JPS62197141A - Production of synthetic material finely divided and alloyed - Google Patents

Production of synthetic material finely divided and alloyed

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JPS62197141A
JPS62197141A JP62012190A JP1219087A JPS62197141A JP S62197141 A JPS62197141 A JP S62197141A JP 62012190 A JP62012190 A JP 62012190A JP 1219087 A JP1219087 A JP 1219087A JP S62197141 A JPS62197141 A JP S62197141A
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component
stream
excited
providing
flowing stream
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JP62012190A
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Japanese (ja)
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スタンフオード・アール・オブシンスキー
ステイーブン・ジエイ・ハドジエンス
ラツセル・シー・カスター
ロバート・バークハード
リチヤード・シー・バージエロン
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Energy Conversion Devices Inc
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 11へた」 本発明は一般的に、合成処理材料に係る。より詳細には
本発明は、前駆成分の少なくとも1つがエネルギ種から
合成され天然産類似材料においてこれまで得られなかっ
た機械的、化学的、光学的、熱的及び電気的特性範囲を
示す材料が得られるような新規な材料の製造方法に係る
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention generally relates to synthetically processed materials. More particularly, the present invention provides a material in which at least one of the precursor components is synthesized from an energetic species and exhibits a range of mechanical, chemical, optical, thermal and electrical properties hitherto unobtainable in naturally occurring similar materials. The present invention relates to a method of manufacturing such a novel material.

1吸悲1」 本発明は、天然産材料には存在しない特性範囲をもつ材
料の必要性が世界的に高まっていることに基づく。天然
材料の制約から解放されるためには、独特の特性をもつ
材料を合成処理できるだけ=36− の技術的革新が不可欠である。以下に記載する技術革新
の目的は、天然材料の各々から得られる熱的、電気的、
光学的、構造的及び化学的特性の有効範囲を最近まで比
較的狭い範囲に限定させていた制約を打破することであ
る。天然産材料と同様の制約が打破されると、非化学量
論的組成、独特の電子軌道配置及び変異結合等をもつ材
料の製造が可能になる。このような非標準的組成及び配
置を利用して所望特性の無限の組み合わせをもつ新規な
材料を合成し得る。
The present invention is based on the growing worldwide need for materials with a range of properties not present in naturally occurring materials. In order to free ourselves from the constraints of natural materials, technological innovations that allow us to synthetically process materials with unique properties are essential. The purpose of the innovations described below is to provide thermal, electrical,
The aim is to overcome the constraints that until recently limited the effective range of optical, structural and chemical properties to a relatively narrow range. Breaking through the same constraints as naturally occurring materials allows the production of materials with non-stoichiometric compositions, unique electron orbital configurations, and mutant bonding. Such non-standard compositions and configurations can be used to synthesize new materials with infinite combinations of desired properties.

本発明の主目的は、所望の任意の用途に適するように特
別処理された合成材料の製造方法を提供することである
。かかる果敢な目的を達成するためには、エネルギ状態
まで励起された成分種をベース材料のホストマトリクス
中に新規な方法で導入する必要がある。この新規な製造
方法によれば、該ホストマトリクス中の成分種の合成処
理された電子的及び化学的結合配置が変化して永久的に
維持される。本文中での「成分」又は「成分材料」なる
用語は、最終合成処理材料に導く相互作用に参加する任
意の種を意味しており、この種が最終生成物中に物理的
に存在するが否がは問わない。成分は特に、材料を形成
するためのエネルギを伝達するか又はその他の影響を与
える不活性カス又は別の種を含み得る。
The main objective of the present invention is to provide a method for producing synthetic materials that are specially treated to suit any desired application. To achieve such a bold goal, it is necessary to introduce energetically excited component species into the host matrix of the base material in a novel manner. According to this novel manufacturing method, the synthesized electronic and chemical bonding configurations of the component species in the host matrix are altered and permanently maintained. In this text, the term "component" or "component material" refers to any species that participates in the interactions that lead to the final synthetic processed material, even if this species is physically present in the final product. It doesn't matter whether you say no or not. The components may particularly include inert scum or other species that transfer energy or otherwise influence the formation of the material.

天然産材料に存在しない化学的、光学的、熱的、電気的
及び物理的特性範囲(狭い範囲)によって特徴付けられ
る従来技術の合成材料の製造方法は、「急冷処理」に関
する文献に既に記載されている。
Methods for the production of prior art synthetic materials characterized by a narrow range of chemical, optical, thermal, electrical and physical properties not present in naturally occurring materials have already been described in the literature on "quenching processes". ing.

前駆材料を非固体状態から急冷すると前駆材料の状態に
特有の非平衡状態及び局部結合秩序が急冷状態で維持さ
れ得る。対照的に、同じ前駆材料が非固体状態から固体
状態に徐冷されると、急冷材料で可能な非平衡状態及び
局部結合秩序を示さない材料が形成される。典型的には
、急冷によって生成した非平衡状態は、任意に結晶質介
在物を含む無秩序なアモルファス、微品質又は多結晶質
の構造によって特徴付けられる少なくとも幾つかの相を
含む。急冷によって生成した材料の特性は徐冷材料の特
性とは異なるので、高速急冷は、所望の新規な特性を示
ずバルク状及び薄膜状のアモルファス無秩序材料を製造
するために商業利用し得る。
When the precursor material is quenched from a non-solid state, nonequilibrium states and local bonding order characteristic of the state of the precursor material can be maintained in the quenched state. In contrast, when the same precursor material is slowly cooled from a non-solid state to a solid state, a material is formed that does not exhibit the non-equilibrium states and local bonding order possible with quenched materials. Typically, the nonequilibrium state produced by quenching includes at least some phases characterized by a disordered amorphous, microcrystalline or polycrystalline structure, optionally with crystalline inclusions. Because the properties of materials produced by quenching are different from those of slow-cooled materials, fast quenching can be used commercially to produce amorphous disordered materials in bulk and thin films that do not exhibit the desired novel properties.

これまで高速急冷技術は、予め選択された材料のホスト
マ)・リクスに1種類以上の「改質用」元素を添加しこ
の材料の物理的、化学的、熱的、電気的又は光学的1?
性の1つ以上を予め選択された通りに変性するために使
用されている。この変性は他の特性を損なうことなく行
なわれるのが望ましいが、天然産材料又は非改質材料の
前記他の特性は変性された特性と相関関係をもち該特性
に影響されると考えられる。本発明によるこの変性の原
理を以後「改WJと指称する。言い替えると、本発明に
おいて改質なる用語は、前駆材料のホストマトリクスに
改質用種を導入して該ホス1〜マトリクスの他の特性と
相関させずに変性することを意味する。好ましい定義に
よれば、詳細に後述するごとく改質は、ポスト7トリク
ス 電子的配置に影響を与えるであろう。
To date, rapid quenching techniques have involved adding one or more "modifying" elements to a preselected material's host matrix (physical, chemical, thermal, electrical, or optical properties).
used to modify one or more of the sexes as preselected. This modification is desirably carried out without loss of other properties, but it is believed that these other properties of the naturally occurring or unmodified material will be correlated with and influenced by the modified properties. The principle of this modification according to the present invention will hereinafter be referred to as "modified WJ".In other words, in the present invention, the term "modification" refers to the introduction of a modifying species into the host matrix of the precursor material to Means to modify without correlation to properties.According to a preferred definition, modification will affect the post-7 trix electronic configuration, as described in detail below.

高速急冷に関しては上述したが、前駆材料のホストマ■
・リクスに改質用元素又は種を添加するためにその他の
種々の方法を使用し得ることが理解されよう。例えば、
これまで改質アモルファス材料は、例えば薄膜処理、C
VD、スパッタリング及びコスパッタリング、グロー放
電及びマイクロ波グロー放電によ・−で製造されている
。これらの改質方法、これにより得られた改質材料及び
改質によって得られた独特の特性は、例えばSLanf
ord R。
As mentioned above regarding high-speed quenching, the host material of the precursor material
It will be appreciated that a variety of other methods may be used to add modifying elements or species to the gas. for example,
Up until now, modified amorphous materials have been developed by, for example, thin film processing, C
It is manufactured by VD, sputtering and co-sputtering, glow discharge and microwave glow discharge. These modification methods, the modified materials obtained by these methods, and the unique properties obtained by the modification are known, for example, from SLanf
ordR.

Ovshinskyの米国特許第41.77473号[
アモルファス半導体材料及びその製法」、Stanfo
rd R.Ovsbinskyの米国特許第41.77
474号「高温アモルファス半導体材料及びその製法」
、Stanford R.(lvsbinsky及びK
rishna Sapruの米国特許第4178415
号「改質アモルファス半導体材料及びその製法」、St
anrord R。
Ovshinsky U.S. Pat. No. 41.77473 [
"Amorphous semiconductor materials and their manufacturing method", Stanfo
rd R. Ovsbinsky U.S. Patent No. 41.77
No. 474 “High-temperature amorphous semiconductor material and its manufacturing method”
, Stanford R. (lvsbinsky and K.
U.S. Patent No. 4,178,415 to Rishna Sapru
No. “Modified amorphous semiconductor material and its manufacturing method”, St.
anlord R.

OvsbinskyとMasatsuBu Tzuの米
国特許第4217374号「グロー放電プロセスによっ
て製造される結晶質半導体材料と等価のアモルファス半
導体」、Stanford R.Ovshinskyの
米国特許第4520039号「組成変化をもつ材料及び
その製法」に記載されている。
Ovsbinsky and Masatsubu Tzu, U.S. Pat. No. 4,217,374, "Amorphous Semiconductor Equivalent to Crystalline Semiconductor Material Produced by Glow Discharge Process," Stanford R. Ovshinsky, U.S. Pat. No. 4,520,039, entitled "Materials with Variable Composition and Process for Making the Same."

前記特許に記載の改質材料は、長距離秩序よりもむしろ
局部秩序をもつ構造的配置の固体アモルファスポストマ
トリクスで形成される。同様にこれら特許に開示された
原理によれば、前駆材料のホストマトリクスの電子軌道
と相互作用する電子軌道をもつ改質用種を該ホスト7ト
リクスしてもよい。この相互作用の結果、前駆材料のポ
ストマI・リクスの電子配置が実質的に改質されるこの
軌道相互作用の結果として生成する材料は、原子又は顕
微鏡しベルで例えば熟伝導率を変化させずに独立に増加
した電気伝導度を与−えるように変化した原子配置をも
つ。得られた材料は、化学的改質及び構造的改質の双方
を示し、双方の改質の結果として、改質された局部秩序
、構造及び配置の変化をもつ非平衡材料に特有の特性が
得られる。
The modified material described in that patent is formed of a solid amorphous post matrix with a structural arrangement having local order rather than long range order. Similarly, according to the principles disclosed in these patents, a modifying species having electron orbitals that interact with the electron orbitals of the host matrix of the precursor material may be added to the host matrix. As a result of this interaction, the electronic configuration of the post-matrix of the precursor material is substantially modified. It has an atomic arrangement that has been changed to give it an independently increased electrical conductivity. The resulting material exhibits both chemical and structural modification, with properties typical of non-equilibrium materials with modified local order, structure and configuration changes as a result of both modifications. can get.

本発明に関しては、メルトスピニングプロセスによる前
駆材料のホストマトリクスの改質を説明することが特に
重要である。これは、5tanford R。
Regarding the present invention, it is particularly important to describe the modification of the host matrix of the precursor material by the melt spinning process. This is 5tanford R.

0vsh 1nsky及びRi c h a r d^
、F1a5ckの米国特許第4339255号「改質ア
モルファスガラス材料の製法及び装置」(この特許は本
発明の論受入に譲渡された)、〆に開示されている。こ
の米国特許255号は流動性改質剤をホストマトリクス
に導入する方法及び装置を記載している。前記流動性改
質剤は1種類以上の不活性ガス例えば酸素、窒素、四フ
ッ化シリコン又は水素化ヒ素を含む。嵩特許に記載の方
法で製造された合成材料は金属、誘電体又は半導体の改
質アモルファスガラス材料でもよい。改質合成材料の範
囲は、合金から、種々の程度の合金化度及び改質度をも
つ材料、改質及びドーピング作用だけが存在する材料に
及ぶ。米国特許第′255号に記載の方法は、種々の間
隔又は層に種々の速度で種々の順序で添加され得る改質
用種を開示しているが、添加される種の数、層の数及び
間隔、導入の速度及び順序は限定されている。
0vsh 1nsky and Ric h a r d^
No. 4,339,255 to F1a5ck, entitled "Process and Apparatus for Making Modified Amorphous Glass Materials," which patent is assigned to the assignee of the present invention. The '255 patent describes a method and apparatus for introducing flow modifiers into a host matrix. The flow modifier includes one or more inert gases such as oxygen, nitrogen, silicon tetrafluoride or arsenic hydride. The synthetic material produced by the method described in the bulk patent may be a modified amorphous glass material of metal, dielectric or semiconductor. The range of modified synthetic materials extends from alloys, to materials with varying degrees of alloying and modification, to materials in which only modification and doping effects are present. The method described in U.S. Pat. No. 255 discloses modifying species that can be added in various intervals or layers at various rates and in various orders, but the number of species added, the number of layers, and the spacing, speed and order of introduction are limited.

米国特許第4339255号に記載の方法を使用すると
改質セラミック材料、例えば標準調製材料では自然発生
しない特性を示すセラミック材料を製造することさえも
可能である。また、改質用材料とホストマトリクスを形
成する前駆材料との間の相互作用が材料を液化するルツ
ボ内で生起せずヌル1〜スピニングチルホイールの表面
で生起するので、生成した材料が複合構造、変調構造又
は層状構造をもし得る。
Using the method described in US Pat. No. 4,339,255 it is even possible to produce modified ceramic materials, such as ceramic materials exhibiting properties that do not occur naturally in standard preparation materials. In addition, since the interaction between the modifying material and the precursor material forming the host matrix does not occur in the crucible that liquefies the material, but occurs on the surface of the spinning chill wheel, the resulting material has a composite structure. , a modulated structure or a layered structure.

米国特許第4339255号に記載の方法では改質セラ
ミック材料を製造できないが、この方法で得られた材料
をチルホイールの周縁表面にメルI・スピニングできる
。メルトスピニングは前記のごとく急冷方法であり毎秒
108℃という高い急冷速度をもつ。しかし乍ら現状で
は、メルトスピニングは、特にスパッタリングの如きよ
り迅速な技術に比較すると緩慢な急冷技術の1つであり
、そのため、これまではより高い急冷速度範囲で改質バ
ルク材料を製造することはできなかった。(最高品質の
改質材料の生成及び製造のためには)極めて高い急冷速
度で改質バルク材料を製造するのが勿論好ましい。なぜ
なら、低い急冷速度に限られるメル従って、本発明は、
新規な種類の改質材料を合成するための革新的な製造技
術に係る。この技術はF1a5ckの米国特許第′25
5号の方法及びその他のこれまで開発された急冷方法の
制約を全くもたな−44〜 い。より詳細には、F1a5ckの米国特許第′255
号の方法は、比較的薄い膜材料しか製造できない、少数
(1,2又は3)の薄膜材料層しか形成できない、又は
、各層のホストラ1〜リクス前駆材料は1種類に限定さ
れる、等の制約をもつ。また、米国特許第′255号の
方法は改質薄膜材料を堆積させるコア部材の使用を開示
していない。
Although the method described in U.S. Pat. No. 4,339,255 does not produce modified ceramic materials, the material obtained in this manner can be spun onto the peripheral surface of a chill wheel. As mentioned above, melt spinning is a rapid cooling method and has a high rapid cooling rate of 108° C. per second. However, as it currently stands, melt spinning is one of the slower quenching techniques, especially when compared to faster techniques such as sputtering, so it has not been possible to produce modified bulk materials at higher quench rate ranges until now. I couldn't. It is of course preferable (for the production and production of the highest quality modified material) to produce the modified bulk material at very high quench rates. Because of the limited quenching rate, the present invention
Concerning innovative manufacturing techniques for synthesizing new types of modified materials. This technology is described in F1a5ck's U.S. Patent '25.
It does not have any of the limitations of the method No. 5 and other quenching methods developed so far. More specifically, F1a5ck U.S. Patent No. '255
The method described in this issue has problems such as being able to produce only relatively thin film materials, forming only a small number (1, 2, or 3) of thin film material layers, or being limited to one type of hostra 1 to lyx precursor material for each layer. Has restrictions. Also, the method of US '255 does not disclose the use of a core member on which the modified thin film material is deposited.

更に、米国特許第“255号は改質誘電材料の製造を開
示しているが、ここで使用されるメルトスピニングプロ
セスではホストマトリクス内への改質様の拡散速度がか
なり低い。従って、この特許に記載の方法を使用して極
めて有効な種類の材料、例えば原子レベルで改質された
特性をもつ種類のセラミック材料を製造することはでき
ない。かかる「原子セラミック」は天然セラミック又は
従来のごとく又は外来的に製造されたセラミックでは見
られなかった特性の組み合わせを示し得る。
Additionally, although U.S. Pat. No. 255 discloses the production of modified dielectric materials, the melt spinning process used therein has a fairly low rate of modification-like diffusion into the host matrix. It is not possible to produce highly effective classes of materials, such as classes of ceramic materials with properties modified at the atomic level, using the methods described in . They can exhibit combinations of properties not seen in exogenously produced ceramics.

前記の如きこれまでに開発された高速急冷方法と対照的
に本発明は、液化金属、半導体又はセラミックポス1〜
7トリクスにエネルギ改質用元素か導入された合成処理
材料の製法を提供する。本発明の製造方法は複数種のホ
スト7トリクス料を用いてサイクルを反復できるのでホ
ス1〜7トリクスの順次堆積された層を同し改質剤て反
復的に変性してもよく又は種々の改質剤で順次的に変性
して組成変化をもつ多層バルク材料ポテイを形成しても
よく又は比較的厚い均質な単一バルク材料ホティを形成
してもよい。また、外部処理されたコア部材を一連の堆
積スデーシJンに通しこのコア部材に改質材料を堆積さ
せてもよい。最後に、本発明方法によれば、大気に曝露
され改質材料が活性状態に維持されている間に、前駆材
料のホストラ1〜リクスと改質材料との相互作用が生じ
るなめに必要な高い急冷速度と高い拡散率との双方が得
られる。エネルギ改質様を高い拡散率でホストマI・プ
ラスに添加することによって真に原子的にh金化された
セラミック材料の製造が可能になる。
In contrast to previously developed high-speed quenching methods such as those described above, the present invention utilizes liquefied metal, semiconductor or ceramic pos.
We provide a method for producing a synthetically processed material in which an energy-modifying element is introduced into 7 Trix. Since the manufacturing method of the present invention can be cycled using multiple types of host 7 trix materials, sequentially deposited layers of phos 1 to 7 trix may be repeatedly modified with the same modifier or with different host 7 trix materials. It may be sequentially modified with modifiers to form a multilayered bulk material with varying compositions, or a relatively thick, homogeneous single bulk material may be formed. Alternatively, the externally treated core member may be passed through a series of deposition stations to deposit the modified material onto the core member. Finally, the method of the present invention provides the necessary high concentration for the interaction of the precursor material's host molecules and the modified material to occur during exposure to the atmosphere and while the modified material is maintained in an active state. Both quenching speed and high diffusivity are obtained. The addition of energy-modifying species to the host polymer I-plus at high diffusivity allows the production of truly atomically h-gold ceramic materials.

発馴しl1梨一 本発明は、合成処理された固体材料の製造方法を提供す
る。該方法は、材料の第1成分の流動流を供給するステ
ップと、第1成分の流動流に励起された拡散可能な材料
の第2成分を作用させるステップと、前記流動流の少な
くとも一部分に前記第2成分を拡散させるステップとを
含む。このようにして、第2成分は第1成分と相互作用
し、個々の成分の特性とは異なる特性範囲を示す合成処
理された固体材料を形成する。第1成分の流動流は好ま
しくは液体であり、実質的に金属材料、半導体材料、半
金属材料、セラミック材料及びその組み合わせから成る
グループから選択された材料から形成される。好ましく
は、励起された気体材料流が第1成分の流動流に衝突す
るように案内される。前記気体材料は、実質的に窒素、
酸素、ハロゲン、炭化水素ガス、不活性ガス、水素、蒸
発アルカリ金属及びその組み合わせから成るグループか
ら選択される。第2成分は、プラズマを形成するか、イ
オン1ヒするか、ラジカル化するか、熱活性化するか、
光活性化するか、触媒活性化するが又は高圧環境を利用
することによって励起され得る。
The present invention provides a method for producing a synthetically processed solid material. The method includes the steps of: providing a flowing stream of a first component of material; acting on the flowing stream of the first component a second component of an excited diffusible material; and diffusing the second component. In this way, the second component interacts with the first component to form a synthetically processed solid material exhibiting a range of properties different from those of the individual components. The first component fluid stream is preferably liquid and substantially formed of a material selected from the group consisting of metallic materials, semiconductor materials, semi-metallic materials, ceramic materials and combinations thereof. Preferably, the excited gaseous material stream is guided to impinge on the flowing stream of the first component. The gaseous material consists essentially of nitrogen,
selected from the group consisting of oxygen, halogens, hydrocarbon gases, inert gases, hydrogen, vaporized alkali metals, and combinations thereof. The second component may form plasma, generate ions, become radicals, or be thermally activated.
It can be excited by photoactivating, catalytically activating, or by utilizing a high pressure environment.

