JPS62155954A - 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、微粒子の移送や吹き付は等に利用される微粒
子流の流れ制御装置に関するもので、例えば、微粒子に
キる成膜加工、複合素材の、形成、ドープ加工、杢たは
、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４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、超竺細々（一般には０．５　ｐ、ｔｔｒ以下）
粒子をリラ。一般微粒子とは、機械的粉砕や折中沈殿処
理等の一般的手法によって得られる微細粒子をいさ、ま
た、ビームとは、流れ方向に断（２）積がほぼ一定の噴
流のことをいい、その断面形状は問わないものである１
゜［、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、］二記微粒子の移送に伴う微粒子流の速度制御は
、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一方、この区画された流路の上流側
と下流側の差圧を調整することによって、行われている
に過ぎない。

ま、た、微粒子を基体へ吹き付ける場合等においては１
、ノズルを介し工士ヤリア、ガス、と共に微粒子を噴出
させることが哲われている。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　　　１管又は先
細ノズルで、この場合においても、噴出する微粒子流の
速度制御は、ノズル前後の差圧を調整することによって
行われているに過ぎない。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記従来の中なる差圧による流速制御で
は、微粒子の流れが密度分布の大きな拡散流となり、全
体の流れについて正確な流速制御を期し難いものである
。また、差圧による制御では、差圧の大小が必ずしも流
速の大小にはつながらないので、この点からも流速の正
確な制御を期し難いものである。流速の制御が正確にで
きないと、例えば活性を有する微粒子の移送時に、移送
の遅延によって当該微粒子の活性が消失してしまったり
、微粒子の吹き付は時に、吹きイ・１けられる微粒子の
圧動エネルギーが大き過ぎたり小さ過ぎたりして、吹き
付けによる膜形成等が阻害されやすくなる。

本発明は、このような問題点に鑑みて、正確な流速制御
を長時間にわたってＭ［持し、１．シに低温域での反応
又は制御に好適な微粒子流の流れ制御装着を提供するこ
とを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明において、上記の問題点を解決するために講じら
れた手段は、流路に縮小拡大ノズルを備えた微粒子流の
流れ制御装置であって、縮小拡大ノズルの出口部にディ
フューザ部が形成されていることを特徴とする微粒子流
の流れ制御装置とするものである。

第１図は、本発明の基本的な原理と構成を示す説明図で
、流路に縮小拡大ノズルｌを設け、このノズルｌの上流
側と下流側の圧力比を臨界圧力比以上にして、微粒子流
の速度を制御する流れ制御装置を示すものである。

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１の
流入側と流出側は、各々密閉系である上流明における縮
小拡大ノズルｌの流入側と流出側は１両者間に圧力比を
生じさせて、キャリアガスと共に微粒子を流過させるこ
とができλば、密閉系であっても開放系であってもよい
。

縮小拡大ノズル１の出口部は、開口面積の拡大を急激に
行ない、流出口１ｂのテーパをゼロもしくは微小にする
ことにより、ディフューザ部１ｃに形成されている。

［作用］ 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内の圧力Ｐ・と下−室４内の圧力Ｐとの間
に差圧が生じ、この差圧によ“って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ｌの流入口１ａ
へ導□かれ、そののど部２を通り、流出口１ｂから適正
膨張流として噴出させることができる。但し、圧力比Ｐ
／Ｐａは、適正膨張流を形成する臨界圧力比以下の値と
する。こ□こで適正膨張流とは、縮小拡大ノズル１から
噴出される流れであって、噴出時の圧力Ｐｊが下流室４
の圧力Ｐとほぼ等しくなる流れをいう。

ところで縮小拡大ノズル１は、単に上流側と下流側の圧
力差に応じてキャリアガスと共に微粒子を噴出させるだ
けでなく、噴出されるキャリアガス及び微粒子の流れを
均一化する作用を成すものである。従って、との均一化
された微粒子の流れとすることによって、全体の綾れ速
度の制御が容易となる。

また、縮小拡大ノズル１は、上流室３の圧力ＰＧと乍□
流室４の圧力Ｐの圧力比Ｐ／Ｐ、が臨界圧力比以下の場
合、のど部２の開口面積ＡＩ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速度を超音速下で調整で
きる。

