐａを調整すること
によって、拡大縮小ノズルｌから噴出する微粒子流の流
速を調整できる。このときの微粒子流の速度Ｕは１次の
（３）式によって求めることができる。

前述のような圧力比が臨界圧力比未満の噴出においては
、噴出されるキャリアガスと微粒子は均一な拡散流とな
り、比較的広い範囲に亘って一度に均一に微粒子を吹き
付けることが可能となる。

一方、前述のような超高速の流れとしてキャリアガスと
共に微粒子を一定方向へ噴出させると。

キャリアガスと微粒子は噴出直後の噴流断面をほぼ保ち
ながら直進し、ビーム化される。従って、このキャリア
ガスによって運ばれる微粒子の流れもビーム化され、最
小限の拡散で下流室４内の空間中を、下流室４の壁面と
の干渉のない空間的に独立状態で、かつ超高速で移送さ
れることになる。

このようなことから、縮小拡大ノズル１内で微粒子に活
性を付与して、これをそのままビーム化移送すれば、超
音速による、しかも空間的に独立状態にあるビームとし
て移送することができ、例えば下流室４内に設けた基体
６上に付着捕集することができる。従って、良好な活性
状態のまま微粒子を捕集することが可能となる。また、
噴流断面が流れ方向にほぼ一定のビームとして微粒子が
基板６上に吹き付けられるので、この吹き付は領域を容
易に制御できるものである。

［実施例］ 第２図は本発明を超微粒子による成膜装置に利用した場
合の一実施例の概略図で、図中１は縮小拡大ノズル、３
は上流室、４ａは第一下流室、４ｂは第二下流室である
。

上流室３と第一下流室４ａは、一体のユニットとして構
成されており、第一下流室４ａに、やはり各々ユニット
化されたスキマー７、ゲートバルブ８及び第二下流室４
ｂが、全て共通した径のフランジ（以下「共通フランジ
」という）を介して、相互に連結分離可能に順次連結さ
れている。上流室３、第一下流室４ａ及び第二下流室４
ｂは、後述する排気系によって、上流室３から第二下流
室４ｂへと、段階的に高い真空度に保たれているもので
ある。

上流室３の一側には、共通フランジを介して気相励起装
置９が取付けられている。この気相励起装置９は、プラ
ズマによって活性な超微粒子を発生させると共に、例え
ば水素、ヘリウム、アルゴン、窒素等のキャリアガスと
共にこの超微粒子を、対向側に位置する縮小拡大ノズル
１へと送り出すものである。この形成された超微粒子が
、上流室３の内面に付着しないよう、付着防止処理を内
面に施しておいてもよい、また、発生した超微粒子は、
上流室３に比して第一下流室４ａが高い真空度にあるた
め、両者間の圧力差によって、キャリアガスと共に直に
縮小拡大ノズル１内を流過して第一下流室４ａへと流れ
ることになる。

気相励起装置９は、第３図（ａ）に示されるように、棒
状の第一電極９ａを管状の第二電極ｓｂ内に設け、第二
電極９ｂ内にキャリアガスと原料ガスを供給して、両電
極１３ａ、　９ｂ間で放電させるものとなっている。ま
た、気相励起装置９は、第３図（ｂ）に示されるように
、第二電極９ｂ内に設けられている第一電極８ａを多孔
管として、第一電極８ａ内を介して両電極９ａ、　９ｂ
間にキャリアガスと原料ガスを供給するものとしたり、
同（Ｃ）に示されるように。

半割管状の両電極９ａ、　９ｂを絶縁材８Ｃを介して管
状に接合し、両電極９ａ、　ｉ９ｂで形成された管内に
キャリアガスと原料ガスを供給するものとすることもで
きる。

縮小拡大ノズルｌは、第一下流室４ａの上流室３側の側
端に、上流室３に流入口１ａを開口させ、第一下流室４
ａに流出口１ｂを開口させて、上流室３内に突出した状
態で、共通フランジを介して取付けられている。但しこ
の縮小拡大ノズル１は、第一下流室４ａ内に突出した状
態で取付けるようにしてもよい、縮小拡大ノズルｌをい
ずれに突出させるかは、移送する超微粒子の大きさ、量
、性質等に応じて選択すればよい。