励起された気体流は、この気体流から前記第1成分の流
動流に運動量が伝達されるように実質的に第1成分の移
動方向で第1成分の流動流と接触する。2つの流の接触
は所望の拡散度に到達するために十分な時間維持される
。好適具体例では、第1成分をルツボで消化しルツボか
ら流動流として射出する。射出は加圧ノズルからの射出
の形態でよい。別の具体例では、第1成分がルツボの頂
部からオーバーフローしてもよい。ルツボに形成された
開口は円形断面もしくは方形断面をもつ規則形でもよく
、又は蝶ネクタイ形断面又はIビーム形断面をムつ不規
則形でもよい。
The excited gas flow contacts the first component flow stream substantially in the direction of movement of the first component such that momentum is transferred from the gas flow to the first component flow stream. Contact of the two streams is maintained for a sufficient time to reach the desired degree of diffusion. In a preferred embodiment, the first component is digested in a crucible and expelled from the crucible as a fluid stream. The injection may be in the form of injection from a pressurized nozzle. In another embodiment, the first component may overflow from the top of the crucible. The opening formed in the crucible may be regular with a circular or square cross section, or irregular with a bow tie or I-beam cross section.

−.−48− 好ましくは第1成分の流動流に付加エネルギを作用させ
第1成分のポストマトリクスバルクの一部分での第2成
分の拡散を促進する。このためには流動流にパルスエネ
ルギを供給し内部に渦電流を生じさせる。外部エネルギ
は、電気エネルギ、磁気エネルギ、熟エネルギ又は光学
エネルギのいずれとして与えられてもよい。付加的前駆
成分の流動流は第1成分の流動流と接触するように案内
される。第3成分即ち付加的成分は第1成分と接触する
ために同時に案内されてもよく又は順次に案内されても
よい,成分の相互作用終了後の改質材料の特性を凍結す
るために急冷表面を利用し得る。
−. -48- Preferably, additional energy is applied to the flowing stream of the first component to promote diffusion of the second component in a portion of the post-matrix bulk of the first component. For this purpose, pulsed energy is applied to the flowing stream to generate eddy currents within it. The external energy may be provided as electrical energy, magnetic energy, mechanical energy, or optical energy. A flowing stream of an additional precursor component is directed into contact with a flowing stream of the first component. The third or additional component may be guided simultaneously or sequentially into contact with the first component, on a quenching surface to freeze the properties of the modified material after the components have interacted. can be used.

改質されたき酸処理バルク材料の層を堆積させるための
コア部材を使用してもよい。第2成分を活性化するプラ
ス゛?を形成するためにACエネルギ、マイクロ波エネ
ルギ、RFエネルギ、又はDCエネルギを使用し得る。
A core member may be used to deposit a layer of modified acid-treated bulk material. Plus to activate the second ingredient? AC energy, microwave energy, RF energy, or DC energy may be used to form the .

本発明は更に、比較的厚い合成処理された固体利料の製
造方法を開示している。該方法は、コア部材を配(nu
するステップと、合成処理材料の第1成分の流動流の供
給作業を行うべく構成された少なくとも1つの堆積ステ
ーション・に該コア部材を案内するステップと、第1成
分の流動流に励起された拡散可能な材料の第2成分を作
用させるステップと、流動流の少なくとも−・部分に第
2成分を拡散させるステップとを含む。このようにして
、第2成分を第1成分と接触させ個々の成分の特性とは
異なる特性範囲を示す合成処理固体材料の層をコアに堆
積させる。コアは好ましくはき酸処理固体材料を形成す
る材料と同様の組成をもつ材料から形成される。好まし
・くは、複数の堆積スデーションを配備しこの複数の堆
積ステーションにコアを順次案内する。第1成分の流動
流は好ましくは微粒化金属材料、微粒化半導体材料又は
微粒化セラミック材料から形成された液体流である。励
起された気体材料流を利用することによって第2成分を
第1成分の流動流と接触させる。励起された気体材料は
、実質的に窒素、酸素、ハロゲン、炭化水素ガス、不活
性ガス、水素、蒸発アルカリ金属及びその組み合わせか
ら成るグループがち選択される。
The present invention further discloses a method for producing relatively thick synthetically processed solid interest. The method includes disposing a core member (nu
directing the core member to at least one deposition station configured to provide a fluid stream of a first component of the synthetic process material; applying a second component of the possible material; and diffusing the second component into at least a portion of the flowing stream. In this way, the second component is brought into contact with the first component to deposit a layer of synthetically processed solid material on the core exhibiting a range of properties different from those of the individual components. The core is preferably formed from a material having a similar composition to that forming the acid treated solid material. Preferably, a plurality of deposition stations are provided and the cores are sequentially guided to the plurality of deposition stations. The fluid stream of the first component is preferably a liquid stream formed from an atomized metallic material, an atomized semiconductor material or an atomized ceramic material. The second component is brought into contact with the flowing stream of the first component by utilizing the excited gaseous material flow. The excited gaseous material is selected from the group consisting essentially of nitrogen, oxygen, halogens, hydrocarbon gases, inert gases, hydrogen, vaporized alkali metals, and combinations thereof.

第2成分は、プラズマ、イオン化、ラジカル化、熱活性
化、光活性化、触媒活性化又は高圧環境の利用によって
励起される。コア部材は、合成処理固体材料の層が順次
付着する鋳型として機能するように特別に構成されてい
る。励起された気体流は、第1成分の流動流と衝突して
気体流の運動量が第1成分の流動流に(入違されるよう
に案内される。第1成分及び第2成分は高い拡散度を得
るために十分な時間接触を維持する。
The second component is excited by plasma, ionization, radicalization, thermal activation, photoactivation, catalytic activation or the use of a high pressure environment. The core member is specifically configured to function as a mold to which successive layers of synthetically processed solid material are deposited. The excited gas flow collides with the first component flow stream and is guided such that the momentum of the gas flow is transferred into the first component flow stream. The first and second components are highly diffused. Maintain contact for a sufficient period of time to obtain a degree of

好ましくは第1成分がルツボで液化されルツボから流動
流として射出される。第1成分はまた加圧ノズルを介し
てルツボから射出されてもよく又はルツボからオーバー
フローしてもよい。また、ルツボの開口は規則形又は不
規則形のいずれでもよい。しかし乍ら、この具体例では
、順次堆積される合成処理材料の層が、所定の最終断面
形の製品を製造するような形状の開口から射出される必
要がある。
Preferably, the first component is liquefied in the crucible and expelled from the crucible as a fluid stream. The first component may also be injected from the crucible via a pressurized nozzle or may overflow from the crucible. Moreover, the opening of the crucible may be either regular or irregular. However, in this embodiment, the sequentially deposited layers of synthetic processing material need to be injected through an aperture shaped to produce a product of a predetermined final cross-sectional shape.

前記第1成分の流動流にエネルA−バーストを作用さぜ
第1成分のポスI・マI・プラス中ての第2成分の拡散
を促進してもよい。エネルギは電磁エネルギもしくは熱
エネルギでもよく、又は、例えば渦電流もしくはその他
の(例えば)第1流の撹拌を生起する別のいずれのエネ
ルギ源から供給されてもよい。合成処理材料の励起され
た拡散可能な第3゜第4及び第5成分を使用してもよく
、この場合、励起された拡散可能な(例えば)第2.第
3.第4及び第5成分を急冷以前に第1成分に作用させ
る。この第2成分及び付加的成分との相互作用後に改質
材料を急冷表面に堆積させて該材料中の特性を凍結する
とよい。
An Energ A-burst may be applied to the flow stream of the first component to promote diffusion of the second component in the first component Pos I-Ma I-Plus. The energy may be electromagnetic or thermal energy, or may be supplied, for example, from eddy currents or any other source of energy that produces (for example) agitation of the first stream. Excited diffusible 3rd, 4th and 5th components of the synthetic treatment material may be used, in which case excited diffusible (for example) 2nd. Third. The fourth and fifth components are allowed to act on the first component prior to quenching. After interaction with this second component and additional components, the modified material may be deposited on a quenched surface to freeze properties in the material.

合成処理された固体材料が巻取スプールに収集できる細
長い繊維として形成されてもよい。巻取スプールは、繊
維が複数のtUaステーションを通過し易いように繊維
の長手方向の移動方向に沿ってバイアス力を作用させ得
る。
The synthetically processed solid material may be formed as elongated fibers that can be collected on a take-up spool. The take-up spool may exert a biasing force along the longitudinal direction of travel of the fibers to facilitate passage of the fibers through multiple tUa stations.

本発明は更に光伝送繊維の新規な製造方法を提供する。The present invention further provides a novel method for manufacturing optical transmission fibers.

該方法は、1種類以上の■族元素から選択された第1成
分の流動流を供給するステップと、流動流に励起酸素を
作用させるステップとを含む。
The method includes the steps of providing a flowing stream of a first component selected from one or more Group I elements and applying excited oxygen to the flowing stream.

励起酸素は次に流動流の少なくとも一部分に拡散する。The excited oxygen then diffuses into at least a portion of the flowing stream.

このようにして酸素は第1成分と相互作用し合成処理さ
れた光伝送繊維を形成する。流動流の第1成分は、実質
的にシリコン、ゲルマニウム、及びその化合物、結合物
及び混合物から成るグループから選択される。この流動
流はまた付加的多価金属を内包する。方法が更に、励起
された第3成分を流動流に作用させるステップを含んで
いてもよい。第3成分は、実質的にハロゲン、多価金属
、窒素及びアルカリ金属から選択された1種類以上の元
素を象む。
In this way, the oxygen interacts with the first component to form a synthetically processed light transmission fiber. The first component of the fluid stream is selected from the group consisting essentially of silicon, germanium, and compounds, combinations and mixtures thereof. This fluid stream also contains additional polyvalent metals. The method may further include applying an excited third component to the fluid stream. The third component substantially includes one or more elements selected from halogens, polyvalent metals, nitrogen, and alkali metals.

また、合成処理された固体材料の製造方法が開示されて
いる。該方法は、移動表面を配備するステップと、移動
表面の少なくとも一部分を材料の流動性第1成分と接触
させるステップと、移動表面の第1成分部分を材料の流
動性第2成分と接触させるステップと、材T1の励起さ
れた第3成分を触媒的に導入するステップとを含む。こ
の材料は実質的に、(1)第1成分、(2)第2成分、
(3)第1成分と第2成分から成るグループから選択さ
れた成分に拡散するように構成されている。第3成分が
選択成分に拡散し触媒的に相互作用するので個々の成分
の特性とは異なる特性範囲を示す合成処理された固体材
料が形成される。
Also disclosed is a method for producing a synthetically processed solid material. The method includes the steps of: providing a moving surface; contacting at least a portion of the moving surface with a flowable first component of the material; and contacting a portion of the first component of the moving surface with a flowable second component of the material. and catalytically introducing an excited third component of material T1. This material consists essentially of (1) a first component, (2) a second component,
(3) configured to diffuse into a component selected from the group consisting of the first component and the second component; As the third component diffuses and catalytically interacts with the selected components, a synthetically processed solid material is formed which exhibits a range of properties different from those of the individual components.

移動表面は例えば移動ベルトの形態でもよく、ドラム又
は回転ホイールの表面の形態でもよい。
The moving surface may be in the form of a moving belt, for example, or the surface of a drum or rotating wheel.

流動性第1及び第2成分の一方又は両方が、溶融してル
ツボから射出される流動流の一部を形成してもよい。又
は流動性第1及び第2成分の一方又は両方が、浸漬浴又
は噴霧例えばプラズマ噴霧として供給されてもよい。ま
たは、多層堆積ステッププロセスに複数の移動表面が配
備されてもよい。
One or both of the flowable first and second components may be melted to form part of the fluid stream that is injected from the crucible. Alternatively, one or both of the flowable first and second components may be provided as an immersion bath or a spray, such as a plasma spray. Alternatively, multiple moving surfaces may be deployed in a multilayer deposition step process.

励起された第3成分は、第1成分と移動表面の一部分と
の接触中又は接触後に第1成分中に拡散すべく触媒的に
導入されてもよい。または、流動性第2成分と移動表面
の第1成分部分との接触以前又は接触中に励起された第
3成分が第2成分中に触媒的に導入されてもよい。また
は、励起された第3成分は流動性第1及び第2成分の相
互接触後に画成 −背中に触媒的に導入されてもよい。
The excited third component may be catalytically introduced to diffuse into the first component during or after contacting the first component with a portion of the moving surface. Alternatively, an excited third component may be catalytically introduced into the second component prior to or during contact of the fluid second component with a portion of the first component of the moving surface. Alternatively, the excited third component may be catalytically introduced into the backbone after mutual contact of the fluid first and second components.

本発明の別の具体例によれば、合成処理された複合材料
が調製される。合成処理された複合材料はミクロン又は
サブミクロンのスケールのセラミックゾーンと、屓なる
組成の内部ゾーンと、セラミックシー〉とを順次含む。
According to another embodiment of the invention, a synthetically processed composite material is prepared. The synthesized composite material sequentially includes a micron or submicron scale ceramic zone, an inner zone of a different composition, and a ceramic seam.

合成処理された複合材料の調製では、先ず少なくとも2
種類の異なる材料を含むボディを形成する。材料は比較
的反応性の第1材料と比較的非反応性の第2材料とを含
む。ボディは例えばガス噴霧、メル1へ噴霧、メルトス
ピニング、スパッタリング、CVD、プラズマCVD、
マイクロ波励起プラズマCVDの如き微細顕微鏡組織を
生じる急速凝固技術によって調製され得る。
In the preparation of synthetically processed composite materials, at least two
Forming a body containing different types of materials. The materials include a relatively reactive first material and a relatively non-reactive second material. For example, the body can be gas sprayed, sprayed onto Mel 1, melt spinning, sputtering, CVD, plasma CVD,
It can be prepared by rapid solidification techniques that produce fine microscopic structures, such as microwave-excited plasma CVD.

微細顕微鏡組織ボディの形成後、該ボディを高度に励起
された反応体例えば酸化剤と接触させる。
After formation of the microscopic body, the body is contacted with a highly excited reactant, such as an oxidizing agent.

反応体は例えば窒素もしくは酸素の如き気体反応体でも
よく又は炭素の如き固体反応体でもよく高度に励起され
る。励起はマイクロ波輻射、イオンビーム励起、熱励起
、電気励起のいずれでもよい。
The reactants may be gaseous reactants, such as nitrogen or oxygen, or solid reactants such as carbon, which are highly excited. The excitation may be microwave radiation, ion beam excitation, thermal excitation, or electrical excitation.

励起反応体がボディに接触すると、比較的反応性の第1
材料が反応体と反応しミクロンスケールのセラミックゾ
ーンが形成される。同時に恐らくはCabrara−M
ott拡散の結果として、比較的非反応性の材料が濃縮
されたゾーンが形成される。
When the excited reactant contacts the body, a relatively reactive first
The material reacts with the reactants to form micron-scale ceramic zones. At the same time, probably Cabrara-M
As a result of ott diffusion, a zone of concentrated relatively non-reactive material is formed.

比較的反応性の材料と比較的非反応性の材料とは酸化剤
との反応速度が異なる。例えば、同じ温度及び窒素活性
のとき比較的非反応性の金属材料は比較的反応性の材料
よりも窒化反応速度が遅く、同じ温度及び同じ酸素活性
のとき比較的非反応性の金属材料は比較的反応性の材料
よりも酸化反応速度が遅く、また、酸化剤が炭素のとき
同じ温度及び同じ炭素活性で比較的非反応性の金属材料
は比較的反応性の材料よりも炭化反応速度が遅い。
Relatively reactive materials and relatively unreactive materials have different rates of reaction with oxidizing agents. For example, at the same temperature and nitrogen activity, a relatively unreactive metallic material will have a slower nitridation rate than a relatively reactive material; at the same temperature and oxygen activity, a relatively unreactive metallic material will The oxidation reaction rate is slower than a relatively reactive material, and when the oxidizing agent is carbon, a relatively unreactive metal material at the same temperature and carbon activity has a carbonization reaction rate slower than a relatively reactive material. .

比較的反応性の材料はTi、 J Cr、 Zr、 N
b、 Mo、Hf、 Ta、IA、層、Y、 M、及び
Siの少なくとも1つから成るグループから選択される
。比較的非反応性の金属材料はFe、 Co及び旧から
成るグループから選択される。
Relatively reactive materials are Ti, J Cr, Zr, N
b, Mo, Hf, Ta, IA, layer, Y, M, and Si. The relatively non-reactive metallic material is selected from the group consisting of Fe, Co, and Co.

得られる合成処理された複合材料はフレーク、チップ、
粉末、フィラメント、線又はリボンの形状を有し得る。
The resulting synthetically processed composite material is flakes, chips,
It may have the form of a powder, filament, wire or ribbon.

該材料は種々の形態に製造され得る。例えば炭素を含ま
せてペレット化してもよい。
The material can be manufactured into various forms. For example, it may be pelletized by containing carbon.

このためには固体合金に分散微粒炭素を添加し、炭素含
有合金をペレット化して固体炭化物含有サーメットを形
成する。
To this end, dispersed particulate carbon is added to a solid alloy and the carbon-containing alloy is pelletized to form a solid carbide-containing cermet.

または、微粒材料例えば粉末材料、フィラメント状材料
又は針状材料を複合材料中にマット又はボディとして形
成し、ポリマー又は溶融金属の如き結合剤によって接合
してもよい。従って本発明の別の具体例によれば、実質
的にフィラメント状の材料のウェブを形成し得る。ウェ
ブを溶融金属結合剤と接触させ次に冷却して結合複合材
料を形成してもよい。
Alternatively, particulate materials such as powdered materials, filamentary materials or acicular materials may be formed as mats or bodies in the composite material and bonded by a binder such as a polymer or molten metal. Thus, according to another embodiment of the invention, a web of substantially filamentary material may be formed. The web may be contacted with a molten metal binder and then cooled to form a bonded composite.

本発明のその他の目的及び利点は特許請求の範囲、本文
の記載及び添付図面によって十分に説明されている。
Other objects and advantages of the invention are fully explained by the claims, written description, and accompanying drawings.

且」す引 ■、単層の合成 添付図面に基づく以下の詳R:■な記載より本発明の方
法が更に十分に理解されよう。第1図では堆積ステーシ
ョン全体を参照符号1て示す。この堆積ステーションは
、合成処理された材料を製造するように設計されている
。より詳細には、堆積ステーション1はルツボ゛3を内
蔵しており、(ホス)〜マトプラスを形成する)前駆材
料の第1成分が、例えば誘導加熱:1イル17によって
液化されて液化第1成分2を形成し、ルツボ底面の開口
5から放出される。液化した第1成分2は次に流動KL
7を形成し、この流動流が規則形又は不規則形の開口5
から射出される。堆積ステーション1はまたノズル9を
内蔵しており、合成すべき材料の励起された拡散可能な
第2成分がこのノズル9から放出され、処理材料の第2
成分の拡散容易な流11を形成する。以後に詳述するご
とく、第2成分を高度な活性状態で第1成分の流動流に
導入することが重要である。
The method of the present invention will be more fully understood from the following detailed description based on the accompanying drawings. In FIG. 1, the entire deposition station is designated by the reference numeral 1. This deposition station is designed to produce synthetically processed materials. More specifically, the deposition station 1 contains a crucible 3 in which a first component of the precursor material (forming phosphorus) is liquefied, for example by induction heating 17, to form a liquefied first component. 2 and is released from the opening 5 at the bottom of the crucible. The liquefied first component 2 is then transformed into a liquid KL.
7, and this flow stream forms a regular or irregular opening 5.
ejected from. The deposition station 1 also incorporates a nozzle 9 from which the excited diffusible second component of the material to be synthesized is ejected and the second component of the material to be processed is ejected.
A stream 11 is formed in which the components can easily diffuse. As discussed in more detail below, it is important that the second component be introduced into the flowing stream of the first component in a highly active state.

本発明の1つの具体例によれば、合成処理材料の第1成
分はルツボ3内て溶融する。この第1成分は例えば金属
、゛r−導体又はセラミック材料である。
According to one embodiment of the invention, the first component of the synthetic treatment material is melted in the crucible 3. This first component is, for example, a metal, an r-conductor or a ceramic material.