例えば、流れが縮小拡大ノズルｌ内で断熱膨張すると゛
仮定し、流れの速度をＵ、その点における音速をａ、流
れの比熱比をγとすると、流れの到達マツハ数Ｍは、上
流室３の圧力Ｐ。と下流室４の圧力Ｐとから次式で定ま
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＝「］１１「 また、流出口１ｂの開口面積Ａ及びのど部２の開口面積
Ａ・と到達マツハ数Ｍとの間には次の関係がある。

そして、」二流室３の圧力Ｐ。と下流室４の圧力Ｐの圧
力比Ｐ／ＰＯから（１）式で定まるマツハＩＩＭと、流
出口１ｂの開口面′Ｊ！ｉＡ及びのど部２の開１１面積
Ａ”とから（２）式で定まるマツハ数とが一致するとき
、流れは適正膨張流となる。この場合、Ｐ／Ｐ。

は臨界圧力比以下で、Ｍは１以上となる。この流れの速
度Ｕは、次の（３）式で求めることができる。

一方、上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
ので、速度制御が極めて正確なものとなる。

このようなことから、例えば上流室３内で活性を有する
微粒子を形成して、これを直に縮小拡大ノズル１でビー
ム化移送したり、縮小拡大ノズル１内又は縮小拡大ノズ
ルｌの直後で活性を有する微粒子を形成して、これをそ
のままビーム化移送すれば、超高速下における正確な速
度制御により、しかも空間的に独立状ｆｌｉにあるビー
ムと１７で移送することができ、例えば下流室４内に設
けた基体６上に良好な活性状態のままイ・１着捕集する
ことができる。また、流れ速度が制御されたビームとし
て微粒子が基板６上に吹きイ１けられるので、この吹き
付は時の微粒子の運動エネルギーを容易に制御できるも
のである。

ここで、縮小拡大ノズルｌの出口部にディフューザ部１
ｃを形成すると、微粒子流は断熱膨張し、急速な温度低
下を起こす。即ち、断熱変化においては、前記比熱比γ
を使用し、気体体積Ｖでｐｖ　　＝一定　　　・・・・
・・（４）かつ、絶対温度Ｔに対して、 ＰＶ／Ｔ＝一定　　・・・・・＝（５）゛であるので。

ＴＶ　　　＝一定　　・・・・・・（６）を成立させる
ような関係で、体積の膨張に伴い、９、 気体は内部エネルギーを消費して温度低下する。

そして、そのエネルギー消費により、流出口１ａの速度
Ｕ′は、ディフューザ部１ｃが形成されない場合の速度
Ｕよりもやや低速になる。

［実棒例］ 第２図は本発明の方法を超微粒子による成膜に利用した
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Ｗて構
成されており、第一下流室４ａに、やはシ各々ユニット
化されたスキマー７１．ゲートバルブ８及び第二下流室
４ｂ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３９、第一下流室４ａ及び第二下流
室４ｂは、後ヰするｔｌｌ′気系によって、上流室３か
ら第二下流室４ｂ−＞と、段階的に高い真空度に保たれ
ているものである。　　　４　　　　、 上流室３の一側に体、共通フランジを介して気Ｏ 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ｌ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、＋Ｊ着
防１に処理を内面に施しておいてもよい。また、発生し
た。ＩＩＩ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ｌ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９ｂ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９ａ、ｅｂ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（ｔ］）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９ａ内を介して両電極９ａ、ｅｂ間に
キャリアガスと原料ガスな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θＣを介して管状に接合し、両電極９ａ、９ｂ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１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ｌ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）に拡大して示されるように、のど
部２のあと開口面積を急激に拡大し、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ようにすると、
ディフューザ部ＩＣが形成される。このとき、その縮小
拡大ノズルｌが断熱材で形成されていると、のど部２を
通過したキャリアガスは断熱＋＊張し、内部エネルギー
を自己消費して急速に温度低下する。この場合、流出口
ｔｂにおける圧力Ｐ′は、内周面の変形が緩徐な場合の
圧力Ｐよりも大きく、流れの速度も小さくなるが、代り
に反応の場としての低温状ｆ１１が得゛　　られる。ま
た、縮小拡大ノズルｌに、第４図（ｂ）に示すように、
２つのディフューザ部１ｃ’、ｌｃ″を設け、断熱膨張
を２段階に発生させ、低温の場を２種類又は２箇所につ
くることもできる。