縮小拡大ノズルｌとしては、前述のように、流入口１ａ
から徐々に開口面積が絞られてのど部２となり、再び徐
々に開口面積が拡大して流出口１ｂとなっているもので
あればよいが、第４図（ａ）に拡大して示しであるよう
に、流出口ｌｂ付近の内周面が、中心軸に対してほぼ平
行であることが好ましい、これは、噴出されるキャリア
ガス及び超微粒子の流れ方向が、ある程度流出口ｌｂ付
近の内周面の方向によって影響を受けるので、できるだ
け平行流にさせやすくするためである。しかし、第４図
（ｂ）に示されるように、のど部２から流出口１ｂへ至
る内周面の中心軸に対する角度αを、７°以下好ましく
は５″以下とすれば、剥離現象を生じにくく、噴出する
キャリアガス及び超微粒子の流れはほぼ均一に維持され
るので、この場合はことさら上記平行部を形成しなくと
もよい、平行部の形成を省略することにより、縮小拡大
ノズルｌの作製が容易となる。また、縮小拡大ノズルｌ
を第４　ｆｇ　（Ｃ）に示されるような矩形のものとす
れば、スリット状にキャリアガス及び超微粒子を噴出さ
せることができる。

ここで、前記剥離現象とは縮小拡大ノズル１の内面に突
起物等があった場合に、縮小拡大ノズル１の内面と流過
流体間の境界層が大きくなって。

流れが不均一になる現象をいい、噴出流が高速になるほ
ど生じやすい、前述の角度αは、この剥離現象防止のた
めに、縮小拡大ノズルｌの内面仕上げ精度が劣るものほ
ど小さくすることが好ましい、縮小拡大ノズル１の内面
は、　ＪＩＳ　Ｂ　０１３０１に定められる、表面仕上
げ精度を表わす逆三角形マークで三つ以上、最適には四
つ以上が好ましい、特に、ａ＋小小太大ノズル１拡大部
における剥離現象が、その後のキャリアガス及び超微粒
子の流れに大きく影響するので、上記仕上げ精度を、こ
の拡大部を重点にして定めることによって、縮小拡大ノ
ズルｌの作製を容易にできる。また、やはり剥離現象の
発生防止のため、のど部２は滑らかな湾曲面とし、断面
積変化率における微係数が（１）とならないようにする
必要がある。

縮小拡大ノズルｌの材質として用いる透光体としては、
例えばアクリル樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、
ポリスチレン、ポリプロピレン等の透光性のある合成樹
脂、透光性のあるセラミッり材料、石英、ガラス等、広
く用いることができる。この材質の選択は、生成される
超微粒子との非反応性、加工性、真空系内におけるガス
放出性等の他の照射する光に対する透光性を考慮して行
えばよい、また、縮小拡大ノズルｌの内面に、超微粒子
の付着・反応を生じにくい材料で透光性のあるものをコ
ートすることもできる。

縮小拡大ノズル１の長さは、装置の大きさ等によって任
意に定めることができる。ところで、縮小拡大ノズルｌ
を流過するときに、キャリアガス及び超微粒子は、保有
する熱エネルギーが運動エネルギーに変換される。そし
て、特に超音速で噴出される場合、熱エネルギーは著し
く小さくなって過冷却状態となる。従って、キャリアガ
ス中に凝縮成分が含まれている場合、上記過冷却状態に
よって積極的にこれらを凝縮させ、これによって超微粒
子を形成させることも可能である。これによる超微粒子
の形成は、均質核形成であるので。

均質な超微粒子が得やすい、また、この場合、十分な凝
縮を行うために、縮小拡大ノズル１は長い方が好ましい
。一方、上記のような凝縮を生ずると、これによって熱
エネルギーが増加して速度エネルギーは低下する。従っ
て、高速噴出の維持を図る上では、縮小拡大ノズルｌは
短い方が好ましい。

上流室３の圧力Ｐｏと下流室４の圧力Ｐの圧力比Ｐ／Ｐ
Ｇと、のど部２の開口面積Ａ・と流出口１ｂの開口面積
との比Ａ／Ａ・との関係を適宜に調整して、上記縮小拡
大ノズル１内を流過させることにより、超微粒子を含む
キャリアガスはビーム化され、第一下流室４ａから第二
下流室４ｂへと超高速で流れることになる。