溶融には抵抗加熱、誘導加熱又は液化材料に不純物を添
加しないその他の技術を用いる。幾つかの場合には、第
1成分が常態で液体であり従って外部加熱を作用させる
必要がほとんどないか又は全くない。室温状態に拘わり
なく、液1ヒされた第1成分2は開口5を介してルツボ
3から放出され、ここから発する?l f4流動流7を
形成する。第1成分がルツボ製造材料よりも低い融点を
もつ材料であることに注目されたい。このことは、ルツ
ボ3に混入した不純物による液体流の汚染を阻止するた
めの必須用件である。
Melting can be done using resistance heating, induction heating, or other techniques that do not add impurities to the liquefied material. In some cases, the first component is normally liquid and therefore there is little or no need to apply external heating. Irrespective of the room temperature, the first component 2 dissolved in the liquid 1 is released from the crucible 3 through the opening 5 and emitted from there. Form l f4 flow stream 7. Note that the first component is a material with a lower melting point than the crucible making material. This is an essential requirement to prevent contamination of the liquid stream by impurities introduced into the crucible 3.

合成処理材料の第1成分の流動流7は次にこの処理材料
の励起第2成分の作用を受ける。第2成分の励起は電気
、光、磁気、光化学、化学又は熱エネルギの入力によっ
て行なう。例えば第2成分を、マイクロ波、r、f、波
又はその他の交流電界の如き電磁エネルギ場に曝露する
とよい。同様に、DC電−〇〇− 界によって励起して励起プラズマを形成してもよい。励
起は光1ヒ学励起でもよく、例えば、成分から励起種を
生成するための適当な波長の光で成分を照射してもよい
。同様に第2種から励起種を生成するために熱エネルギ
を使用してもよい。幾つかの場合には、触媒活性化を使
用し得る。例えば分子水素ガスを白金又はその他の触媒
材料と接触させ励起原子水素を生成してもよい。種々の
励起構造のより詳細な説明及び記載に関しては第7八図
〜第7D図に基づいて詳細に後述する。進歩性に関する
説明を判り易くするために活性化がノズル9の内部て発
生し励起種が該ノズル9から射出されると想定する。
The flowing stream 7 of the first component of the synthetic treatment material is then acted upon by the excited second component of this treatment material. Excitation of the second component is performed by inputting electrical, optical, magnetic, photochemical, chemical or thermal energy. For example, the second component may be exposed to an electromagnetic energy field such as a microwave, R, F, wave or other alternating electric field. Similarly, an excited plasma may be formed by being excited by a DC electric field. The excitation may be optical excitation, for example by irradiating the component with light of a suitable wavelength to generate an excited species from the component. Thermal energy may also be used to generate the excited species from the second species. In some cases, catalyst activation may be used. For example, molecular hydrogen gas may be contacted with platinum or other catalytic material to produce excited atomic hydrogen. More detailed explanations and descriptions of various excitation structures will be described in detail below with reference to FIGS. 78 to 7D. In order to facilitate the explanation of the inventive step, it is assumed that the activation occurs inside the nozzle 9 and that the excited species are ejected from the nozzle 9.

使用方法に拘わりなく、第2成分の励起によって該成分
から・イオン、ラジカル、分子断片及び/又は刺激され
た中性種が生成される。本文中で「励起種、1なる用語
は、増加した反応性をもつ原子、分子又はその断片を意
味しており、増加がどのような方法で行なわれたかは問
わない。更に、第2成分は、ノズル9から離間した場所
又はノズル9の内部で活性化エイ・ルギ又は触媒材料に
曝露されてもよい。例えば、電極、導波管又は火花間隙
の如き電磁エネルギをノズル9のtIIi造に内蔵させ
ることができる。活性化の重要な特徴は、下流で第2成
分とボストマトリクスとの拡散が完了するまで種が励起
状態で維持されることである。
Regardless of the method used, excitation of the second component generates ions, radicals, molecular fragments and/or stimulated neutral species from the second component. In the text, the term ``excited species'' refers to an atom, molecule or fragment thereof with increased reactivity, regardless of how the increase is effected.Furthermore, the second component is , may be exposed to activated energy or catalytic material at a location remote from or within the nozzle 9. For example, electromagnetic energy may be incorporated into the structure of the nozzle 9, such as an electrode, waveguide or spark gap. An important feature of activation is that the species is maintained in an excited state until downstream diffusion of the second component with the bostomatoid matrix is complete.

励起された拡散可能な第2成分は、ルツボ3から発釘る
流動流7の極めて近傍でノズル9から放出され、実質的
に流動流7を包囲する活性化領域例えば活性化種11の
ブラダ゛?を形成する。第2成分が活性化状態で第1成
分が溶融状態なので、第2成分は流動流7に容易に拡散
して相互作用し、その結果、冷却されるとどちらの成分
の特性とも異なる″[、!性範囲をもつ合成処理された
固体材料が形成される。
The excited diffusible second component is ejected from the nozzle 9 in close proximity to the fluid stream 7 emerging from the crucible 3 and forms an activated region, e.g. a bladder of activated species 11, which substantially surrounds the fluid stream 7. ? form. Since the second component is in the activated state and the first component is in the molten state, the second component easily diffuses and interacts with the flowing stream 7, resulting in properties that differ from those of either component when cooled. A synthetically processed solid material with a range of properties is formed.

第1図に示すごとく、堆積装置はチャンバ4に内蔵され
ている。このチャンバは全ての製造方法て必ずしも必要
ではない。しかし乍ら、多くの場合、特定の合成処理材
料を調整的環境で製造するのが望ましい。例えば、流動
流を環境汚染から遮蔽するためにチャンバ4に不活性ガ
ス例えばアルゴンを充填する。別の例では、同じ目的の
ためにチャンバ4が圧力ライン4aを介して減圧されて
もよい。また別の例では、成分の反応及び/又は拡散を
容易にするために加圧雰囲気中で高温で処理してもよい
。勿論、高い室温では第1成分の液体状態が長時間維持
されるであろう。
As shown in FIG. 1, the deposition apparatus is housed in a chamber 4. This chamber is not necessary for all manufacturing methods. However, in many cases it is desirable to produce certain synthetically processed materials in a controlled environment. For example, chamber 4 is filled with an inert gas, such as argon, to shield the fluid stream from environmental contamination. In another example, chamber 4 may be evacuated via pressure line 4a for the same purpose. In yet another example, the treatment may be performed at elevated temperatures in a pressurized atmosphere to facilitate reaction and/or diffusion of the components. Of course, at elevated room temperatures the first component will remain in a liquid state for a longer period of time.

第2図に示す別の好適具体例によれば、処理された材料
の液化第1成分がノズル6から放出される。
According to another preferred embodiment shown in FIG. 2, the liquefied first component of the treated material is ejected from the nozzle 6.

該ノズルはルツボ3の一部を構成しルツボ底面に形成さ
れた開口5を実質的に包囲する。流動流7はこのノズル
6を介してルツボ3から射出される。場合によっては流
動流7が加圧ルツボから放出されてもよい。第2図の具
体例ではr、f、エネルギ源に結合された離間電極8a
、8bの如き電磁エネルギ源が、ルツボ3から放出され
た流動流7にエネルギバーストを与える。または、ノズ
ル6から放出される流動流7の下流の場所で該流動流7
を実質的に包囲する形状の(点線で示す)r、f、波誘
導コイル8cを使用してもよい。離間電極又は誘導コイ
ルは、合成処理材料の第1成分に対する第2成分の反応
性及び拡散を促進する付加的エネルギを供給する。更に
、誘導コイル又は離間電極は、流動流内部に渦電流を発
生させるために使用されてもよい。渦電流は溶融材料を
撹拌又は混合させるべく機能し、該材料の反応性を維持
して第2成分との均質反応を促進する。別の具体例では
、流動流7と交差して印加される磁場の作用によって渦
電流を発生させ得る。流動流の運動及び/又は磁石の運
動によって渦電流を開始させ維持するための必要な力が
生成される。
The nozzle forms part of the crucible 3 and substantially surrounds an opening 5 formed in the bottom of the crucible. The fluid stream 7 is injected from the crucible 3 via this nozzle 6. Optionally, a fluid stream 7 may be discharged from the pressurized crucible. In the embodiment of FIG. 2, r, f, spaced electrodes 8a coupled to an energy source.
, 8b imparts a burst of energy to the flowing stream 7 discharged from the crucible 3. or at a location downstream of the flowing stream 7 emitted from the nozzle 6 .
An r, f wave induction coil 8c (indicated by a dotted line) shaped to substantially surround the wave induction coil 8c may also be used. Spaced electrodes or induction coils provide additional energy to promote reactivity and diffusion of the second component to the first component of the synthetic treatment material. Additionally, induction coils or spaced electrodes may be used to generate eddy currents within the flowing stream. The eddy currents function to agitate or mix the molten material, maintaining its reactivity and promoting homogeneous reaction with the second component. In another embodiment, eddy currents may be generated by the action of a magnetic field applied across the flowing stream 7. The motion of the flow stream and/or the motion of the magnets generates the necessary forces to initiate and maintain the eddy currents.

幾つかの例では、活性化第2成分の選択イオンが流動流
内に移行することを促進するために、溶融流7の近傍に
(図示しない)付加的電極を配備するのが望ましい。あ
る場合には、流動流7を形成する材料が、イオンの移行
を促進するように直接バイアスされ得るだけの十分に高
い導電率を有するであろう。このとき流動流はイオンを
受容する電界質を構成する。付加的エネルギの供給方法
に拘わりなく、処理材料の励起された拡散可能な第2成
分が第1図に関して記載したノズル9から同時に放出さ
れ第1成分2の流動流7はこの第2成分11の拡散効果
の作用を受けて合成処理材料ボディを形成する。
In some instances, it may be desirable to provide additional electrodes (not shown) in the vicinity of the melt stream 7 to facilitate the transfer of selected ions of the activated second component into the flowing stream. In some cases, the material forming the flowing stream 7 will have a sufficiently high electrical conductivity that it can be directly biased to promote ion migration. The flowing stream then constitutes an electrolyte that receives ions. Regardless of the method of supplying the additional energy, the excited diffusible second component of the treatment material is ejected simultaneously from the nozzle 9 described with respect to FIG. A synthetic treatment material body is formed under the action of diffusion effects.

第2図に示す本発明の好適具体例によれば、処理材料の
溶融第1成分2が加圧ノズル6を介してルツボ3から放
出され流動流7を形成する。r、f、出力電極8a、8
bから発するエネルギパルスが該流動流7中に前記のご
とき渦電流を発生させる。このようにして流動流7は、
処理材料の励起された拡散可能な第2成分から形成され
たプラズマ11に曝露されている間は励起状態に維持さ
れる。流動流7中の渦電流は励起された拡散可能な第2
成分のより迅速な拡散を促進し、ポスト材料のより均一
で均質な改質を確保する。更に、iMられた3成処理固
体材料は、材料特性に関しても対応する程度に向上した
均質性及び均一性を示す。
According to a preferred embodiment of the invention shown in FIG. 2, a molten first component 2 of the material to be treated is ejected from the crucible 3 via a pressurized nozzle 6 to form a fluid stream 7. r, f, output electrodes 8a, 8
The energy pulses emanating from b generate eddy currents in the flowing stream 7 as described above. In this way, the flow stream 7 is
It is maintained in an excited state during exposure to a plasma 11 formed from the excited diffusible second component of the treatment material. Eddy currents in the flow stream 7 cause excited diffusible secondary
Promote faster diffusion of ingredients and ensure more uniform and homogeneous modification of post materials. Moreover, the iMed three-component solid materials exhibit a correspondingly improved homogeneity and uniformity with respect to material properties.

本発明の別の好適具体例を第3図に示す。第3図では処
理材料の励起された拡散可能な第2成分の励起流を放出
する第1ノズル9aが示される。更に第1図及び第2図
とは違って、処理材料の励起された拡散可能第3成分の
励起流動流を放出する第2ノズル9bが示される。作動
中、ルツボ3から射出される第1成分の流動流7は前記
のごとく形成され、規則形又は不規則形の開口5から放
出される。
Another preferred embodiment of the invention is shown in FIG. In FIG. 3 a first nozzle 9a is shown which emits an excited stream of an excited diffusible second component of the treatment material. Furthermore, in contrast to FIGS. 1 and 2, a second nozzle 9b is shown which emits an energized flow stream of an energized diffusible third component of the treatment material. In operation, a fluid stream 7 of the first component injected from the crucible 3 is formed as described above and discharged through regular or irregularly shaped openings 5.

この放出後に前記流動流は励起第2成分から形成された
プラズマlluと励起された拡散可能な第3成分から形
成されたプラズマllbとに接触し、第2及び第3成分
の両方の拡散及び相互作用によって改質された合成処理
固体材料を形成する。拡散可能な改質剤を2種類だけ図
示したが、第1成分がち形成された流動流に付加的励起
改質剤を供給するノごめにイ;1加的ノズルを配備し得
ることは理解されよう。幾つかの例では、製造される材
料との相互作用、該材料の加熱、冷却又は改質のために
流動流に非励起成分を供給する付加的ノズルを使用して
もよい。第2成分が十分に反応性の場合には、第2成分
を流動流7と接触させて化学的に励起してもよく、この
場合外部的活性化又は励起が不要である。
After this ejection, said flowing stream contacts a plasma llu formed from the excited second component and a plasma llb formed from the excited diffusible third component, leading to the diffusion and interaction of both the second and third components. The action forms a synthetically processed solid material that has been modified. Although only two types of diffusible modifiers are illustrated, it is understood that an additional nozzle could be provided to provide additional excited modifiers to the flow stream formed by the first component. It will be. In some examples, additional nozzles may be used to provide unexcited components to the flowing stream for interaction with, heating, cooling, or modifying the material being produced. If the second component is sufficiently reactive, it may be chemically excited by contacting it with the flowing stream 7, in which case no external activation or excitation is required.

図示の特に好ましい具体例においては更に、流動流7が
第2成分及び第3成分の作用を順次に受番゛ノることが
理解されよう。しかし乍ら別の特に好ましい具体例にお
いては、励起された第2及び第3成分が流動流に同時に
作用する。成分の同時相互作用及び順次相互作用のいず
れを用いるがは最終外理材料で行なうべき所望の改質、
組成勾配、ドーピング又は合金化の程度によって選択さ
れる。
It will further be appreciated that in the particularly preferred embodiment shown, the flowing stream 7 receives the action of the second and third components in sequence. However, in another particularly preferred embodiment, the excited second and third components act simultaneously on the flow stream. The desired modification to be carried out in the final external material, whether by simultaneous or sequential interaction of the components;
Selection is made by composition gradient, degree of doping or alloying.

第4八図は本発明の更に別の好適具体例を示す。FIG. 48 shows yet another preferred embodiment of the present invention.

この具体例は合成処理材料の急速凝固のための急冷表面
を含む。第4Δ図の装置はルツボ3を含み、該ルツボ3
はこれまでの具体例のルツボ3とほぼ同様である。図示
のごとくルツボ3は、収容した処理材料の第1成分2を
溶融するための誘導加熱コイル17を備える。前記のご
とく抵抗加熱又は輻射加熱等の如き別の非汚染性加熱方
法をも使用し得る。
This embodiment includes a quench surface for rapid solidification of synthetically processed materials. The apparatus of FIG. 4Δ includes a crucible 3;
is almost the same as crucible 3 in the previous specific example. As shown, the crucible 3 is equipped with an induction heating coil 17 for melting the first component 2 of the treated material contained therein. Other non-contaminating heating methods may also be used, such as resistive heating or radiant heating as described above.

またこれまでの図のノズルとほぼ同様のノズル9が備え
られており、このノズル9はプラズマ状態の処理材料1
1の拡散可能な第2成分を放出し励起するように設J1
されている。第4Δ図の(点線で示IJ−)ノズル9は
、ホイール21の表面の近傍の場所へ又はこのホイール
の表面から遠い場所Bのいずれかで第2成分を射出する
。第2成分が第1成分流7と相互作用する場所によって
拡散の程度が決定される。
Also provided is a nozzle 9 which is almost the same as the nozzle shown in the previous figures, and this nozzle 9 is used for treating the material 1 in a plasma state.
J1 is configured to emit and excite the diffusible second component of J1.
has been done. The nozzle 9 in FIG. 4A (indicated by dotted lines IJ-) injects the second component either at a location near the surface of the wheel 21 or at a location B remote from the surface of this wheel. The location where the second component interacts with the first component stream 7 determines the degree of diffusion.

これまでの装置と第4A図の装置との違いは、永久的に
処理された材料内の改質流を高速急冷するためにチルホ
イール21を備えることである。典型的には、チルホイ
ール21が、銅又はアルミニウムの如き高い熱伝導率を
もつ材料から形成され、材料の製造工程中にこの材料の
引き上げ及び冷却を助けるために高速回転する。
The difference between the previous apparatus and the apparatus of FIG. 4A is the provision of a chill wheel 21 for high speed quenching of the reformate stream within the permanently treated material. Typically, the chill wheel 21 is formed from a material with high thermal conductivity, such as copper or aluminum, and rotates at high speed to aid in lifting and cooling the material during the material manufacturing process.

第4A図によれば、処理材料の第1成分の流動流7はル
ツボ3からチルホイール21の周縁表面に案内される。
According to FIG. 4A, a flowing stream 7 of the first component of the treatment material is guided from the crucible 3 to the peripheral surface of the chill wheel 21. According to FIG.

第1成分流7は処理材料の励起第2成分の作用を受ける
。1つの具体例で第2成分は、第1成分がチルホイール
21に導入される場所(位置へ)と実質的に軸合わせさ
れた場所にノズル9から射出される。第2成分は第1成
分中に拡散しこれと相互作用して合成処理材料を生成す
る。この材料はチルホイール21からの熱を伝導によっ
て急速に凝固する。更に、ホイールの回転力は調製され
た処理材料ボディをチルホイール21の周縁表面24か
ら速やかに離間させる機能を果たす。第4Δ図の第2具
体例では、第1成分がチルホイールに導入される場所か
ら離間した場所(位置B)て第2成分プラズマ11が第
1成分と相互作用する。
The first component stream 7 is acted upon by an excited second component of the material to be treated. In one embodiment, the second component is injected from the nozzle 9 at a location substantially aligned with the location where the first component is introduced into the chill wheel 21 . The second component diffuses into and interacts with the first component to produce a synthetic treated material. This material rapidly solidifies by conduction of heat from the chill wheel 21. Furthermore, the rotational force of the wheel serves to quickly separate the prepared treatment material body from the peripheral surface 24 of the chill wheel 21. In the second embodiment of FIG. 4Δ, the second component plasma 11 interacts with the first component at a location (position B) spaced from the location where the first component is introduced into the chill wheel.

■ゞ′ζ又は噴 からの   応 次に第4B図を参照する。第4B図は本発明の別の好ま
しい具体例に適した装置を示す。第4B図の装置は第稈
図の装置とほぼ同様であり、同し素子を同じ参照符号で
示す。第4八図の装置に比較した第4B図の装置の違い
は、合成処理材料ボディの製造中に別の成分を該ボディ
に導入すること、及び、1つ以上の急冷表面をもつホイ
ールが配備されていることである。
■Refer to Figure 4B for the response from ゞ'ζ or jet. FIG. 4B shows an apparatus suitable for another preferred embodiment of the invention. The apparatus of FIG. 4B is substantially similar to the apparatus of FIG. 4B, and like elements are designated by the same reference numerals. The differences in the apparatus of FIG. 4B compared to the apparatus of FIG. 48 include the introduction of additional components into the synthetically processed material body during its manufacture and the provision of wheels with one or more quenching surfaces. This is what is being done.

第4B図の装置はホイール21と、誘導加熱コイル17
をらつルツボ3と、第1ノズル9とを3む。これらの素
子は第4八図に関して記載したものとほぼ同様であるか
ら説明の必要はない。第4B図の装置は更に、液化材料
20の浴を保持するバラI・18の如き容器を含む。図
示のごとくバット18は液化材料20の温度を維持する
抵抗加熱素子22を含む。装置は更に、誘導コイル19
1)の如きエネルギ源と結合した第2ノズル9bを含む
。第2ノズル9bは第1ノズル9LIとほぼ同様であり
、液化材料流又はボディ7に改質材料を作用させるよう
に構成されている。
The device of FIG. 4B includes a wheel 21 and an induction heating coil 17.
A rattling crucible 3 and a first nozzle 9 are installed. These elements are substantially similar to those described with respect to FIG. 48 and need not be described. The apparatus of FIG. 4B further includes a container, such as a barrel I.18, that holds a bath of liquefied material 20. As shown, vat 18 includes a resistive heating element 22 that maintains the temperature of liquefied material 20 . The device further includes an induction coil 19
1), including a second nozzle 9b coupled to an energy source such as 1). The second nozzle 9b is substantially similar to the first nozzle 9LI and is configured to apply a reforming material to the liquefied material stream or body 7.