但し、断熱膨張の場合といえども、縮小拡大ノズル１の
内面と流過流体との境界層が大きくなって渦流を発生す
ると、過度に流速が低下して好ましくないので、これを
防止するためにも、縮小拡大ノズル１内面の仕上げ精度
は、ＪＩＳ　Ｂ　０００１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
」二が好ましい。特に、縮小拡大ノズル１の拡大部にお
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
１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■とならないようにする必要があ
る。

縮小拡大ノズルｌの材質としては、例えば鉄、ステンレ
ススチールその他の金属の他、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
等の合成樹脂、セラミック材料、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をメ
ッキ又はコートすることもできる。具体例としては、ポ
リフッ化エチレンのコート等を挙げることができる。

縮小拡大ノズルｌ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、１゜シに超ｒｆ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、−に記過冷
却状態によって積極的にこれらをｌＢ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１大ノズルｌ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１１１の紐持を図る上では、縮小拡大ノズル１は短い
方が＆ｆましい。

上流室３と下流室４内の圧力比に基づき、のど部２の開
口面積Ａ”と流出口１ｂの開１１ｉｒ＋ｉ積との比Ａ／
Ａ”を適宜に調整して、−に記縮小拡大ノズル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、
上記圧力比とＡ／Ａ”から定まる超高速で流れることに
なる。

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、両可欠部１０．１０’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
降される層状の弁体１３を右するもので、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内で捕集されるが、ゲートバルブ８をボー
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
微粒子を受叶て付着さぜ、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先端の基体ボ
ルダ−１６に取４＝Ｊ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
を加熱又は冷却できるようになっている。

尚、上流室３及び第二下流室４ｂ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１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、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、　２０ｂ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ど圧力調整ブｒ
１８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、　２０ｔ＋で行う
。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、　
２０ｂを問いて、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１９の開度を調整することに
よって、ＩＺ泣室３より第−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・ド
泣室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２０
ｂ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、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等を自動的に開閉制御することによって行っても
よい。

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、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、両者間の圧力比
を一定に保ちやすい。従って、この圧力比の変動の影響
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１にすることができる。

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

まず、縮小拡大ノズル１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。

縮小拡大ノズル１を石芙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ｌ内で活性超微粒
子を形成したり、透光体で形成して紫外、赤外、レーザ
ー光等の各種の波長を１Ｎつ光を流れに照射することも
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１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？、敞顆粒子ビ
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、発生室３、第一下流室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。

本実施例では、上流室３で活性な、ｌｆｌ微粒子−を形
成しているが、必ずしもこのような必要はなく、別途形
成した微粒子を上流室３ヘキヤリアガスと共に送り込む
ようにしてもよい。また、縮小拡大ノズル１を開閉する
弁を設け、上流室３側に一時微粒子を溜めながら、」二
記ブｒ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ののど部２を含む下流側で行う
エネルギー付与と同期させて、上記弁を開閉すれば、［
ＪＩ気系の負担が大幅に低減されると共に、原本：１ガ
スの有効利用を図りつつパルス状の微粒子流を得ること
ができる。尚、同−抽気条件下とすれば、−１−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、−に流室３と縮小拡大ノズル
１の間に、微粒子−を−・詩情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１１−することもできる。

［発明の効果］ 本発明によれば、微粒子を均一な分散状態の超音速のビ
ームとして空間的に独立した状態で移送することができ
るので、超音速の正確な速度制御下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、その吹き付は時
の運動エネルギー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。

特に、縮小拡大ノズルの出口部で断熱膨張を生じさせる
と、殊更に電気エネルギーなどを加えることもなく、−
気に温度低下させることができ、微粒子流が低温状態で
のみ可能な反応や改質を必要とする場合にきわめて効果
的に実現できる。更に、本発明の速度制御方法によれば
、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ｆＬ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
ールス結合笠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図は本発明の
方法を超微粒子による成敗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（８）〜（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、ｉａ：流入口、 ｌｂ二二重出口１ｃ：ディフューザ部、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、８ａ：第一電極、 ８ｂ：第二電極、１０．１０’　　：切欠部、１１、１
１’　　：調整板、１２：ハンドル、１３：弁体、１４
ニジリンダ、 １５ニスライド軸゛、１８二基体ホルダー、１７：シャ
ッター、１８ニガラス窓、 １８：圧力調整弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）流路に縮小拡大ノズルを備えた微粒子流の流れ制御
   装置であって、縮小拡大ノズルの出口部にディフューザ
   部が形成されていることを特徴とする微粒子流の流れ制
   御装置。