縮小拡大ノズル１に向って、上流室３のガラス窓１８の
外側には光照射器２５が位置している。この光照射器２
５から照射する光としては、紫外、赤外、レーザー光等
の各種波長を持つ光を挙げることができ、これは微粒子
の性質等によって選択すればよい、超微粒子の種類によ
っては、この光の照射で生成させることもでき、この場
合、縮小拡大ノズルｌを発生室として機能させ得る。

スキマー７は、第二下流室４ｂが第一下流室４ａよりも
十分高真空度を保つことができるよう、第一下流室４ａ
と第二下流室４ｂとの間の開口面積を調整できるように
するためのものである。具体的には、第５図に示される
ように、各々く字形の切欠部１０，１０’を有する二枚
の調整板１１．１１’を、切欠部１０，１０”を向き合
わせてすれ違いスライド可能に設けたものとなっている
。この調整板１１゜１１’は、外部からスライドさせる
ことができ、両切央部１０．１Ｇ’の重なり具合で、ビ
ームの通過を許容しかつ第二下流室の十分な真空度を維
持し得る開口度に調整されるものである。尚、スキマー
７の切欠部１０．１０’及び調整板１１．１１’の形状
は、図示される形状の他、半円形その他の形状でもよい
。

ゲートバルブ８は、ハンドル１２を回すことによって昇
降される堰状の弁体１３を有するもので、ビーム走行時
には開放されているものである。このゲートバルブ８を
閉じることによって、上流室３及び第一下流室４ａ内の
真空度を保ちながら第二下流室４ｂのユニット交換が行
える。また、本実施例の装置において、超微粒子は第二
下流室４ｂ内で補集されるが、ゲートバルブ８をポール
バルブ等としておけば、特に超微粒子が酸化されやすい
金属微粒子であるときに、このポールバルブと共に第二
下流室４ｂのユニット交換を行うことにより、急激な酸
化作用による危険を伴うことなくユニット交換を行える
利点がある。

第二下流室４ｂ内には、ビームとして移送されて来る超
微粒子を受けて付着させ、これを成膜状態で捕集するた
めの基体６が位置している。この基体６は、共通フラン
ジを介して第二下流室４ｂに取付けられて、シリンダ１
４によってスライドされるスライド軸１５先端の基体ホ
ルダー１８に取付けられている。基体６の前面にはシャ
ッター１７が位置していて、必要なときはいつでもビー
ムを遮断できるようになっている。また、基体ホルダー
１６は、超微粒子の捕集の最適温度条件下に基体６を加
熱又は冷却でるようになっている。

尚、上流室３及び第二下流室４ｂの上下には、図示され
るように各々共通フランジを介してガラス窓１８が取付
けられていて、内部観察ができるようになっている、ま
た５図示はされていないが、上流室３．第一下流室４ａ
及び第二下流室の前後にも各々同様のガラス窓（図中の
１８と同様）が共通フランジを介して取付けられている
。これらのガラス窓１８は、これを取外すことによって
、共通フランジを介して各種の測定装置、ロードロック
室等と付は替えができるものである。

次に１本実施例における排気系について説明する。

上流室３は、圧力調整弁１８を介してメインバルブ２０
ａに接続されている。第一下流室４ａは直接メインバル
ブ２０ａに接続されており、このメインバルブ２０ａは
真空ポンプ５ａに接続されている。第二下流室４ｂはメ
インバルブ２０ｂに接続されており、更にこのメインバ
ルブ２０ｂは真空ポンプ５ｂに接続されている。尚、　
２１ａ、　２１ｂは、各々メインバルブ２０ａ、　２０
ｂのすぐ上流側にあらびきバルブ２２ａ、　２２ｂを介
して接続されていると共に、補助バルブ２３ａ。

２３ｂを介して真空ポンプ５ａに接続された減圧ポンプ
で、上流室３、第一下流室４ａ及び第二下流室４ｂ内の
あらびきを行うものである。尚、２４ａ〜２４ｈは、各
室３　、４ａ、　４ｂ及びポンプ５ａ、　５ｂ、　２１
ａ、　２１ｂのリーク及びパージ用バルブである。