第4B図の装置の機能を、典型的な合成処理材料の調製
、この場合スズ及びジルコニウムをドープしたシリコン
ガラス部材の調製に関して説明する。
The function of the apparatus of FIG. 4B will be described with respect to the preparation of a typical synthetic process material, in this case a silicon glass member doped with tin and zirconium.

処理の準備として先ずルツボ3に高純度シリコンを充填
し、充填シリコン2を熔融すべく誘導コイル17を励起
する。第1ノズル9aは励起酸素流を供給すべく構成さ
れ、第2ノズル9bは励起水素流を供給すべく構成され
ている。ホイール21はジルコニウムから形成されるか
又はジルコニウムで被着された周縁接触面を備える。バ
ット18には四塩化スズ20が充填される。
In preparation for the treatment, the crucible 3 is first filled with high purity silicon, and the induction coil 17 is excited to melt the filled silicon 2. The first nozzle 9a is configured to provide a flow of excited oxygen and the second nozzle 9b is configured to provide a flow of excited hydrogen. The wheel 21 has a peripheral contact surface made of zirconium or coated with zirconium. The vat 18 is filled with tin tetrachloride 20.

作動中、ホイール21は四塩化スズ20のバラI・18
を通過し乍ら回転し、この通過中にその表面24にスズ
含有材料流を捕捉する。溶融シリコンはルツボ3の底部
の開口5から流動流7に射出されホイール21の周縁表
面24に到達する。この溶融シリコン流7はジルコニウ
ムホイール表面24及びその上に存在する四塩化スズの
両方と相互作用し、これら材料がシリコン化合物のホス
トマトリクスに添加され該ホストマトリクスの合金化、
ドーピング及び/又は改質が達成される。7トリクス中
に四塩化スズとジルコニウムとが混入した溶融シリコン
は第1ノズル9aから励起酸素プラズマllaの作用を
受り、この酸素がシリコンをジルコニウムと四塩化スズ
とを含む二酸化シリコンに変換する。このように形成さ
れた二酸化シリコンボディは、(前記添加を完了すると
)次に第2ノズル9bから放出される励起水素プラズマ
111Jの作用を受ける。この水素は二酸化シリコンボ
ディに拡散し四塩化スズ72−一 を還元してスズを遊離させる。このようにしてジルコニ
ウムとスズとを含む二酸化シリコンが調製される。
During operation, the wheel 21 is filled with tin tetrachloride 20 rose I.18
, and traps a stream of tin-containing material on its surface 24 during this passage. The molten silicon is injected from the opening 5 in the bottom of the crucible 3 into a flowing stream 7 and reaches the peripheral surface 24 of the wheel 21. This molten silicon stream 7 interacts with both the zirconium wheel surface 24 and the tin tetrachloride present thereon, and these materials are added to the host matrix of silicon compounds to alloy the host matrix.
Doping and/or modification is achieved. The molten silicon in which tin tetrachloride and zirconium are mixed in 7trix is subjected to the action of excited oxygen plasma lla from the first nozzle 9a, and this oxygen converts the silicon into silicon dioxide containing zirconium and tin tetrachloride. The silicon dioxide body thus formed is then (once said addition is completed) subjected to the action of an excited hydrogen plasma 111J emitted from the second nozzle 9b. This hydrogen diffuses into the silicon dioxide body and reduces tin tetrachloride 72-1 to liberate tin. In this way, silicon dioxide containing zirconium and tin is prepared.

本発明の要旨及び範囲を逸脱することなく本発明の変更
が当業者に可能なことは明らかであろう。
It will be apparent to those skilled in the art that modifications may be made to the invention without departing from the spirit and scope of the invention.

例えば、四塩化スズに代替して溶融スズをバッド18に
供給してもよく、この場合スズを液体状態に維持するた
めに加熱素子22の励起が必要であろう。
For example, instead of tin tetrachloride, molten tin could be supplied to the bud 18, in which case energization of the heating element 22 would be required to maintain the tin in a liquid state.

かかる具体例では、四塩化スズを還元するための活性化
水素の使用は不要である。この方法の別の変形具体例で
は、ポ、イール21の周縁表面24がスズから形成され
るか又はスズで被着され、バット18はハロゲン化ジル
コニウムの如きジルコニウムベースの1ヒ自物を収容す
る。更に別の具体例では、バット18及び/又はホイー
ル21を高温に維持して、合成処理材料を形成ずべく結
合する成分の反応を容易に生起させる。更に、前記のご
とく、ノズル9a及びノズル911の位置を変更して製
造される材料を変性してもよい。
In such embodiments, the use of activated hydrogen to reduce the tin tetrachloride is not necessary. In another variant embodiment of this method, the peripheral surface 24 of the plug 21 is formed from or coated with tin, and the butt 18 contains a zirconium-based material, such as a zirconium halide. . In yet another embodiment, vat 18 and/or wheel 21 are maintained at an elevated temperature to facilitate reaction of the components to be combined to form the composite treated material. Furthermore, as described above, the positions of nozzle 9a and nozzle 911 may be changed to modify the material produced.

第4B図に関して説明した方法は、二酸化シリコンベー
スの材料以外の多くの材料の製造に容易に適用され得る
。更に、第4B図に示す基本プロセスを種々の要件を満
たすべく拡大したり簡略にしたりすることも可能である
。例えば、バット18を省略し、処理材料のボディを形
成すべく結合する成分の導入がホイール表面だ番”フに
依存してもよい。
The method described with respect to FIG. 4B can be easily applied to the manufacture of many materials other than silicon dioxide-based materials. Additionally, the basic process shown in Figure 4B can be expanded or simplified to meet various requirements. For example, butt 18 may be omitted and the introduction of the components to be combined to form the body of treated material may depend on the surface of the wheel.

または、ホイール21をプロセスに対して不活性にし、
成分導入をバット18だけに依存してもよい。
or the wheel 21 is rendered inert to the process;
Component introduction may depend solely on the vat 18.

幾つかの場合、ホイール21の表面24は、製造される
ボディの1つの成分を供給しないかもしれないが成分の
相互作用を容易にするための触媒表面として機能すべく
形成され得る。例えば、ホイール表面24は鉄、貴金属
、セラミック、サーメット又は相互作用の促進に特に適
した別の触媒材料から形成され得る。更に、第4B図の
装置はルツボ3なしで使用することも可能である。かか
る具体例ではホイール21がバット18からの第1成分
20の流動流を十分に与えることができ、この流動流が
次にノズル9a及びノズル9bからの第2成分以後の成
分の作用を受ける。更に、処理材料の付加的成分を供給
する付加ノズルを含むように第4B図の装置を修正して
もよい。
In some cases, surface 24 of wheel 21 may not provide one component of the body being manufactured, but may be formed to function as a catalytic surface to facilitate interaction of the components. For example, wheel surface 24 may be formed from iron, precious metals, ceramics, cermets, or another catalytic material particularly suited to promoting interaction. Furthermore, the apparatus of FIG. 4B can also be used without crucible 3. In such embodiments, the wheel 21 can provide a sufficient flow of the first component 20 from the vat 18, which is then acted upon by the second and subsequent components from the nozzles 9a and 9b. Additionally, the apparatus of Figure 4B may be modified to include additional nozzles that supply additional components of the processing material.

別の変形具体例によれば、急冷ホイールを例えばベルト
、ドラム又は1つ以上のローラの如き移動表面で代替し
てもよい。複数の移動表面を配備しこれにより多層材料
を合成してもよい。移動表面の一部分と接触する流動成
分を与えるために噴震を使用してもよい。
According to another variant embodiment, the quench wheel may be replaced by a moving surface, such as a belt, a drum or one or more rollers. Multiple moving surfaces may be provided to synthesize multilayer materials. Spurs may be used to provide a flow component that contacts a portion of the moving surface.

■、多多口11刊ノ1滅工 第5図は、合成処理固体材料の比教的厚いボディを製造
するべく作業上有効に配置された複数個の堆積ステーシ
ョンから成る装置を示す。この装置は、通常光に述べた
るつぼと同様のものである第一のるつぼ3を含み、るつ
ぼ3には励起された改質成分を放出する少なくとも1個
のノズル9が関連している。この装置はまた、第一のる
つぼ3の下流に作業上有効に配置された第二のるつぼ2
3をも含み、るつぼ23にもやはり少なくとも1個の第
二のノズル29が関連している。破線で示したように、
上記装置は該装置に付属する任意数の堆積ステーション
を更に含み得る。図示したように、最後のステーション
は第二のるつぼ23の下流に作業上有効に配置された第
三のるつぼ33を含み、るつぼ33には少なくとも1個
の第三のノズル39が関連している。
Figure 5 shows an apparatus consisting of a plurality of deposition stations operatively arranged to produce thick bodies of synthetically processed solid materials. The device comprises a first crucible 3, similar to the crucible described in the ordinary light, associated with the crucible 3 at least one nozzle 9 for emitting an excited modifying component. The apparatus also includes a second crucible 2 operatively located downstream of the first crucible 3.
Also associated with the crucible 23 is at least one second nozzle 29 . As shown by the dashed line,
The apparatus may further include any number of deposition stations associated with the apparatus. As shown, the last station includes a third crucible 33 operatively located downstream of the second crucible 23, with at least one third nozzle 39 associated with the crucible 33. .

第5図に示した装置は、処理された材料の大型ボディを
該材料の薄膜層の連続付着によって製造するべき場合に
特に有利であることが判明した。
The apparatus shown in FIG. 5 has been found to be particularly advantageous when large bodies of treated material are to be produced by successive deposition of thin film layers of said material.

第5図に示したような装置はまた、例えば勾配組成物、
合金組成物あるいはドー11・組成物といった異なる組
成物の薄膜層を含む多Nj構遺体の製造に非常に有用で
ある。この装置の作業は上記諸具76一 体側に述べた原理の延長であり、従って上記諸具体側に
関して為される様々な変形は第5図の装置にも適用され
得る。
A device such as that shown in FIG. 5 can also be used for e.g.
It is very useful in the production of multi-Nj structures containing thin film layers of different compositions, such as alloy compositions or DO-11 compositions. The operation of this device is an extension of the principles described for the components 76 above, and therefore the various modifications made with respect to the components described above may also be applied to the device of FIG.

作業時、第一のるつぼ3は処理材料の第一の成分を装填
されてコ、イル17により加熱され、該るつぼ3の底面
に設けられた特定形状の開口5aから液流7aを放出す
る。上記諸具体側でのように、第一の成分の液流は、処
理材料の第一のノズル9から放出される励起された拡散
可能な第二の成分から成るプラズマllaに晒される。
In operation, the first crucible 3 is charged with the first component of the material to be treated and heated by the coil 17, emitting a liquid stream 7a from a specially shaped opening 5a provided in the bottom of the crucible 3. As in the embodiments above, the liquid stream of the first component is exposed to a plasma lla of an excited diffusible second component emitted from the first nozzle 9 of the treatment material.

第二の成分は液流7a中に拡散して該液流7aと相互に
作用し、それによって合成処理材料のボディを形成する
The second component diffuses into and interacts with the liquid stream 7a, thereby forming the body of the synthetic treatment material.

第一の堆積ステーションで形成された処理材料ボディは
、装置の下流ステーションにおける薄膜層の連続付着の
ための第一のコア材料として機能する。第5図に示した
ように、以後コアと呼称する上記処理材料ボディは、第
一の成分を装填された第二のるつぼ23を通過する。コ
アが、第二の成分との相互作用によって第一の成分より
高い融点を有する材料に改質されたこと、従って第二の
るつぼ23内の溶融ボディを、液化もしくは劣化を伴わ
ずに通過し得ることが指摘されるべきである。
The process material body formed at the first deposition station serves as the first core material for the successive deposition of thin film layers at downstream stations of the apparatus. As shown in FIG. 5, the body of treated material, hereinafter referred to as core, passes through a second crucible 23 loaded with the first component. that the core has been modified by interaction with the second component into a material having a higher melting point than the first component and therefore passes through the molten body in the second crucible 23 without liquefaction or deterioration; It should be pointed out that getting.

コアが第二のるつぼ23から出る際該コア周囲に、るつ
ぼ23に装填された第一の成分の液流7bが堆積される
。この液流7bは、処理材料の第二のノズル29から発
散する第二の成分から成るプラズマ1.1bと相互に作
用し、その結果コアの周囲に付加的な処理材料層7bが
堆積される。
A liquid stream 7b of the first component loaded into the crucible 23 is deposited around the core as it exits the second crucible 23. This liquid stream 7b interacts with a plasma 1.1b consisting of a second component emanating from a second nozzle 29 of treatment material, so that an additional layer 7b of treatment material is deposited around the core. .

こうして、上述の諸工程を連続的に繰り返すことによっ
て合成処理材料の比較的大きいボディが形成され得るこ
とは明らかである。このことは第5図の装置の最後のる
つぼ33に関しても示され、るつぼ33は第一・の成分
2Cを供給するへく構成されており、供給された成分2
Cは励起された第二の成分のプラズマ1.1cと相互に
作用して、るつぼから放出された多層コアの周囲に最後
の層7Cを堆積する。
It is thus clear that relatively large bodies of synthetically processed material can be formed by successively repeating the steps described above. This is also shown with respect to the last crucible 33 of the apparatus of FIG.
C interacts with the excited second component plasma 1.1c to deposit a final layer 7C around the multilayer core ejected from the crucible.

処理材料のボディが大きくなるにつれて、連続的に配置
された下流の堆積ステーションにおいてノズルはるつぼ
に、液流を十分な量の励起された第二の成分で完全に包
囲するべく作業上有効に関連付けられる必要があり得る
ということが留意されるべきである。第5図に関するこ
れまでの説明は、全体の組成が実質的に一様な、各るつ
ぼ及びノズルで同じ第−及び第二の成分を用いて形成さ
れる合成処理材料ボディに係わるものであるが、第5図
に示した装置を用いる製造方法は明らかに、組成の異な
る複数個の堆積層を連続的に生成するべく変更され得る
。例えば、第一のるつぼ3を通過したコアは、るつぼ3
内に存在する溶融材料とは異なる溶融材料を収容した第
二のるつぼ23へと送られ得る。こうして、多層不均質
構造体が製造され得る。
As the body of the material being processed increases, nozzles are operationally associated with the crucible in successively arranged downstream deposition stations to completely surround the liquid stream with a sufficient amount of the excited second component. It should be noted that it may be necessary to Although the foregoing discussion of FIG. 5 pertains to a body of synthetic processed material that is substantially uniform in overall composition and is formed using the same first and second components in each crucible and nozzle. Obviously, the manufacturing method using the apparatus shown in FIG. 5 can be modified to produce successively a plurality of deposited layers of different compositions. For example, the core that has passed through the first crucible 3 is
A second crucible 23 containing a different molten material than that present therein can be fed. In this way, multilayer heterogeneous structures can be produced.

ここで、るつぼに設けられた開口5の横断面形−,71 状がるつぼから放出される合成処理材料ボディの横断面
の外形寸法を制御する点が指摘されるべきである。上記
によって、様々な横断面形状のボディが製造され得る。
It should be pointed out here that the cross-sectional shape of the opening 5 provided in the crucible controls the cross-sectional dimensions of the synthetic treatment material body discharged from the crucible. According to the above, bodies with various cross-sectional shapes can be manufactured.

場合によっては円形、矩形あるいは楕円形といった実質
的に規則的な横断面形状を有するボディの取得が望まし
く、また、触媒活性を高め、表面積を拡大し、あるいは
表面強度を増大するべく■形ビーム状のような実質的に
不規則な横断面形状を付与されたボディの取得が望まし
い場合もあり得る。上記のような規則的な、あるいは不
規則な形状を実現するのに、第一のるつぼ3のみが特別
の横断面形状を具えた開口5を有しさえすればよいとい
うことに留意されたい。複数個の後続ステーションにお
いて、第一のチャンバで製造されたコアは該コア上に続
いて付着する層のための型として機能し、その結果所望
の横断面形状を有する大きいボディが製造される。
In some cases it is desirable to obtain a body with a substantially regular cross-sectional shape, such as circular, rectangular or elliptical, and it may also be desirable to obtain a body with a substantially regular cross-sectional shape, such as a circular, rectangular or elliptical shape, or a beam-shaped body to increase the catalytic activity, increase the surface area, or increase the surface strength. In some cases, it may be desirable to obtain a body endowed with a substantially irregular cross-sectional shape, such as. It should be noted that in order to achieve regular or irregular shapes as described above, only the first crucible 3 needs to have an opening 5 with a particular cross-sectional shape. In a plurality of subsequent stations, the core produced in the first chamber serves as a mold for subsequent layers deposited on the core, so that a large body with the desired cross-sectional shape is produced.

第6図は、強度増大のために選択された不規則な横断面
形状を有する合成処理材料ボディの横断面を示す。この
図から、堆積層の連続付着によってボディの外形寸法が
増大される様子が知見される。第6図に示した合成材料
ボディ40は、概して蝶ネクタイ形の横断面形状(I形
ビームに類似)を有し、コア層43を囲繞する複数個の
連続堆積層41a〜41cを含む。コア層43と協働し
てボディを構成する様々な層41a〜41cは、同一組
成で形成されても、それぞれ異なる組成で形成されても
よい。
FIG. 6 shows a cross-section of a synthetic treated material body having an irregular cross-sectional shape selected for increased strength. From this figure, it can be seen that the external dimensions of the body are increased by successive deposition of deposited layers. The composite material body 40 shown in FIG. 6 has a generally bowtie-shaped cross-sectional shape (similar to an I-beam) and includes a plurality of successive deposited layers 41 a - 41 c surrounding a core layer 43 . The various layers 41a to 41c that cooperate with the core layer 43 to constitute the body may be formed with the same composition or may be formed with different compositions.

場合によっては、有利なくしかし非類似性の)硬度、可
視性及び潤滑性特性を呈する合成処理材料の複合ボディ
を得るために、比較的硬質の材料の層と潤滑な、あるい
は可撓性の材料の層との交互形成が望ましいことがあり
得る。拡散の量を制御することによって勾配組成層を堆
積することもでき、前記層は高度に金属性の組成から高
度にセラミック性の組成まで漸次変化する。
In some cases, a layer of a relatively hard material and a lubricious or flexible material are used to obtain a composite body of synthetically treated materials exhibiting advantageous but dissimilar) hardness, visibility and lubricity properties. It may be desirable to alternate with layers of. By controlling the amount of diffusion, it is also possible to deposit graded composition layers, said layers varying from a highly metallic composition to a highly ceramic composition.

通常上述各図の総てに該当することだが、処理材f1の
第一の成分の液流の質量が前記材71の合成処理ボディ
の質量より小さく、なぜなら第一の成分の潅流に第二の
成分を加えてボディが得られるからであるということに
留意されたい。運動量保存の法則によって、上記因子は
液流の運動において説明されなければならない。第一・
の成分の液流は第1図に示したようなるつぼ3から放出
されて第二の成分と相互に作用するので、その結果生成
される合成処理材料ボディはるつは3から放出される液
流より重くなる(大きい質量を有する)。従・)で、合
成材料ボディは液流より低速で移動する傾向にある(こ
のことは、川1ν1はm2v2に等しくなければならな
いため真である)、この事態は、等閑に付されるなら、
第一の液流の跳ね、団塊形成、凝集その他の一様でない
流れを惹起する恐れがある。
Generally applicable to all of the figures above, the mass of the liquid flow of the first component of the treatment material f1 is smaller than the mass of the composite treatment body of said material 71, since the perfusion of the first component has a second component. Note that this is because body is obtained by adding ingredients. According to the law of conservation of momentum, the above factors must be accounted for in the motion of the liquid flow. first·
The liquid stream of the component is discharged from the crucible 3 and interacts with the second component as shown in FIG. be heavier (have greater mass) than the flow. ), the synthetic material body tends to move slower than the liquid flow (this is true since the river 1v1 must be equal to m2v2), this state of affairs is given by
This may cause splashing, agglomeration, agglomeration, or other uneven flow of the primary liquid stream.

上記のような有害な結果を克服するために、合成材料ボ
ディが堆積ステーションから出てゆく際該ボディに付加
的な運動量が付与されなければならない。このことは様
々に実現され得る。きわめて好ましい方法の一つは(先
に述べたように)、処理材料の第二の成分を、合成材料
の流れに付加的な運動量をイ」与するのに十分な速度並
びに適当な角度でノズルから噴射することであろう。こ
の方法は、ノズルをるつぼから放出される液流に関して
角度付けることによって比較的容易に達成され得る。他
の場合には、合成処理材料流は堆積ステーションから、
(第7A図〜第7D図に示したような)巻き取りリール
らしくはドラム上へと引き出される。ドラJ、の速度及
びトルクを制御することによって、流れに関する」−述
の諸問題点を回避するのに十分な運動量が流れに付与さ
れ得る。第4A図に示したような高速回転するチルホイ
ールが用いられる場合は、該ホイールが、上記問題点を
回避するのに]−分な運動量を流れに((与する機能も
発揮し得る。
To overcome the deleterious consequences described above, additional momentum must be imparted to the composite material body as it exits the deposition station. This can be realized in various ways. One highly preferred method (as mentioned above) is to introduce the second component of the treatment material through the nozzle at a velocity and at an appropriate angle sufficient to impart additional momentum to the flow of synthetic material. It would probably be sprayed from. This method can be accomplished relatively easily by angling the nozzle with respect to the liquid stream exiting the crucible. In other cases, the synthetic process material stream is from a deposition station;
Like a take-up reel (as shown in Figures 7A-7D) it is pulled onto a drum. By controlling the speed and torque of the drum J, sufficient momentum can be imparted to the flow to avoid the aforementioned flow problems. If a rapidly rotating chill wheel, such as that shown in FIG. 4A, is used, the wheel may also perform the function of imparting momentum to the flow to avoid the above problem.

各図を参照しつつ説明した装置は、きわめて様/Zな合
成処理材料の製造に有利に用いられ得る。
The apparatus described with reference to the figures can be used advantageously for the production of a wide variety of synthetically processed materials.

この装置は特に、金属、半導体等のようなより低温で融
解する諸成分からセラミック及びカラスのようなより高
温で融解する化合物を調製するのに用いられる。例えば
、本発明の装置は、アルミニウム金属及び酸素からアル
ミナのボディを製造するのに、あるいはまたヂタ〉′か
らデクニアのボディを製造するのに用いられ得る。また
、拡散の量を制御することによって窒化アルミニウム及
び窒化チタンが調製され46る。更に、アルミニウムー
アルミナ材料、チタン チタニア材料あるいはジルコン
 ジルコニア材料(その他の多くの材料)のような興味
ある複合材料が製造され得る。上記諸材料は、強化用繊
維、耐熱材料、導電セラミック型材料等としての多くの
潜在用途を有する。材料科学の分野の当業名が本明細書
に開示された方法を、光学的、電気的、1ヒ学的、熱的
及び構造的に一様な特性を有する均一組成の、並びに多
層状複合組成のきわめて様々な合成処理材料の調製に容
易に適合させ得るであろうことは予想される。
This apparatus is particularly used for preparing higher temperature melting compounds such as ceramics and glasses from lower temperature melting components such as metals, semiconductors, etc. For example, the apparatus of the invention can be used to produce alumina bodies from aluminum metal and oxygen, or alternatively to produce Decnia bodies from datum. Aluminum nitride and titanium nitride are also prepared 46 by controlling the amount of diffusion. Additionally, interesting composite materials such as aluminum-alumina materials, titanium-titania materials or zircon-zirconia materials (and many other materials) can be produced. The above materials have many potential uses as reinforcing fibers, heat resistant materials, conductive ceramic type materials, etc. Those skilled in the art in the field of materials science have described the methods disclosed herein for producing homogeneous compositional and multilayered composites with uniform optical, electrical, mechanical, thermal and structural properties. It is anticipated that it will be readily adaptable to the preparation of synthetically processed materials of a wide variety of compositions.

■、戊女ツバ乱i進工 先に述べたように、合成されるべき材料の様々なエネル
ギ性ガス状成分の活性化には、本発明の原理に従って様
々な種類のエネルギが用いられ得る。そのような励起方
法の幾つかを第7A図〜第7D図に示す。
2. Boume Tsuba Ran i Shinko As previously mentioned, various types of energy may be used in accordance with the principles of the present invention to activate the various energetic gaseous components of the materials to be synthesized. Some such excitation methods are illustrated in Figures 7A-7D.

第7A図は第1図の装置と概して同様の装置を示し、こ
の装置は合成処理材料の繊維7を調製するべく構成され
た誘導コイル17によって加熱されるるつぼ3を含む。
FIG. 7A shows an apparatus generally similar to that of FIG. 1, which includes a crucible 3 heated by an induction coil 17 configured to prepare fibers 7 of synthetic process material.

第7A図には繊維7を巻き取り集めるべく構成された巻
き収りホイール60も示されており、この図は主に、ノ
ズル9a及び9bから発散する処理材料の成分の励起に
マイクロ波が用いられる場合を示すように企図されてい
る。
Also shown in FIG. 7A is a winding wheel 60 configured to wind up and collect the fibers 7, this figure primarily showing that microwaves are used to excite the constituents of the treated material emanating from the nozzles 9a and 9b. It is intended to show the cases in which

マイクロ波使用のために、装置は互いに離隔して位置す
る1対のマイクロ波ポーン62a及び62bを3み、こ
れらのホーン62a及び62bは2個のノズル9a及び
9bから発散するカス状反応性成分の流れの方へマイク
ロ波エネルギを向けるように配置されている。マイクロ
波ホーン62a及び62bは典型的なマイクロ波源であ
るか、あるいは他の場合には当業名に良く知られている
“′ウッズホーン(W o o d s ’ h o 
r n s ) ”のような遊離基発生器である。
For microwave use, the device includes a pair of microwave horns 62a and 62b located at a distance from each other, these horns 62a and 62b absorbing the scum-like reactive components emanating from the two nozzles 9a and 9b. is arranged to direct the microwave energy towards the flow of water. Microwave horns 62a and 62b are typical microwave sources or are otherwise known as "Woods horns" well known in the art.
r n s )”.

当然なから、ポーンはマイクロ波エイ・ルギ源(図示せ
ず)と作業上有効に接続されている。マイクロ波ホーン
を用いることによって特に有利な一具体側が実現され、
なぜならホーンから送出される高度に活性なエイ、ルギ
はr、f、エネルギを用いた場合よりはるかに多くの種
を活性化するからである。
Naturally, the pawn is operatively connected to a microwave energy source (not shown). One particularly advantageous aspect is achieved by using a microwave horn,
This is because the highly active rays emitted from the horn activate far more species than with r, f, energy.

ノズル9a及び9bを出たガス状成分はマイクロ波エネ
ルギのフィールドを通過して、該成分からプラズマ11
を創出するべく励起され、生じたプラズマ11はるつぼ
3から放出された液流7の一次成分と相互に作用する。
The gaseous components leaving the nozzles 9a and 9b pass through a field of microwave energy to form a plasma 11 from them.
The resulting plasma 11 interacts with the primary component of the liquid stream 7 ejected from the crucible 3.

図示したように、装置は先に述べたような1対のr、f
、励起電極8a及び8bをも含み、これらの電極8a及
び8bは液流の最適温度を維持し、更には液流の成分の
相互作用を促進するため繊維7に1寸加的なエネルギを
付す−するべく配置されている。
As shown, the apparatus comprises a pair of r, f as previously described.
, also includes excitation electrodes 8a and 8b, which impart an additional energy to the fibers 7 in order to maintain an optimum temperature of the liquid stream and also to promote interaction of the components of the liquid stream. - It is arranged to do so.

第7B図は、機能及び構造において第7A図の装置と概
して同様の装置を示すが、この例では処理材料のガス状
成分の励起は、ノズル9a及び9bから放出されるガス
状成分の流れの近傍に作業上有効に配置された1対のr
、f、励起型fi64a及び641)によって実現され
る。マイクロ波エネルギを用いた具体例の場合同様、r
、f、エネルギはガス状成分を励起して該成分からプラ
ズマ11を生成し、生成されたエネルギ性プラズマ11
はガス状成分と第一の成分のホストマトリクスとの相互
作用を促進する。
FIG. 7B shows an apparatus generally similar in function and structure to that of FIG. 7A, but in this example the excitation of the gaseous components of the process material is controlled by the flow of gaseous components emitted from nozzles 9a and 9b. A pair of r placed nearby for effective operation
, f, excited type fi64a and 641). As in the case of the specific example using microwave energy, r
, f, the energy excites the gaseous component to generate plasma 11 from the component, and the generated energetic plasma 11
promotes the interaction of the gaseous component with the host matrix of the first component.

第7C図は、処理材料のガス状成分を熱的に活性化する
装置を示す。図示したように、2個のノズル9a及び9
b各々に、ノズル9a及び9bから放出されるガス状成
分に熱的エネルギを付与するコイル形抵抗加熱エレメン
ト66が関連している。
FIG. 7C shows an apparatus for thermally activating gaseous components of processing materials. As shown, two nozzles 9a and 9
Associated with each is a coiled resistive heating element 66 which imparts thermal energy to the gaseous components emitted from the nozzles 9a and 9b.

図示しないが、ノズル9a及び9bは、該ノズル9a及
び9bを通るガスを触媒によって活性化するためプラチ
ナあるいはパラジウム塊のような触媒塊を内包するよう
にも変更され得る。
Although not shown, the nozzles 9a and 9b may also be modified to contain a catalyst mass, such as a platinum or palladium mass, for catalytically activating the gas passing through the nozzles 9a and 9b.

第7D図は、ノズル9a及び9bによってもたらされる
ガス状成分の光化学的活性化に適した装置を示す。この
装置は、ノズル9a及び9bから放出された成分を照射
するべく作業上有効に配置された1対の光源68を含む
。光源68は最も典型的には、成分の活性化に適した高
強度の波長を実現する。光源68としては、水銀蒸気う
〉′プ、ナトリウムランプ、アークランプ及びレーザの
ような公知の光化学光源が用いられ得る。
Figure 7D shows a device suitable for photochemical activation of gaseous components provided by nozzles 9a and 9b. The apparatus includes a pair of light sources 68 operatively arranged to illuminate the components emitted from the nozzles 9a and 9b. Light source 68 most typically provides a high intensity wavelength suitable for component activation. As the light source 68, known photochemical light sources such as mercury vapor vapor, sodium lamps, arc lamps, and lasers can be used.

88= ■、質L」1」 第8図は、本願出願人が現時点で提示する、本発明の発
明概念が実現された大量生産プラン1〜の一案を示す透
視図である9図中、全体として参照符号70で示した反
応装置アセンブリは反応容器72を含み、この容器72
内で、原子的に処理された材料の合成が生起する。大型
容器72は、誘導コイル17によって加熱されるハウジ
ング73内に配置されたるつぼ(図示せず)を含む。反
応容器72内で製造されるべき材料の成分はこの例では
、互いに離隔して位置するマイクロ波ボーン62a及び
62bによって付与されるマイクロ波エネルギにより活
性化され、上記ホーン62a及び62bはそれぞれマイ
クロ波電源63a及び63bと作業上有効に接続されて
いる。処理材料の、加圧タンク75a 、75b 、7
5c及び75dの1個以上から送出されたガス状成分は
ホーン62a及び62bから放出されるマイクロ波エネ
ルギによって活性化され、マイクロ波エネルギはガス状
成分を、プラズマ雲11によって表された高エネルギ外
挿I\と変換する。エネルギはるつぼから放出された第
一の成分の液流7を活性状態に維持するのにも有用で、
その結果2種類以上の成分間の相互作用が促進されるこ
とに留意されたい。
88 = ■, Quality L"1" Figure 8 is a perspective view showing one of the mass production plans 1 to 1 through which the inventive concept of the present invention is realized, as currently presented by the applicant of the present invention.In Figure 9, The reactor assembly, designated generally by the reference numeral 70, includes a reaction vessel 72, which includes a reaction vessel 72.
Within, the synthesis of atomically processed materials takes place. Large container 72 includes a crucible (not shown) disposed within housing 73 that is heated by induction coil 17 . The components of the material to be produced within the reaction vessel 72 are activated in this example by microwave energy provided by microwave bones 62a and 62b located spaced apart from each other, said horns 62a and 62b respectively It is effectively connected to power supplies 63a and 63b for operation. Pressurized tanks 75a, 75b, 7 for processing materials
The gaseous components delivered from one or more of Convert to insertion I\. The energy is also useful for maintaining the first component liquid stream 7 released from the crucible in an active state;
Note that as a result, interaction between two or more components is promoted.

反応容器72はその全体を、温度調節コイル76によっ
て加熱あるいは冷却され招る。反応容器72はまた、処
理されるべきh成材料の特性に応じて、圧力導管77を
介して加圧され、あるいは減圧され得る。
The entire reaction vessel 72 is heated or cooled by a temperature control coil 76. Reaction vessel 72 may also be pressurized or depressurized via pressure conduit 77, depending on the properties of the material to be treated.

■、−頂 ゛学識、佳の製゛貴 本発明の原理は、通常許容されるセラミック材↑°1の
改質されたものの調製のみでな・く、繊維光学材1″′
+の調製にも特に有利であることが指摘されるべさであ
る。−に記2種の合成処理材r1はいずれも、゛原子セ
ラミック材の先に述べた定義に該当する。
■、- Top ゛Learning, excellent production゛The principle of the present invention is not only the preparation of modified ceramic materials ↑°1, which are normally allowed, but also the preparation of fiber optic materials 1''
It should be pointed out that it is also particularly advantageous for the preparation of +. Both of the two types of synthetically treated materials r1 described in - correspond to the above-mentioned definition of atomic ceramic material.

繊維光学分野の当業者に良・く知られているように、現
在の繊維光学エレメント製造技術は十分に開発された多
段製法であり、この製法の重要な工程は該製法発明の5
初から実質的に不変に維持されている。普通、プレフォ
ーム部材は、入念に選択された屈折率を有する高純度の
出発材料を固化させて、所望のように棒状とすることに
よって製造される。製造されたプレフォーム部材はその
軟化点にまで加熱され、引っ張られて、細い繊維にされ
る。引っ張り工程に続いて繊維は通常、(1)繊維の外
側層の屈折率を変更し、(2)繊維外表面を焼き戻し、
あるいは硬化させ、及び/または(3)繊維を保護コー
ティングで被覆するべく処理される。
As is well known to those skilled in the field of fiber optics, the current technology for manufacturing fiber optic elements is a well-developed multi-step process, and the key steps of this process are
It has remained virtually unchanged since its inception. Typically, preform members are manufactured by solidifying a high purity starting material with a carefully selected refractive index into the desired rod shape. The manufactured preform member is heated to its softening point and drawn into fine fibers. Following the drawing process, the fiber is typically processed by: (1) altering the refractive index of the outer layer of the fiber; (2) tempering the outer surface of the fiber;
or cured and/or (3) treated to coat the fiber with a protective coating.

少なくともこの製法は、光損失の少ないことを特徴とす
る繊維を?Hようと1−ると総てのパラメータの厳密な
制御を要求する厄介な方法である。典型的なプレフォー
ムは6インチ以下の長さを有し、上記用−)張り工程に
よって1キロメートル以下の長さの繊維がもたらされる
At least this manufacturing method produces fibers that are characterized by low optical loss? H is a cumbersome method that requires strict control of all parameters. Typical preforms have lengths of 6 inches or less, and the stretching process described above results in fibers that are 1 kilometer or less long.

上述のようなパラプル処理を排除することは、明らかに
望ましいであろう。本発明の原理を用いることによ−)
で、長大な繊維光学エレメントを連続工程において製造
することが可能である。典型的な繊維光学ニレメンI・
には、コア、コア上のクラッド層及び保護外被層が含ま
れる。コアは光を伝送するエレメントであり、従って伝
送されるべき光の波長に関して高度に透明である材料か
ら形成される。可視領域及び近赤外領域の光の伝送には
、シリコン酸化物、ゲルマニウム酸化物、ジルコン酸化
物、及びその他の同様の酸化物のコア材料が単独て、あ
るいは組み合わせて用いられる。
It would clearly be desirable to eliminate paraple processing as described above. By using the principles of the present invention)
With this, it is possible to manufacture long fiber optic elements in a continuous process. Typical fiber optic elm I.
It includes a core, a cladding layer on the core, and a protective outer layer. The core is a light transmitting element and is therefore formed from a material that is highly transparent with respect to the wavelength of the light to be transmitted. Core materials of silicon oxide, germanium oxide, zircon oxide, and other similar oxides are used alone or in combination for the transmission of light in the visible and near-infrared regions.

クラッドは、コア材料と両立し得るがコア材料とは異な
る屈折率を有する材料から成る。コア及びクラッドの屈
折率は、光がコアとクラッドとの界面を透過して1云送
されるのを制限し、その結果伝送される光が内側全反射
現象により繊維のコア領域に閉じ込められるように選択
される。上記2材料の屈折率を選択するためのパラメー
タは十分に開発されており、光学繊維分野の当業者には
公知である。光がコアから逃れ出ることを防止するため
には通常、コアの方がクラッド層より高い屈折率を有し
なければならない。しばしば、コアとクラッド層とは二
酸化シリコンなどの同一材料から製造されるが、その際
コアの方は、タンタル、スズ、ニオブ、ジルコン、アル
ミニウム、ランタン、ゲルマニウムあるいはホウ素の酸
化物のような多価金属酸化物の添加によって屈折率を増
大される。
The cladding consists of a material that is compatible with, but has a different refractive index than the core material. The refractive index of the core and cladding limits the transmission of light through the core-cladding interface, so that the transmitted light is confined to the core region of the fiber by total internal internal reflection. selected. The parameters for selecting the refractive indices of the two materials are well developed and known to those skilled in the optical fiber art. To prevent light from escaping the core, the core must typically have a higher refractive index than the cladding layer. Often, the core and cladding layers are made from the same material, such as silicon dioxide, while the core is made from polyvalent materials such as tantalum, tin, niobium, zircon, aluminum, lanthanum, germanium, or boron oxides. The refractive index is increased by the addition of metal oxides.

クラッド層は、コアに関して適正な屈折率を呈するのみ
ならず、繊維の耐久性の向上にも寄与する。そのために
クラッド層は、該層の強度を増し、かつ透明度を制限す
る1個以上の(=1加的なエレメントを有し得る。耐久
性を向上させる上記エレメントはクラッド層の厚み全体
にか、あるいは外表面のみに付加され得る。このような
耐久性増大エレメントは例えば、クラッド層がシリコン
あるいはゲルマニウム酸化物をベースとする材料から成
る場3炭素、窒素あるいはフッ素から選択され得る。
The cladding layer not only exhibits an appropriate refractive index with respect to the core, but also contributes to improving the durability of the fiber. For this purpose, the cladding layer may have one or more (=1) additional elements increasing the strength and limiting the transparency of the layer. Said elements increasing the durability may be present throughout the thickness of the cladding layer or Alternatively, it can be added only to the outer surface.Such durability-enhancing elements can be selected from carbon, nitrogen or fluorine, for example, when the cladding layer consists of a material based on silicon or germanium oxide.

場合によっては、コアの屈折率を、光がコアの中心部か
ら出ないように変更することが望ましい。
In some cases, it is desirable to change the refractive index of the core so that no light exits the center of the core.

そのような、屈折率勾配を有するコアが用いられると、
光はクラット層との界面に達する以前に既に繊維の中心
の方l\と有効かつ円滑に方向付けられる。屈折率の勾
配は連続的であっても、あるいはまた段状であってもよ
い。このような、屈折率勾配を有する繊維の使用も当業
者には公知である。
When such a core with a refractive index gradient is used,
Before the light reaches the interface with the crat layer, it is already efficiently and smoothly directed towards the center of the fiber. The refractive index gradient may be continuous or alternatively step-like. The use of such fibers with a refractive index gradient is also known to those skilled in the art.

従来、屈折率勾配を有する繊維の製造は勾配曲線の厳密
な制御を必要としたが、この制御をプレフォーム製造工
程において達成するのは困難である。
Traditionally, the production of fibers with refractive index gradients has required tight control of the gradient curve, which is difficult to achieve in the preform manufacturing process.

しかし、本発明の原理を用いることによ−ノて上記の」
;うな屈折率勾配は、繊維のホスI・7トリクス中への
屈折率変更材料の拡散を制御することによって厳密かつ
容易に実現され11る。
However, by using the principles of the present invention, the above
; such a refractive index gradient is precisely and easily achieved by controlling the diffusion of the refractive index-altering material into the phos I.7 matrix of the fiber.

大抵の場合、繊維光学工しメントは(1)通信系におい
て漏話を惹起する、光の繊維内への漏れを排除し、(2
)更には繊維の強度及び一体性を増すために、クラッド
層の更に外側に密閉保護層を具備している。上記のよう
な密閑層は普通、ガラス質材料、セラミック材料その他
の耐久材料から成る比較的厚・くかつ耐久性の層である
In most cases, fiber optic engineering (1) eliminates the leakage of light into the fiber, which causes crosstalk in communication systems, and (2)
) Furthermore, an encapsulating protective layer is provided further outside the cladding layer to increase the strength and integrity of the fiber. Such a dense layer is typically a relatively thick, durable layer of vitreous, ceramic, or other durable material.