まず、あらびきバルブ２１ａ、　２１ｂと圧力調整弁１
８を開いて、上流室３、第−及び第二下流室４ａ、　４
ｂ内のあらびきを減圧ポンプ２０ａ、　２０ｂで行う０
次いで、あらびきバルブ２１ａ、　２１ｂを閉じ、補助
バルブ２３ａ、　２３ｂ及びメインバルブ２０ａ、　２
０ｂを開いて、真空ポンプ５ａ、　５ｂで上流室３．第
−及び第二下流室４ａ、　４ｂ内を十分な真空度とする
。このとき、圧力調節弁１８の開度を調整することによ
って、上流室３より第一下流室４ａの真空度を高くし、
次にキャリアガス及び原料ガスを流し、更に第一下流室
４ａより第二下流室４ｂの真空度が高くなるよう、スキ
マー７で調整する。この調整は、メインバルブ２０ｂの
開度調整で行うこともできる。そして、超微粒子の形成
並びにそのビーム化噴射による成膜作業中を通じて、各
室３　、４ａ、　４ｂが一定の真空度を保つよう制御す
る。この制御は１手動でもよいが、各室３　、４ａ、　
４ｂ内の圧力を検出して、この検出圧力に基づいて圧力
調整弁１８、メインバルブ２０ａ、　２０ｂ、スキマー
７等を目動的に開閉制御することによって行ってもよい
、また、上流室３に供給されるキャリアガスと微粒子が
直に縮小拡大ノズル１を介して下流側へと移送されてし
まうようにすれば、移送中の排気は、下流側、即ち第−
及び第二下流室４ａ、　４ｂのみ行うこととすることが
できる。

上記真空度の制御は、上流室３と第一下流室４ａの真空
ポンプ５ａを各室３，４ａ毎に分けて設けて制御を行う
ようにしてもよい。しかし１本実施例のように、一台の
真空ポンプ５ａでビームの流れ方向に排気し、上流室３
と第一下流室４ａの真空度を制御するようにすると、多
少真空ポンプ５ａに脈動等があっても、両者間の圧力差
を一定に保ちやすい、従って、この差圧の変動の影響を
受けやすい流れ状態を、一定に保ちやすい利点がある。

真空ポンプ５ａ、　５ｂによる吸引は、特に第−及び第
二下流室４ａ、　４ｂにおいては、その上方より行うこ
とが好ましい、上方から吸引を行うことによって、ビー
ムの重力による降下をある程度抑止することができる。

本実施例に係る装置は以上のようなものであるが１次の
ような変更が可能である。

まず、縮小拡大ノズルｌは、上下左右への傾動や一定間
隔でのスキャン可能とすることもでき、広い範囲に亘っ
て成膜を行えるようにすることもできる。特にこの傾動
やスキャンは、第４図（Ｃ）の矩形ノズルと組合わせる
と有利である。

縮小拡大ノズルｌを石英等の絶縁体で形成し。

そこにマイクロ波を付与して、縮小拡大ノズル１内で活
性超微粒子を形成することもできる。また、縮小拡大ノ
ズル１を複数個設けて、一度に複数のビームを発生させ
ることもできる。特に、複数個の縮小拡大ノズルｌを設
ける場合、各々独立した上流室３に接続しておくことに
よって、異なる微粒子のビームを同時に走行させること
ができ、異なる微粒子の積層又は混合捕集や、ビーム同
志を交差させることによる、異なる微粒子同志の衝突に
よって、新たな微粒子を形成させることも可能となる。

基体６を、上下左右に移動可能又は回転可能に保持し、
広い範囲に亘ってビームを受けられるようにすることも
できる。また、基体６をロール状に巻取って、これを順
次送り出しながらビームを受けるようにすることによっ
て、長尺の基体６に微粒子による処理を施すこともでき
る。更には、ドラム状の基体６を回転させながら微粒子
による処理を施してもよい。