現在用いられ、また研究されている繊維光学系の数は多
い。本発明が、(1)比較的高温で融解するセラミック
、ガラス質その他の無機材料の、主要な汚染源を排除す
る諸工程を経ての調製、(2)同心層の組成のより厳密
な制御、(3)屈折率のより高度な制御、及び(4)材
料の、その他σ)あらゆる物理特性の改善された制御を
実現する点で繊維光学デバイスの製造に多くの利点を授
与することは、そのようなデバイスの設計及び製造の分
野の当業者には明らかであろう。更に、本発明は、繊維
光学コア、クランド及び保護層を包含したきわめて長い
繊維を連続的な単一工程において製造するのに用いられ
得る。
There are a large number of fiber optics currently in use and research. The present invention provides (1) the preparation of ceramics, glass, and other inorganic materials that melt at relatively high temperatures through processes that eliminate major sources of contamination; (2) tighter control of the composition of the concentric layers; 3) greater control over the refractive index, and (4) improved control over all other physical properties of the material. will be apparent to those skilled in the art of device design and manufacturing. Additionally, the present invention can be used to produce very long fibers including fiber optic cores, crunds, and protective layers in a continuous single step.

例えば、光学繊維は本発明の原理により、第1図に示し
て説明した装置と概して同様の装置において、第一の堆
積ステーションで放出された溶融シリコンの流れが活性
化された酸素カス流に晒されることによって製造され得
る。こうして、高純度の二酸化シリコン材料の繊維が、
二酸化シリコンをるつぼ内で融解させる必要を伴わすに
製造され得る。当業者によ−ノて知られ、かつ評価され
ているように、シリコン酸化物、ゲルマニウム酸化物等
のようなガラス生成材料は高温で融解する材料であり、
かつ非常に様々なイオンに関するきわめて良好な溶媒和
剤でもある。従って、上記のような材料のるー)ぼ内て
の汚染は重大な問題であり、他方上記酸化物の前駆体材
料は普通、より低い温度で融解し、またより低い溶媒和
特性を有する。
For example, optical fibers may be fabricated in accordance with the principles of the present invention in an apparatus generally similar to that shown and described in FIG. It can be manufactured by In this way, fibers of high-purity silicon dioxide material are
It can be manufactured by requiring silicon dioxide to be melted in a crucible. As is known and appreciated by those skilled in the art, glass-forming materials such as silicon oxide, germanium oxide, etc. are materials that melt at high temperatures;
It is also an extremely good solvating agent for a wide variety of ions. Therefore, internal contamination of such materials is a serious problem, while the oxide precursor materials usually melt at lower temperatures and have lower solvation properties.

従−)で、本明細書に述べた原理は、ガラス質材料をる
つぼから離れた環境で生成することによ−)て前記材料
の汚染を排除するためのものである。
The principles described herein are for eliminating contamination of vitreous materials by producing them in an environment remote from the crucible.

先に述べたように、本発明の原理は高純度のシリカ繊維
の製造に有利に用いられ、るか、それから繊維が製造さ
れるボス1〜マI〜リクス材料が容易に層状にされ、ト
ープされ、合金化され、改質され、あるいは屈折率勾配
を付与され得る点で本出願は光学繊維製造方法にとって
更に有利である。ここで明らかなように、工程シーケン
スに付加的な材料源を供給することによって、先に述べ
たように製造されるシリカ繊維は例えば屈折率勾配を有
するように、あるいは自材の上にクラッド層を具備する
ように更に改質され得る。
As previously stated, the principles of the present invention may be advantageously used in the production of high-purity silica fibers, or the matrix material from which the fibers are made is easily layered and taupe. The present application is further advantageous for optical fiber manufacturing methods in that it can be alloyed, modified, or index-graded. As can be seen here, by providing an additional source of material in the process sequence, the silica fibers produced as described above can be made to have, for example, a refractive index gradient or a cladding layer on top of the own material. It can be further modified to include the following.

繊維の複数個の層のいずれかの屈折率を変更するために
、第3図に示したような付加的なノズルその他の屈折率
変更剤源が、液化シリカ繊維が処理されている時に該繊
維に向けて屈折率変更剤を供給するのに用いられ得る。
To change the refractive index of any of the multiple layers of fibers, an additional nozzle or other source of refractive index modifying agent, such as that shown in FIG. It can be used to provide refractive index modifiers towards

例えば、四フッ化炭素のようなガス状炭素源、あるいは
四塩化スズのような多価金属源が用いられ得る。上記イ
1加的な試薬材料は、酸素ガスと混合して単一の供給源
からシリコン流に向けて供給され得、あるいはまた分離
した供給源から酸素と同時にかまたは相前後して供給さ
れ得る。上記屈折率変更剤の発生源の濃度及び組成を制
御し、背景圧力を制御し、かつ形成中の繊維の温度を制
御することによって、屈折率変更成分のシリコン及び、
・′またはシリコン酸化物材料中への拡散は繊維の屈折
率勾配を厳密に規定するべく繰り返し制御され得る。
For example, a gaseous carbon source such as carbon tetrafluoride or a polyvalent metal source such as tin tetrachloride may be used. The additional reagent materials described above can be fed into the silicon stream from a single source mixed with oxygen gas, or alternatively can be fed simultaneously or sequentially with the oxygen from a separate source. . By controlling the concentration and composition of the refractive index modifying agent source, controlling the background pressure, and controlling the temperature of the forming fiber, the refractive index modifying component silicon and
• Diffusion into the silicon oxide material can be iteratively controlled to precisely define the refractive index gradient of the fiber.

本発明の原理はまた、繊維上にクラッド層を設けるのに
も用いられ得る。先に述べたように、光をコア内に容易
に留め置くためには、クラッド層のほうがコア層より僅
かに小さい屈折率を有することが望ましい。シリカをベ
ースとする光学繊維系において、コアは普通屈折率1.
466を有し、クラッドは屈折率1.458を有する。
The principles of the invention can also be used to provide cladding layers on fibers. As mentioned above, it is desirable for the cladding layer to have a slightly lower refractive index than the core layer to facilitate light retention within the core. In silica-based optical fiber systems, the core typically has a refractive index of 1.
466 and the cladding has a refractive index of 1.458.

そのような屈折率プロフィールは本発明において、シリ
コン酸化物材料の7トリクス中に塩素あるいはフッ素の
ようなハロゲンが少量含有されることによって容易に達
成され得る。この含有は本明細書に開示した原理によれ
ば、例えばシリコンの液流を放出し、前記液流を活性[
ヒされた酸素3有雰囲気に晒して、該液流から二酸化シ
リコンを生成し、続いてシリコン酸化物繊維を活性化さ
れたハロゲンの雰囲気に、活性ハロゲンが二酸化シリコ
ン繊維中に部分的にのみ拡散するのに好都合な条件の下
に晒ずことによって容易に実現され得る。こうして、よ
り高い屈折率を有するコアの上により低い屈折率を有す
るクラッド層が形成される。
Such a refractive index profile can be easily achieved in the present invention by including a small amount of halogen, such as chlorine or fluorine, in the 7-trix of the silicon oxide material. This inclusion, in accordance with the principles disclosed herein, releases a liquid stream of silicone, for example, and activates said liquid stream.
exposing the silicon oxide fibers to an atmosphere of activated halogen to produce silicon dioxide from the liquid stream; the activated halogens only partially diffuse into the silicon dioxide fibers; This can be easily achieved by not exposing it to conditions that are favorable for it. In this way, a cladding layer with a lower refractive index is formed on a core with a higher refractive index.

クラッド層は、第5図に示して説明したようなマルチス
テーション製法において形成され得る。
The cladding layer may be formed in a multi-station process as shown and described in FIG.

場合によっては、第一・のステーションで形成されたコ
ア繊維は後続ステーションに供給され、そこてクラット
の、一般的にはゲルマニウムあるいはシリコンである第
一の成分の付加的な層がコアに付与された後、活性化さ
れた酸素及びハロゲンのような反応物質を含有する雰囲
気に晒され、前記反応物貰はコア上にクラッド層を形成
するのに適している。上記のようなマルチステーション
被覆は、仕上げ済みの繊維光学工しメントを形成するべ
くコアークラッド複合体周囲に保護層を形成するのに用
いられ得る。好ましく用いられる保護コーティング材料
の選択範囲は広く、セラミックコーティング、ガラス質
コーティング、更には有機ポリマーコーティングさえも
が含まれる。本発明は、上記のようなコーティングのい
ずれの堆積にも用いられ得る。
In some cases, the core fiber formed at the first station is fed to a subsequent station where an additional layer of a first component of crat, typically germanium or silicon, is applied to the core. After being exposed to an atmosphere containing activated oxygen and reactants such as halogens, said reactants are suitable for forming a cladding layer on the core. Multi-station coatings such as those described above may be used to form a protective layer around the core-clad composite to form a finished fiber optic fabric. The selection of preferably used protective coating materials is wide and includes ceramic coatings, vitreous coatings, and even organic polymeric coatings. The present invention can be used to deposit any of the coatings described above.

本明細書に開示した方法が多層構造体、特に同心多層繊
維の製造に用いられ得るため、本発明が繊維光学ニレメ
ンI・の製造に特に適していることは、上段の記述から
明らかである。上記のような同軸光学繊維は非常に様々
な光学特性を有する材flで製造され得、従−〕で繊維
光学エレメントの設評者に独自のデバイスを製造する可
能性を提供する。例えば、単一の繊維が、クラッド層及
び不透明層によって互いに分離された多数の同心透明層
を含み得る。このような単一繊維は上記構成によって、
分離した多数のデータストリームを並列に伝送し得る。
It is clear from the above description that the present invention is particularly suitable for the production of fiber optic nilemens I, since the method disclosed herein can be used for the production of multilayer structures, in particular concentric multilayer fibers. Coaxial optical fibers such as those described above can be manufactured from materials with very different optical properties, offering the installer of fiber optic elements the possibility of manufacturing unique devices. For example, a single fiber may include multiple concentric transparent layers separated from each other by cladding layers and opaque layers. Such a single fiber has the above structure,
Multiple separate data streams may be transmitted in parallel.

本発明の繊維光学ニレメンI・の製造への適用を主にゲ
ルマニウム及びシリコンをベースとする材料に関して説
明したが、この説明は、単に理解が容易であることを日
差して行な−)たもので、上記のような限られた範囲の
材料が商業的に広く用いられているという事実に基づい
ているという点が指摘されるべきである。本発明はしか
し、繊維に形成することが困難であり得るか、あるいは
純粋な形態では取得され得ないものであり得るため現在
広範には用いられていない材料から光学繊維を製造する
のにも用いられ得る。そのような材料には、スペクトル
の赤外領域において高い透明度を実現するバンドギャッ
プを存する半導体材料が含まれる。前記半導体材料とし
て、カルコゲン1ヒ物材料、■族半導体及び■−V族型
半型半導体けられる。繊維光学組成物に関して応答特性
、屈折率、厚み等が、1974年6月4日に再発行され
、CorniBGlass Worksに譲渡された米
国特許第RE 28,028号から得られ、かつより良
く理解され得ることに留意されたい。
Although the application of the present invention to the production of fiber optic fiber optics has been described primarily with reference to materials based on germanium and silicon, this description has been made solely for ease of understanding. It should be pointed out that this is based on the fact that a limited range of materials such as those mentioned above are widely used commercially. However, the present invention may also be used to make optical fibers from materials that are not currently widely used because they may be difficult to form into fibers or may not be obtainable in pure form. It can be done. Such materials include semiconductor materials that have a band gap that provides high transparency in the infrared region of the spectrum. The semiconductor materials include chalcogen monomer materials, group (1) semiconductors, and group (2)-V semiconductors. Response properties, refractive index, thickness, etc. for fiber optical compositions may be obtained and better understood from U.S. Patent No. RE 28,028, republished June 4, 1974, and assigned to CorniBGlass Works Please note that.

■、iW  理 ムセラミック 6の製造本発明の別の
具体例によれば、合成処理された複合体が製造され得る
。合成処理複合体を、第9A図及び第9B図に概略的に
示す。第9A図は粉末材料を示し、第9B図はリボン状
材料を示す。
(2) Production of iW Rim Ceramic 6 According to another embodiment of the present invention, a synthetically processed composite may be produced. The synthetic processing complex is shown schematically in Figures 9A and 9B. Figure 9A shows the powder material and Figure 9B shows the ribbon material.

複合体101はミクロン以下からミクロンの規模のセラ
ミックゾーン105と、異なる組成の内部ゾーン103
と、更にセラミックゾーン105とを有する。
The composite 101 has submicron to micron scale ceramic zones 105 and internal zones 103 of different compositions.
and a ceramic zone 105.

アイランドあるいは層であり摺る、ミツ1フン以下から
ミクロンの規模のセラミックゾーン105は、約0.0
5ミク1コンから約20ミクロンの厚みを有し得る。最
大厚みは、ボディ101の形成に用いられる材料の反応
速度論特性、熱力学特性及び拡散特性、ボディ101の
顕微鏡組織、温度、並びに反応物質即ちオキシダントと
いった因子に従属する。
The ceramic zone 105, which is an island or layer and has a scale of less than 1 micron to about 0.0
It can have a thickness of 5 microns to about 20 microns. The maximum thickness is dependent on factors such as the kinetic, thermodynamic, and diffusion properties of the material used to form body 101, the microstructure of body 101, temperature, and reactants or oxidants.

合成処理複合体101は、まず少なくとも2種の異なる
材料を含むボディ101を形成することによって製造さ
れる。上記材料は、例えば急速固化技術によって実現さ
れる単一の巨視的用にある。例えば融解物スピニング、
スパッタリング、ガス噴射、融解物噴震、CVD、プラ
ズマで補助されるCVD、マイクロ波によって励起され
たプラズマで補助されるCVDなとの、微粒顕微鏡組織
をもたらす任意の急速固化技術が用いられ得る。顕微鏡
組織は非晶質、微品質あるいは多結晶質のうちの一つ以
上に該当し、また結晶質の含有物を有し得る。
The synthetically processed composite 101 is manufactured by first forming a body 101 that includes at least two different materials. The above materials are for single macroscopic use, realized for example by rapid solidification techniques. For example, melt spinning,
Any rapid solidification technique that results in a fine-grained microscopic structure may be used, such as sputtering, gas injection, melt jetting, CVD, plasma-assisted CVD, microwave-excited plasma-assisted CVD. The microscopic structure may be one or more of amorphous, microcrystalline, or polycrystalline, and may have crystalline inclusions.

ボディ101の形成に用いられる材料には、セラミック
生成に用いられる諸条件の下で反応性にお一103= いて著しく相違する1対の材料が象まれる。即ち上記二
つの材料は反応性、拡散率、及び/または形態において
、−・方の材料が安定なセラミックの形成を実現し得、
その際他方の材料はより低速でかあるいはより小さい浸
透深度で化′7反応を起こし、または最小限の化学反応
しか起こさないように相違する。
The materials used to form body 101 include a pair of materials that differ significantly in their reactivity under the conditions used in ceramic formation. That is, in terms of reactivity, diffusivity, and/or morphology, the above two materials can realize the formation of a stable ceramic;
The other material then differs in such a way that it undergoes a chemical reaction at a slower rate or with a smaller penetration depth, or undergoes only a minimal chemical reaction.

比較的活性な材料と比較的活性でない材料とは、反応物
質、即ぢオキシダントとの反応速度において相違する。
Relatively active and relatively inactive materials differ in their rate of reaction with reactants, ie, oxidants.

例えば、比較的活性でない金属材料は同一の温度及び窒
素活性において、比較的活性な材料より低い窒化物生成
反応速度を存する。同様に、比較的活性でない金属材料
は比較的活性な材料に比べて、反応物質が酸素である場
合は同一・の温度及び酸素活性においてより低い酸化物
生成反応速度を有し、反応物質が炭素である場合は同一
の温度及び炭素活性においてより低い炭化物生成反応速
度を有し、また反応物質かホウ素である場合は同一の温
度及びホウ素活性においてより低いホウ化物生成反応速
度を有する。
For example, a relatively inactive metallic material will have a lower nitride formation kinetics than a relatively active material at the same temperature and nitrogen activity. Similarly, relatively inactive metallic materials have lower oxide formation reaction rates than relatively active materials at the same temperature and oxygen activity when the reactant is oxygen; has a lower carbide formation reaction rate at the same temperature and carbon activity, and has a lower boride formation reaction rate at the same temperature and boron activity if the reactant is boron.

反応性の相違を次に掲げる表■に、酸化物及び窒化物の
生成熱によって示す。
Differences in reactivity are shown in Table 3 below by heat of formation of oxides and nitrides.

(T、B、 Reed、 ”二元化合物生成の自由エネ
ルギ:高温化学計算用チャートアトラス(Free E
ner・gyof  Formation  of  
Binary  CompoundS:   Al1 
 八Llasof Charts for Iligh
 Temperature Che+n1cal Ca
トculations)”; M、1.T、 r’re
ss、 Cambridge、 Mass、。
(T.B. Reed, “Free Energy of Binary Compound Formation: Chart Atlas for High Temperature Chemical Calculations (Free E
ner・gyof Formation of
Binary CompoundS: Al1
Eight Llasof Charts for Illight
Temperature Che+n1cal Ca
M, 1.T, r're
ss, Cambridge, Mass.

1971、) 1此1      4L1 Fe    −130,4(1876’ )    −
5,8(1809°)Co    −114,2(17
68’ )Ni    −114(1725’ )Ti
     225(1940°)     −160,
5(1940’ )V               
     −83,3(2190°)Zr     −
262(2125° )      、、−163,8
(2128° )C【・    −178,5(217
6° )    −51(2176° )Mn    
 −192(2054° )Nb      192(
2218’)      −113,4(600’)H
g     −293(1376° )      −
115,7(1376° )No     −107,
1(1530’ )    −31,9(1150°)
Hf     −265(2495° )−88H−1
:113(1748”) Δl     −467,8(1743° )    
−147,6(2736° )Si     −207
,1(169(io )    −90(1680° 
)■族金属、即ち鉄、コバルト及びニッケル、並びにモ
リブデン及びタングステンは低い負の生成熱を有し、こ
のことはこれらの材料のセラミック生成への反応性がか
なり低いことを示している。
1971, ) 1 this 1 4L1 Fe -130,4 (1876') -
5,8(1809°)Co-114,2(17
68')Ni-114(1725')Ti
225 (1940°) -160,
5 (1940')V
-83,3 (2190°) Zr -
262 (2125°) , -163,8
(2128°)C[・-178,5(217
6°) -51(2176°)Mn
-192(2054°)Nb 192(
2218') -113,4(600')H
g −293 (1376° ) −
115,7 (1376°) No -107,
1 (1530') -31,9 (1150°)
Hf -265 (2495°) -88H-1
:113 (1748") Δl -467,8 (1743°)
-147,6 (2736°)Si -207
,1(169(io) -90(1680°
) Group III metals, ie iron, cobalt and nickel, as well as molybdenum and tungsten, have low negative heats of formation, indicating that these materials are considerably less reactive towards ceramic formation.

IVA族の材料(Ti、Zr、Hf)、V族の材料(V
、Nb、Ta)及びVI A族の材Fl(Cr、 No
、W)並びにM8、A1及びSiは酸化物及び/′また
は窒化物に関して大きい負の生成熱を有し、このことは
これらの材料のセラミック生成への反応性がかなり高い
ことを示している。
IVA group materials (Ti, Zr, Hf), V group materials (V
, Nb, Ta) and VI A group materials Fl (Cr, No
, W) and M8, A1 and Si have large negative heats of formation with respect to oxides and/or nitrides, indicating a rather high reactivity of these materials towards ceramic formation.

熱力学的条件上、好ましい反応性材料はTi、 Zr、
11f、■、Nb、 Ta、 Cr、 No、 W、M
n、AI及びSiであり、また比較的反応性てない材料
で好ましいものはC。
In terms of thermodynamic conditions, preferred reactive materials are Ti, Zr,
11f, ■, Nb, Ta, Cr, No, W, M
n, AI and Si, and C is a relatively non-reactive material that is preferred.

及びNiである。しかし、反応速度論的因子及び拡散に
係わる因子も意味を有する。更に、反応性材料のグルー
プ内において酸化物、窒化物、ホウ化物あるいは炭化物
生成熱の差異が大きいため、例えば(1)比較的反応性
でない材料としてのV、Cr及び阿のうちの1種以上と
、(2)比較的反応性である材料としてのZr、 Ti
、 Nb、Ilf、 Mn、Ta、 Cr、Hg、A1
及びSiのうちの1種以上とによって先に述べた材↑−
1対が構成され得る。反応性の差異は、カブレーラーモ
ット(Cabrera−Mott)拡散か惹起されるほ
ど4−分であるべきである。好ましくは、酸化物生成熱
の差異はセラミック生成反応へと導くも一107’− のとして、カブレーラーモット拡散を惹起するほど大き
くあるべきである。
and Ni. However, kinetic and diffusion-related factors also have significance. Furthermore, because there are large differences in the heat of formation of oxides, nitrides, borides, or carbides within a group of reactive materials, for example (1) one or more of V, Cr, and Al as relatively unreactive materials; and (2) Zr, Ti as relatively reactive materials.
, Nb, Ilf, Mn, Ta, Cr, Hg, A1
and one or more of the above-mentioned materials ↑−
A pair may be configured. The difference in reactivity should be 4-minutes long enough to induce Cabrera-Mott diffusion. Preferably, the difference in the heat of oxide formation should be large enough to cause Cabler-Rahmot diffusion, leading to ceramic formation reactions.