本実施例では１発生室３．第−下流室４ａ及び第二下流
室４ｂで構成されているが、第二下流室４ｂを省略した
り、第二下流室の下流側に更に第三。

第四・・・・・・下流室を接続することもできる。ま′
た、上流室３を加圧すれば、第一下流室４ａは開放系と
することができ、第一下流室４ａを減圧して上流室３を
開放系とすることもできる。特にオートクレーブのよう
に、上流室３を加圧し、第一下流室４ａ以下を減圧する
こともできる。

また、縮小拡大ノズルｌを開閉する弁を設け、上流室３
偶に一時微粒子を溜めながら、上記弁を断続的に開閉し
て、微粒子を得ることもできる。

前記縮小拡大ノズル１を介して行うエネルギー付与と同
期させて、上記弁を開閉すれば、排気系の負担が大幅に
低減されると共に、原料ガスの有効利用を図りつつパル
ス状の活性微粒子流を得ることができる。尚、同一排気
条件下とすれば、上述の断続的開閉の方が、下流側を高
真空に保持しやすい利点がある。断続的開閉の場合、上
流室３と縮小拡大ノズル１の間に、微粒子を一時溜める
室を設けておいてもよい。

また、縮小拡大ノズルｌを複数個直列位置に配し、各々
上流側と下流側の圧力比を調整して、ビーム速度の維持
を図ったり、各室を球形化して、デッドスペースの発生
を極力防止することもできる。

［発明の効果］ 本発明によれば、縮小拡大ノズル内での集束状態でエネ
ルギー付与を行えるのでエネルギー付与を全体に均一に
行える。また、微粒子を均一な分散状態の超音速のビー
ムとして移送することができるので、空間的に独立した
状態でかつ超高速で微粒子を移送することができる。従
って、活性微粒子をそのままの状態で捕集位置まで確実
に移送できると共に、ビームの照射面を制御することに
よって、その吹き付は領域を正確に制御することができ
る。また、ビームという集束した超高速平行流となるこ
とや、ビーム化されるときに熱エネルギーが運動エネル
ギーに変換されて、ビーム内の微粒子は凍結状態となる
ので、これらを利用した新しい反応場を得ることにも大
きな期待を有するものである。更に１本発明の流れ制御
装置によれば、上記凍結状態になることから、流体中の
分子のミクロな状態を規定し、一つの状態からある状態
への遷移を取り扱うことも可能である。即ち、分子の持
つ各種のエネルギー準位までも規定し、その準位に相当
するエネルギーを付与するという、新たな方式による気
相の化学反応が可能である。また、従来とは異なるエネ
ルギー授受の場が提供されることにより、水素結合やフ
ァンデアワールス結合等の比較的弱い分子間力で形成さ
れる分子間化合物を容易に生み出すこともできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本原理の説明図、第２図は本発明を
超微粒子による成膜装置に利用した場合の一実施例を示
す概略図、第３図（ａ）〜（Ｃ）は各々気相励起装置の
例を示す図、第４図（ａ）〜（Ｃ）は各々縮小拡大ノズ
ルの形状例を示す図、第５図はスキマーの説明図である
。 ｌ：縮小拡大ノズル、１ａ：流入口、 １ｂ二流出口、２：のど部、３：上流室。 ４：下流室、４ａ：第一下流室、 ４ｂ＝第二下流室、　５　、５ａ、　５ｂ：真空ポンプ
、６：基体、７：スキマー、８：ゲートバルブ、９：気
相励起装置、９ａ：第一電極、 ９ｂ：第二電極、１０．１０’　：切欠部、１１、１１
′：調整板、１２：ハンドル、１３：弁体、１４ニジリ
ンダ、１５ニスライド軸。 １６二基体ホルダー、１７：シャッター、１８ニガラス
窓、１８：圧力調整弁。 ２０ａ、　２０ｂ：メインバルブ。 ２１ａ、　２１ｂ：減圧ポンプ。 ２２ａ、　２２ｂ：あらびきバルブ、 ２３ａ、　２３ｂ：補助パルプ、 ２４ａ〜２４ｈ：リーク及びパージ用パルプ、２５：厄
照射番。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）流路に透光体製の縮小拡大ノズルを設けたことを特
   徴とする微粒子流の流れ制御装置。