一具体側において、比較的反応性の材料はTi、V、C
r、Zr、 Nb、 Hf、Ta、A1及びSiのうち
の少なくとも1種から成るグループから選択され、また
比較的反応性でない金属材料はNo、 l’l、 Fe
、 Co及びNiから成るグループから選択される。
In one embodiment, the relatively reactive materials include Ti, V, C
The metal material is selected from the group consisting of at least one of r, Zr, Nb, Hf, Ta, Al and Si, and the relatively non-reactive metal material is No, l'l, Fe.
, Co and Ni.

微粒顕微鏡組織ボディの形成後、該ボディは高度に励起
された反応物質、即ちオキシダントと接触させられる。
After formation of the microscopic body, the body is contacted with a highly excited reactant, ie, an oxidant.

オキシダントはガス状オキシダントてあり化、反応はオ
キシダントが窒素あるいは酸素である場合気体一固体反
応である。池の場合には、オキシダントは炭素、ホウ素
、あるいは還元可能な炭化物、ホウ化物、窒化物あるい
は酸化物のような固体オキシダントであり得、その際反
応は固体一固体反応あるいは固体−液体反応である。あ
るいはまた、反応は固体−液体反応あるいは液体−液体
反応であり得る。励起は、イオンビ−ム励起、熱的励起
、電気的励起、プラズマ励起、マイクロ波励起等であり
得る。
The oxidant is a gaseous oxidant, and the reaction is a gas-solid reaction when the oxidant is nitrogen or oxygen. In the case of a pond, the oxidant can be carbon, boron, or a solid oxidant such as a reducible carbide, boride, nitride or oxide, where the reaction is a solid-solid reaction or a solid-liquid reaction. . Alternatively, the reaction may be a solid-liquid reaction or a liquid-liquid reaction. The excitation can be ion beam excitation, thermal excitation, electrical excitation, plasma excitation, microwave excitation, etc.

ボディを励起されたオキシダントと接触させることによ
って、比較的反応性である第一の材料はオキシダントと
反応し、その結果ミクロン以下からミクロンの規模のセ
ラミックゾーン105が形成される。場合によってはカ
ブレーラーモット拡散の結果として、比較的反応性でな
い材料の含量が増加したゾーン103が形成される。上
記含量増加を、第10図、第11A図及び第11B図に
示す。
By contacting the body with the excited oxidant, the relatively reactive first material reacts with the oxidant, resulting in the formation of submicron to micron scale ceramic zones 105. Possibly as a result of Cabre-Lahmotte diffusion, a zone 103 is formed with an increased content of relatively unreactive materials. The above content increase is shown in Figures 10, 11A and 11B.

第10図はTi−Zr−5i系を示し、この系において
窒素プラズマと接触している表面は窒化チタン及び窒化
ジルコンが豊富で、一方Siは含有していない。即ち、
窒化チタン−窒化ジルコン領域におけるTi−t−Zr
/ Ti )−Zr + Siの比は、出発材料並びに
窒化処理されていない領域におけるTi + Zr/ 
Ti +Zr+Siの比より大きい。
FIG. 10 shows a Ti-Zr-5i system in which the surface in contact with the nitrogen plasma is rich in titanium nitride and zirconium nitride, while containing no Si. That is,
Ti-t-Zr in titanium nitride-zircon nitride region
/Ti)-Zr + Si ratio is Ti + Zr/Ti in the starting material as well as in the non-nitrided region.
It is larger than the ratio of Ti + Zr + Si.

第11A図及び第11B図は、Ti−V−Al−Ni材
料の、マイクロ波プラズマ窒化処理の前後におけるオー
ジェ分析を示す。第11A図に示した窒化処理されてい
ない標本は、表面からの深度に左右されることなく比較
的一定の金属濃度を示す(グラフ左手)。第11B図は
、窒化物領域でのTiの急激な増加とNiその他の金属
の減少とを、また窒化処理されていない領域でのNiの
増加を示す。即ち、窒化処理されていない領域ではNi
が増加し、窒化処理された領域てはNiは減少する。
Figures 11A and 11B show Auger analysis of Ti-V-Al-Ni material before and after microwave plasma nitridation. The unnitrided specimen shown in Figure 11A exhibits a relatively constant metal concentration regardless of depth from the surface (left side of the graph). FIG. 11B shows a rapid increase in Ti and a decrease in Ni and other metals in the nitride region, and an increase in Ni in the non-nitrided region. That is, in the area that has not been nitrided, Ni
increases, and Ni decreases in the nitrided region.

得られる合成処理複合体は、フレーク、チップ、粉末、
フィラメント、ワイヤあるいはリボンの形態であり得る
。この複合体は、様々な形態に製造され得る。例えば、
炭素を含有することでペレットに形成され得る。このこ
とは、固体合金中に炭素粒j′を分散させ、炭素台IT
合金をペレッI〜に形成して、炭化物を含有した固体サ
ーメッ1〜を得ることによって達成される。
The resulting synthetically processed complexes are flakes, chips, powders,
It can be in the form of a filament, wire or ribbon. This complex can be manufactured in various forms. for example,
By containing carbon, it can be formed into pellets. This means that carbon grains j′ are dispersed in the solid alloy, and the carbon base IT
This is achieved by forming the alloy into pellets I~ to obtain carbide-containing solid cermets I~.

他の場合には、フィラメント状及び針状材料並びに粉末
状材料を含む材料がマツI・もしくはボディに形成され
、溶融金属あるいは有機ポリマーのような結合剤によっ
て接着され得る。即ち、本発明の更に別の具体例によれ
ば、実質的にフィラメント状である材料のウェブが形成
され得る。このウェブは溶融金属結合剤あるいは有機ポ
リマー結き剤と接触して冷却もしくは硬化され、結合さ
れた複合体をもたらす。
In other cases, materials including filamentary and acicular materials as well as powdered materials may be formed into a pine I or body and adhered by a bonding agent such as molten metal or an organic polymer. Thus, according to yet another embodiment of the invention, a web of material that is substantially filamentary may be formed. The web is cooled or hardened in contact with a molten metal binder or an organic polymer binder to yield a bonded composite.

本発明の方法は、主要な開示の精神及び教示から荒れる
ことなく様々に変更することが可能である。従って、本
発明の範囲は特許請求の範囲の記載によってのみ限定さ
れる。
The method of the present invention can be modified in various ways without departing from the spirit and teachings of the main disclosure. Accordingly, the scope of the invention is limited only by the following claims.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は液化材料がるつぼの底面に設りられた開口から
流出して、励起された拡散可能な改質材料に晒される様
子を示す概略的な横断面図、第2図は第1図のるつぼ及
び液化材料流において、励起された改質材料を液化材料
のポスト7トリクス中に拡散させる渦電流の発生に電磁
エネルギが用いられる場合を示す概略的な横断面図、第
3図は第1図のるつぼ及び液化材料流において、励起さ
れた2種の拡散可能な改質材料が液化材料流と接触する
場合を示す概略的な横断面図、第4A図はるつぼ底面に
設けられた開口から流出する液化材料が、該液化材料の
ボストマトリクス中に好ましく拡散する少なくとも1種
の励起された改質剤に晒して改質された後にチルホイー
ルの外周面上に付着する様子を示す概略的な、一部横断
面を示す斜視図、第4B図はるつぼ底面に設(プられた
開口から流出する第一の液化材料流並びにホイール外周
面によって浴から引き上げられる第二の液化材料流がホ
イール外周面近傍において、励起して導入された第−及
び第二の種と相互に作用する様子を示す概略的な、一部
横断面を示す斜視図、第5図は第1図のるつぼ及び液化
材料流を含む第一の堆積ステーションと、該ステーショ
ンに連続して配置された、多層状の改質された材料の製
造に適した同様の堆積構造を含む複数個の堆積ステーシ
ョンとを示ず概略的横断面図、第6図は第5図に示した
ような堆積装置を用いて本発明の原理に従った堆積によ
り製造した不規則な形状の多層構造体の上面図、第7A
図〜第7D図は第3図に示したノズルから発散するガス
状成分の様々な励起手段、即ち第7A図はマイクロ波ボ
ーン、第7B図は1−。 f.パワード電極、第7C図は誘導加熱コイル、第7D
図は光活性化ランプを示す概略的横断面図、第8図は第
1図〜第7図に示した堆積装置の構成要素を含む、特に
合成処理材料の大量生産に適した設備の透視図、第9A
図及び第9B図は共に本発明の一変形例によって窒化処
理された粉末粒子及びリボン部分の概略的な等角投影図
、第10図は実施例1に述べた合成処理複合セラミック
材料の横断面の走査電子顕微鏡写真、第11A図及び第
1IB図は堆積された微粒顕微鏡組織材料の、実施例2
に述ベア:窒化処理の前後におけるオージェ分析を示す
説明図である。 1・・・・・堆積ステーション、3.23.33・・・
・・・るつぼ、・1・・・・・・チャンバ、5・・・・
・・開口、6,9.9a、9b。 29 、39・・・ノズル、8a、8b・・・・・電極
、8C・・・・・・誘導コイル、17・・・・・・加熱
コイル、18・・・・・・ハツト、21・・・・・チル
ホイール、60・・・・・巻き取りホイール、62a、
62b  ・・マイクロ波ホーン、66・・加熱ニレメ
ン1.68・・・・光源、72・・反応容器、73・・
・・・ハウジング、75 a −75d・・・・加圧タ
ンク、76・・・温度調節コイル、77・・・・・圧力
導管。 代理人弁理士 中  村    至 り1 〜     5 Hθ7A FIG、7B へ 胃− し
Figure 1 is a schematic cross-sectional view showing how the liquefied material flows out of the opening in the bottom of the crucible and is exposed to the excited diffusible modifying material; Figure 2 is the same as Figure 1; FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing when electromagnetic energy is used to generate eddy currents in a crucible and liquefied material stream that diffuse excited reforming material into a post 7 trix of liquefied material; FIG. A schematic cross-sectional view of the crucible and liquefied material stream of Figure 1 showing the case where two excited diffusible modifying materials come into contact with the liquefied material stream; Figure 4A is a schematic cross-sectional view of the crucible and liquefied material flow; 2 is a schematic diagram illustrating how the liquefied material flowing out of the liquefied material is deposited on the outer circumferential surface of the chill wheel after being modified by exposure to at least one excited modifier which preferably diffuses into the boss matrix of the liquefied material; FIG. 4B is a partially cross-sectional perspective view showing a first flow of liquefied material flowing out from an opening at the bottom of the crucible and a second flow of liquefied material pulled up from the bath by the outer peripheral surface of the wheel. A schematic, partially cross-sectional perspective view showing interaction with excited and introduced first and second species in the vicinity of the outer circumferential surface; FIG. 2 schematically shows a first deposition station containing a material stream and a plurality of deposition stations arranged in succession thereto containing a similar deposition structure suitable for the production of a multi-layered modified material; 6 is a top view of an irregularly shaped multilayer structure produced by deposition according to the principles of the present invention using a deposition apparatus such as that shown in FIG.
7D illustrate various excitation means for the gaseous components emanating from the nozzle shown in FIG. 3, ie microwave bone in FIG. 7A and 1- in FIG. 7B. f. Powered electrode, Figure 7C is induction heating coil, Figure 7D
Figure 8 is a schematic cross-sectional view showing a light-activated lamp; Figure 8 is a perspective view of an installation particularly suitable for mass production of synthetically processed materials, including the components of the deposition apparatus shown in Figures 1 to 7; , 9th A
9B and 9B are schematic isometric views of powder particles and ribbon portions nitrided according to a variation of the present invention, and FIG. 10 is a cross-sectional view of the synthesized composite ceramic material described in Example 1. Scanning electron micrographs of Figures 11A and 1IB are of the deposited fine-grained microstructure material of Example 2.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing Auger analysis before and after nitriding treatment. 1... Deposition station, 3.23.33...
... Crucible, 1... Chamber, 5...
...Aperture, 6, 9.9a, 9b. 29, 39... Nozzle, 8a, 8b... Electrode, 8C... Induction coil, 17... Heating coil, 18... Hat, 21... ... Chill wheel, 60 ... Winding wheel, 62a,
62b...Microwave horn, 66...Heating Nilemene 1.68...Light source, 72...Reaction container, 73...
... Housing, 75 a - 75 d ... Pressure tank, 76 ... Temperature control coil, 77 ... Pressure conduit. Representative patent attorney Nakamura 1 ~ 5 Hθ7A FIG, 7B stomach -shi

Claims (134)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)第1成分を供給するステップと、第2成分を拡散
形で供給するステップとを含む合成処理された固体材料
の製造方法であって、該方法が、合成処理された固体材
料の第1成分を供給するステップと、 材料の励起された拡散可能な第2成分を第1成分に作用
させるステップと、 第1成分の少なくとも一部分に前記第2成分を拡散させ
、各個の成分の特性とは異なる特性範囲を示す合成処理
された固体材料を形成すべく第2成分を第1成分と相互
作用させるステップとを含むことを特徴とする合成処理
された固体材料の製造方法。
(1) A method for producing a synthetically processed solid material, the method comprising the steps of supplying a first component and supplying a second component in a diffused form, the method comprising: applying an excited diffusible second component of the material to the first component; diffusing said second component into at least a portion of the first component; and determining the properties of each individual component. interacting a second component with the first component to form a synthetic solid material exhibiting a different range of properties.
(2)第1成分が流動流であり、第1成分の流動流を供
給するステップが、液体流動流を供給するステップを含
むことを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の方法
2. The method of claim 1, wherein the first component is a flowing stream and the step of providing a flowing stream of the first component comprises providing a liquid flowing stream.
(3)液体流動流を供給するステップが、微粉化金属材
料流を供給するステップを含むことを特徴とする特許請
求の範囲第2項に記載の方法。
3. The method of claim 2, wherein the step of providing a liquid flow stream comprises the step of providing a stream of finely divided metal material.
(4)液体流動流を供給するステップが、微粉化半導体
材料流を供給するステップを含むことを特徴とする特許
請求の範囲第2項に記載の方法。
4. The method of claim 2, wherein the step of providing a flow of liquid fluid comprises the step of providing a flow of micronized semiconductor material.
(5)液体流動流を供給するステップが微粉化セラミッ
ク材料流を供給するステップを含むことを特徴とする特
許請求の範囲第2項に記載の方法。
5. The method of claim 2, wherein the step of providing a stream of liquid fluid comprises the step of providing a stream of micronized ceramic material.
(6)第1成分の流動流を供給するステップが、実質的
に金属材料、半導体材料、半金属材料、セラミック材料
及びその組み合わせから成るグループから選択された材
料流を供給するステップを含むことを特徴とする特許請
求の範囲第2項に記載の方法。
(6) providing a flowing stream of the first component comprises providing a stream of material selected from the group consisting essentially of metallic materials, semiconductor materials, semi-metallic materials, ceramic materials, and combinations thereof; A method according to claim 2, characterized in that:
(7)励起された拡散可能な第2成分を第1成分の流動
流に作用させるステップが、第1成分の流動流に衝突す
るように励起気体材料流を案内するステップを含むこと
を特徴とする特許請求の範囲第2項に記載の方法。
(7) applying the excited diffusible second component to the flowing stream of the first component comprises guiding the excited gaseous material stream to impinge on the flowing stream of the first component; The method according to claim 2.
(8)励起気体材料流を案内するステップが更に、実質
的に窒素、酸素、ハロゲン、炭化水素ガス、不活性ガス
、水素、気化アルカリ金属及びその組み合わせから成る
グループから励起気体材料を選択するステップを含むこ
とを特徴とする特許請求の範囲第7項に記載の方法。
(8) directing the flow of the excited gas material further comprises selecting the excited gas material from the group consisting essentially of nitrogen, oxygen, halogens, hydrocarbon gases, inert gases, hydrogen, vaporized alkali metals, and combinations thereof; 8. A method according to claim 7, characterized in that the method comprises:
(9)励起された拡散可能な第2成分を第1成分の流動
流に作用させるステップが、前記第2成分を含有するプ
ラズマを通過するように第1成分の流動流を案内するス
テップを含むことを特徴とする特許請求の範囲第8項に
記載の方法。
(9) applying the excited diffusible second component to the flowing stream of the first component comprises guiding the flowing stream of the first component through a plasma containing the second component; 9. The method according to claim 8, characterized in that:
(10)更に、合成材料の第2成分をイオン化するステ
ップを含むことを特徴とする特許請求の範囲第8項に記
載の方法。
10. The method of claim 8, further comprising the step of ionizing a second component of the synthetic material.
(11)更に、合成材料の第2成分をラジカル化するス
テップを含むことを特徴とする特許請求の範囲第8項に
記載の方法。
11. The method of claim 8, further comprising the step of radicalizing the second component of the synthetic material.
(12)更に、合成材料の第2成分を熱活性化するステ
ップを含むことを特徴とする特許請求の範囲第8項に記
載の方法。
12. The method of claim 8, further comprising the step of thermally activating the second component of the synthetic material.
(13)更に、光活性化プロセスによって第2成分を励
起するステップを含むことを特徴とする特許請求の範囲
第8項に記載の方法。
(13) The method of claim 8, further comprising the step of exciting the second component by a photoactivation process.
(14)更に、触媒活性化プロセスによって第2成分を
励起するステップを含むことを特徴とする特許請求の範
囲第8項に記載の方法。
(14) The method of claim 8, further comprising the step of exciting the second component by a catalyst activation process.
(15)更に、高圧環境で第2成分を供給するステップ
を含むことを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の
方法。
(15) The method of claim 1, further comprising the step of supplying the second component in a high pressure environment.
(16)更に、前記第1成分の流動流に運動量を伝達す
るために、実質的に第1成分の移動方向で該第1成分の
流動流に衝突するように前記励起気体流を案内するステ
ップを含むことを特徴とする特許請求の範囲第7項に記
載の方法。
(16) further directing the excited gas stream to impinge on the first component flow stream substantially in the direction of movement of the first component to transfer momentum to the first component flow stream; 8. A method according to claim 7, characterized in that the method comprises:
(17)更に、所望の拡散度に到達するまでの十分な時
間にわたり流動流と励起気体流との接触を維持するステ
ップを含むことを特徴とする特許請求の範囲第7項に記
載の方法。
17. The method of claim 7, further comprising the step of maintaining contact between the flowing stream and the excited gas stream for a sufficient period of time to reach a desired degree of diffusivity.
(18)材料の第1成分の流動流を供給するステップが
、前記第1成分をルツボで溶融するステップと、前記第
1成分をルツボから流動流として射出するステップとを
含むことを特徴とする特許請求の範囲第2項に記載の方
法。
(18) The step of supplying a fluid stream of the first component of the material includes the steps of melting the first component in a crucible and injecting the first component as a fluid stream from the crucible. A method according to claim 2.
(19)第1成分の流動流を供給するステップが、加圧
ノズルを介して前記第1成分を射出するステップを含む
ことを特徴とする特許請求の範囲第2項に記載の方法。
19. The method of claim 2, wherein the step of providing a flowing stream of the first component comprises injecting the first component through a pressurized nozzle.
(20)第1成分の流動流を供給するステップが、前記
ルツボから前記第1成分をオーバーフローさせるステッ
プを含むことを特徴とする特許請求の範囲第2項に記載
の方法。
20. The method of claim 2, wherein providing a flowing stream of a first component comprises overflowing the first component from the crucible.
(21)前記第1成分の流動流を供給するステップが、
前記ルツボの開口から前記第1成分を射出するステップ
を含むことを特徴とする特許請求の範囲第18項に記載
の方法。
(21) supplying a flowing stream of the first component,
19. The method of claim 18, including the step of injecting the first component from an opening in the crucible.
(22)更に、前記開口に規則形を与えるステップを含
むことを特徴とする特許請求の範囲第21項に記載の方
法。
22. The method of claim 21, further comprising the step of imparting a regular shape to the aperture.
(23)更に、前記開口に不規則形を与えるステップを
含むことを特徴とする特許請求の範囲第21項に記載の
方法。
23. The method of claim 21, further comprising the step of imparting an irregular shape to the aperture.
(24)更に、第1成分のホストマトリクスのバルクの
少なくとも一部分に前記第2成分が拡散することを促進
するために、前記第1成分に少なくとも1つのエネルギ
バーストを作用させるステップを含むことを特徴とする
特許請求の範囲第2項に記載の方法。
(24) The method further comprises applying at least one energy burst to the first component to promote diffusion of the second component into at least a portion of the bulk of the host matrix of the first component. The method according to claim 2.
(25)更に、前記第1成分の流動流内に前記拡散を促
進する渦電流を生起せしむべく電磁エネルギを利用する
ステップを含むことを特徴とする特許請求の範囲第24
項に記載の方法。
(25) The method further comprises the step of utilizing electromagnetic energy to create eddy currents in the flow stream of the first component to promote the diffusion.
The method described in section.
(26)更に、前記拡散を促進するために熱エネルギを
利用するステップを含むことを特徴とする特許請求の範
囲第24項に記載の方法。
26. The method of claim 24, further comprising the step of utilizing thermal energy to facilitate said diffusion.
(27)更に、励起された拡散可能な材料の第3成分を
第1成分の流動流に作用させるステップを含むことを特
徴とする特許請求の範囲第2項に記載の方法。
27. The method of claim 2, further comprising the step of causing a third component of the excited diffusible material to act on the flowing stream of the first component.
(28)第1成分の流動流に第3成分を作用させるステ
ップが更に、前記第3成分を励起された流動流として供
給するステップを含むことを特徴とする特許請求の範囲
第27項に記載の方法。
(28) The step of applying a third component to the fluid stream of the first component further comprises the step of supplying the third component as an excited fluid stream. the method of.
(29)更に、励起された拡散可能な前記第2及び第3
の成分に前記第1成分の流動流を順次曝露するステップ
を含むことを特徴とする特許請求の範囲第27項に記載
の方法。
(29) Furthermore, the excited diffusible second and third
28. The method of claim 27, comprising sequentially exposing a flowing stream of the first component to the components of the first component.
(30)更に、励起された拡散可能な前記第2及び第3
の成分を前記第1成分の流動流に同時に作用させるステ
ップを含むことを特徴とする特許請求の範囲第27項に
記載の方法。
(30) Furthermore, the excited diffusible second and third
28. The method of claim 27, comprising the step of simultaneously acting on the flowing stream of the first component.
(31)更に、前記第1成分の流動流と第2成分との相
互作用の終了後に両方の成分を急冷表面に案内するステ
ップを含むことを特徴とする特許請求の範囲第2項に記
載の方法。
(31) The method according to claim 2, further comprising the step of guiding both components to a quenching surface after the interaction between the flowing stream of the first component and the second component has ended. Method.
(32)前記第1成分と前記第2成分とを急冷表面に案
内するステップが、前記急冷表面を移動させるステップ
を含むことを特徴とする特許請求の範囲第31項に記載
の方法。
32. The method of claim 31, wherein the step of guiding the first component and the second component to a quenching surface includes moving the quenching surface.
(33)更に、前記急冷表面の温度制御を行なうステッ
プを含むことを特徴とする特許請求の範囲第31項に記
載の方法。
(33) The method of claim 31, further comprising the step of controlling the temperature of the quenching surface.
(34)第1成分の流動流を供給するステップが、コア
部材を実質的に包囲するように前記流動流を案内するス
テップを含むことを特徴とする特許請求の範囲第2項に
記載の方法。
34. The method of claim 2, wherein providing a fluid stream of the first component comprises directing the fluid stream to substantially surround the core member. .
(35)更に、前記プラズマをACエネルギで形成する
ステップを含むことを特徴とする特許請求の範囲第9項
に記載の方法。
35. The method of claim 9, further comprising the step of forming the plasma with AC energy.
(36)更に、前記プラズマをマイクロ波エネルギで形
成するステップを含むことを特徴とする特許請求の範囲
第9項に記載の方法。
36. The method of claim 9, further comprising the step of forming the plasma with microwave energy.
(37)更に、前記プラズマをDCエネルギで形成する
ステップを含むことを特徴とする特許請求の範囲第9項
に記載の方法。
37. The method of claim 9, further comprising the step of forming the plasma with DC energy.
(38)固体材料の第1及び第2の成分をコア部材に堆
積させるステップを含む比較的厚い合成処理された固体
材料の製造方法であって、該方法が、コア部材を配備す
るステップと、 少なくとも1つの堆積ステーションに前記コア部材を案
内するステップとを含んでおり、前記少なくとも1つの
ステーションの各々が、 材料の第1成分の流動流を供給する機能と、励起された
拡散可能な材料の第2成分を第1成分の流動流に作用さ
せる機能と、 流動流の少なくとも一部分に前記第2成分を拡散させ、
第2成分と第1成分とを相互作用させることによって各
個の成分の特性とは異なる特性範囲を示す合成処理され
た固体材料層をコアに堆積させる機能とを夫々果たすこ
とを特徴とする方法。
(38) A method of making a relatively thick synthetically processed solid material comprising depositing first and second components of the solid material onto a core member, the method comprising: providing a core member; guiding the core member to at least one deposition station, each of the at least one station having the function of providing a flowing stream of a first component of material; a function of causing a second component to act on the fluid flow of the first component; and diffusing the second component into at least a portion of the fluid flow;
A method characterized in that the interaction of the second component and the first component each serves the function of depositing on the core a layer of synthetically processed solid material exhibiting a range of properties different from those of each individual component.
(39)更に、複数の堆積ステーションを配備しコアを
前記複数の堆積ステーションに順次案内するステップを
含むことを特徴とする特許請求の範囲第38項に記載の
方法。
39. The method of claim 38, further comprising the step of providing a plurality of deposition stations and sequentially guiding the core to the plurality of deposition stations.
(40)第1成分の流動流を供給するステップが、前記
複数の堆積ステーションの各々に実質的に同様の組成を
もつ材料から形成された第1成分の流動流を供給するス
テップを含むことを特徴とする特許請求の範囲第39項
に記載の方法。
(40) providing a flowing stream of a first component comprising providing a flowing stream of a first component formed from a material having a substantially similar composition to each of the plurality of deposition stations; 40. The method of claim 39, characterized in:
(41)更に、前記複数の堆積ステーションの各々にお
いて実質的に同様の組成をもつ材料の第2成分を形成す
るステップを含むことを特徴とする特許請求の範囲第4
0項に記載の方法。
(41) further comprising the step of forming a second component of material having a substantially similar composition in each of the plurality of deposition stations.
The method described in item 0.
(42)更に、前記複数の堆積ステーションの少なくと
も1つにおいて、残りの堆積ステーションで形成される
第2成分の材料とは異なる組成をもつ材料の第2成分を
形成するステップを含むことを特徴とする特許請求の範
囲第40項に記載の方法。
(42) The method further includes the step of forming, in at least one of the plurality of deposition stations, a second component of a material having a different composition from the material of the second component formed in the remaining deposition stations. 41. The method according to claim 40.
(43)更に、前記複数の堆積ステーションの少なくと
も1つにおいて、残りの堆積ステーション内の前記第1
成分の材料とは異なる組成をもつ材料の第1成分を形成
するステップを含むことを特徴とする特許請求の範囲第
39項に記載の方法。
(43) Furthermore, in at least one of the plurality of deposition stations, the first
40. The method of claim 39, including the step of forming a first component of material having a different composition than the materials of the components.
(44)第1成分の流動流を供給するステップが、液体
流動流を供給するステップを含むことを特徴とする特許
請求の範囲第38項に記載の方法。
44. The method of claim 38, wherein providing a flowing stream of the first component comprises providing a liquid flowing stream.
(45)第1成分の流動流を供給するステップが、微粉
化金属材料流を供給するステップを含むことを特徴とす
る特許請求の範囲第38項に記載の方法。
45. The method of claim 38, wherein providing a flowing stream of the first component comprises providing a stream of finely divided metal material.
(46)流動流を供給するステップが、微粉化半導体材
料流を供給するステップを含むことを特徴とする特許請
求の範囲第38項に記載の方法。
46. The method of claim 38, wherein providing a flowing stream comprises providing a stream of micronized semiconductor material.
(47)流動流を供給するステップが、微粉化セラミッ
ク材料流を供給するステップを含むことを特徴とする特
許請求の範囲第38項に記載の方法。
47. The method of claim 38, wherein the step of providing a fluid stream comprises providing a flow of micronized ceramic material.
(48)第1成分の流動流を供給するステップが、実質
的に金属材料、半導体材料、半金属材料、セラミック材
料及びその組み合わせから成るグループから選択された
材料流を供給するステップを含むことを特徴とする特許
請求の範囲第38項に記載の方法。
(48) providing a flowing stream of the first component comprises providing a stream of material selected from the group consisting essentially of metallic materials, semiconductor materials, metalloid materials, ceramic materials, and combinations thereof; 39. The method of claim 38.
(49)励起された拡散可能な第2成分を第1成分の流
動流に作用させるステップが、第1成分の流動流に衝突
するように励起気体材料流を案内するステップを含むこ
とを特徴とする特許請求の範囲第38項に記載の方法。
(49) The step of causing the excited diffusible second component to act on the flowing stream of the first component comprises the step of guiding the excited gaseous material stream to impinge on the flowing stream of the first component. 39. The method of claim 38.
(50)励起気体材料流を案内するステップが更に、実
質的に窒素、酸素、ハロゲン、炭化水素ガス、不活性ガ
ス、水素、気化アルカリ金属及びその組み合わせから成
るグループから励起気体材料を選択するステップを含む
ことを特徴とする特許請求の範囲第49項に記載の方法
(50) directing the flow of excited gaseous material further comprises selecting an excited gaseous material from the group consisting essentially of nitrogen, oxygen, halogens, hydrocarbon gases, inert gases, hydrogen, vaporized alkali metals, and combinations thereof; 50. The method of claim 49, comprising:
(51)励起された拡散可能な第2成分を第1成分の流
動流に作用させるステップが、第2成分を含有するプラ
ズマを通過するように第1成分の流動流を案内するステ
ップを含むことを特徴とする特許請求の範囲第50項に
記載の方法。
(51) applying the excited diffusible second component to the flowing stream of the first component comprises guiding the flowing stream of the first component through a plasma containing the second component; 51. A method according to claim 50, characterized in that:
(52)更に、合成材料の第2成分をイオン化するステ
ップを含むことを特徴とする特許請求の範囲第51項に
記載の方法。
52. The method of claim 51, further comprising the step of ionizing a second component of the synthetic material.
(53)更に、合成材料の第2成分をラジカル化するス
テップを含むことを特徴とする特許請求の範囲第51項
に記載の方法。
(53) The method of claim 51, further comprising the step of radicalizing the second component of the synthetic material.
(54)更に、合成材料の第2成分を熱活性化するステ
ップを含むことを特徴とする特許請求の範囲第51項に
記載の方法。
54. The method of claim 51, further comprising the step of thermally activating the second component of the synthetic material.
(55)更に、光活性化プロセスによって第2成分を励
起するステップを含むことを特徴とする特許請求の範囲
第51項に記載の方法。
(55) The method of claim 51, further comprising the step of exciting the second component by a photoactivation process.
(56)更に、触媒活性化プロセスによって第2成分を
励起するステップを含むことを特徴とする特許請求の範
囲第51項に記載の方法。
56. The method of claim 51, further comprising the step of exciting the second component by a catalyst activation process.
(57)更に、高圧環境で第2成分を供給するステップ
を含むことを特徴とする特許請求の範囲第38項に記載
の方法。
(57) The method of claim 38, further comprising the step of supplying the second component in a high pressure environment.
(58)更に、前記コア部材を、合成処理された固体材
料の層を順次付着させる鋳型として機能するように構成
するステップを含むことを特徴とする特許請求の範囲第
57項に記載の方法。
58. The method of claim 57, further comprising configuring the core member to function as a mold for sequentially depositing layers of synthetically processed solid material.
(59)更に、前記第1成分の流動流に運動量を伝達す
るために、該第1成分の流動流に衝突するように前記励
起気体流を案内するステップを含むことを特徴とする特
許請求の範囲第49項に記載の方法。
(59) The method further comprises the step of guiding the excited gas stream to impinge on the first component flow stream to transfer momentum to the first component flow stream. The method according to scope item 49.
(60)更に、第1成分のホストマトリクス中で第2成
分が所望の拡散度に到達するまでの十分な時間にわたり
流動流と励起気体流との接触を維持するステップを含む
ことを特徴とする特許請求の範囲第49項に記載の方法
(60) The method further comprises maintaining contact between the flowing stream and the excited gas stream for a sufficient period of time to reach a desired degree of diffusivity of the second component in the host matrix of the first component. A method according to claim 49.
(61)前記堆積ステーションの少なくとも1つに第1
成分の流動流を供給するステップが、前記第1成分をル
ツボで溶融するステップと、前記第1成分をルツボから
流動流として射出するステップとを含むことを特徴とす
る特許請求の範囲第38項に記載の方法。
(61) a first
Claim 38, wherein the step of providing a fluid stream of a component includes the steps of melting the first component in a crucible and injecting the first component as a fluid stream from the crucible. The method described in.
(62)前記堆積ステーションの少なくとも1つに第1
成分の流動流を供給するステップが、加圧ノズルを介し
て前記第1成分を射出するステップを含むことを特徴と
する特許請求の範囲第38項に記載の方法。
(62) a first
39. The method of claim 38, wherein providing a flowing stream of a component includes injecting the first component through a pressurized nozzle.
(63)前記堆積ステーションの少なくとも1つに第1
成分の流動流を供給するステップが、前記ルツボから前
記第1成分をオーバーフローさせるステップを含むこと
を特徴とする特許請求の範囲第38項に記載の方法。
(63) a first
39. The method of claim 38, wherein providing a flowing stream of a component includes overflowing the first component from the crucible.
(64)前記堆積ステーションの少なくとも1つに第1
成分の流動流を供給するステップが、前記ルツボの開口
から前記第1成分を射出するステップを含むことを特徴
とする特許請求の範囲第38項に記載の方法。
(64) a first
39. The method of claim 38, wherein providing a flowing stream of a component includes injecting the first component from an opening in the crucible.
(65)更に、前記開口に規則形を与えるステップを含
むことを特徴とする特許請求の範囲第64項に記載の方
法。
65. The method of claim 64, further comprising the step of imparting a regular shape to the aperture.
(66)更に、前記開口に不規則形を与えるステップを
含んでおり、対応する断面形を有する合成処理固体材料
を形成するように前記第2成分と前記第1成分とを相互
作用させ、前記材料が、所定断面形の最終製品を製造す
べく継続堆積ステーションにおいて合成処理材料の層を
順次付着させるための鋳型として機能するように構成さ
れていることを特徴とする特許請求の範囲第64項に記
載の方法。
(66) further comprising imparting an irregular shape to the aperture, interacting the second component and the first component to form a synthetically processed solid material having a corresponding cross-sectional shape; Claim 64, characterized in that the material is configured to function as a mold for sequentially depositing layers of synthetic processing material in a continuous deposition station to produce a final product of predetermined cross-sectional shape. The method described in.
(67)更に、第1成分のホストマトリクスの少なくと
も一部分での前記第2成分の拡散を促進するために、前
記堆積ステーションの少なくとも1つにおいて前記第1
成分の流動流に少なくとも1つのエネルギバーストを作
用させるステップを含むことを特徴とする特許請求の範
囲第38項に記載の方法。
(67) Further, the first component at least one of the deposition stations is configured to facilitate diffusion of the second component in at least a portion of the host matrix of the first component.
39. The method of claim 38, comprising the step of subjecting the flowing stream of components to at least one energy burst.
(68)更に、前記第1成分の流動流内に渦電流を生起
せしむべく電磁エネルギを利用するステップを含むこと
を特徴とする特許請求の範囲第67項に記載の方法。
68. The method of claim 67, further comprising the step of utilizing electromagnetic energy to induce eddy currents in the first component flow stream.
(69)更に、前記拡散を促進するために熱エネルギを
利用するステップを含むことを特徴とする特許請求の範
囲第68項に記載の方法。
69. The method of claim 68, further comprising utilizing thermal energy to facilitate said diffusion.
(70)更に、励起された拡散可能な材料の第3成分を
前記堆積ステーションの少なくとも1つにおいて第1成
分の流動流に作用させるステップを含むことを特徴とす
る特許請求の範囲第38項に記載の方法。
38. The method of claim 38, further comprising the step of causing a third component of the excited diffusible material to interact with the flowing stream of the first component at at least one of the deposition stations. Method described.
(71)第1成分の流動流に第3成分を作用させるステ
ップが更に、前記第3成分を励起された流動流として供
給するステップを含むことを特徴とする特許請求の範囲
第70項に記載の方法。
(71) The step of applying a third component to the fluid stream of the first component further comprises the step of supplying the third component as an excited fluid stream. the method of.
(72)更に、励起された拡散可能な前記第2及び第3
の成分に前記第1成分の流動流を順次曝露させるステッ
プを含むことを特徴とする特許請求の範囲第70項に記
載の方法。
(72) Furthermore, the excited diffusible second and third
71. The method of claim 70, comprising sequentially exposing a flowing stream of the first component to the components of the first component.
(73)更に、励起された拡散可能な前記第2及び第3
の成分を前記第1成分の流動流に同時に作用させるステ
ップを含むことを特徴とする特許請求の範囲第70項に
記載の方法。
(73) Furthermore, the excited diffusible second and third
71. The method of claim 70, comprising the step of simultaneously acting on the flowing stream of the first component.
(74)更に、前記堆積ステーションの少なくとも1つ
において前記第2成分によって改質された前記第1成分
の流動流を急冷表面に案内するステップを含むことを特
徴とする特許請求の範囲第38項に記載の方法。
38. (74) further comprising directing a flowing stream of the first component modified by the second component in at least one of the deposition stations to a quenching surface. The method described in.
(75)前記第1成分と前記第2成分とを急冷表面に案
内するステップが、前記急冷表面を高速移動させるステ
ップを含むことを特徴とする特許請求の範囲第74項に
記載の方法。
75. The method of claim 74, wherein the step of guiding the first component and the second component to a quenching surface includes moving the quenching surface at high speed.
(76)更に、前記急冷表面の温度制御を行なうステッ
プを含むことを特徴とする特許請求の範囲第74項に記
載の方法。
76. The method of claim 74, further comprising the step of providing temperature control of the quenching surface.
(77)更に、前記プラズマをACエネルギで形成する
ステップを含むことを特徴とする特許請求の範囲第57
項に記載の方法。
(77) Claim 57 further comprising the step of forming the plasma using AC energy.
The method described in section.
(78)更に、前記プラズマをマイクロ波エネルギで形
成するステップを含むことを特徴とする特許請求の範囲
第57項に記載の方法。
78. The method of claim 57, further comprising forming the plasma with microwave energy.
(79)更に、前記プラズマをDCエネルギで形成する
ステップを含むことを特徴とする特許請求の範囲第57
項に記載の方法。
(79) Claim 57, further comprising the step of forming the plasma using DC energy.
The method described in section.
(80)更に、前記比較的厚い合成処理された固体材料
を細長い繊維として形成するステップと、前記繊維を巻
取スプールに収集するステップとを含むことを特徴とす
る特許請求の範囲第38項に記載の方法。
80. Claim 38 further comprising the steps of forming the relatively thick synthetically treated solid material as elongated fibers and collecting the fibers on a take-up spool. Method described.
(81)更に、前記繊維の長手方向移動方向に沿ってバ
イアス力を与えるように前記巻取スプールを構成するス
テップを含んでおり、前記力によって複数の堆積ステー
ションを繊維が容易に通過し得ることを特徴とする特許
請求の範囲第80項に記載の方法。
(81) further comprising configuring the take-up spool to provide a biasing force along a longitudinal direction of travel of the fibers, the force facilitating passage of the fibers through a plurality of deposition stations; 81. The method of claim 80, characterized in that:
(82)第1成分流と第2成分とを反応させて繊維を形
成する光伝送繊維の製造方法であって、該方法が、 1種類以上のIV族元素から選択された第1成分の流動流
を供給するステップと、 流動流に励起酸素を作用させるステップと、前記励起酸
素を流動流の少なくとも一部分に拡散させ、合成処理さ
れた光伝送繊維を形成すべく励起酸素を第1成分と相互
作用させるステップとを含むことを特徴とする方法。
(82) A method for producing a light transmission fiber comprising reacting a first component stream and a second component to form a fiber, the method comprising: a first component stream selected from one or more Group IV elements; applying excited oxygen to the flowing stream; dispersing the excited oxygen into at least a portion of the flowing stream; and interacting the excited oxygen with the first component to form a synthetically processed optical transmission fiber. and a step of acting.
(83)流動流を供給するステップが、シリコン流動流
を供給するステップを含むことを特徴とする特許請求の
範囲第82項に記載の方法。
83. The method of claim 82, wherein the step of providing a fluid stream comprises providing a silicon fluid stream.
(84)流動流を供給するステップが、ゲルマニウムの
流動流を供給することを特徴とする特許請求の範囲第8
2項に記載の方法。
(84) Claim 8, characterized in that the step of supplying a flowing stream supplies a flowing stream of germanium.
The method described in Section 2.
(85)流動流を供給するステップが、シリコン−ゲル
マニウム化合物の流動流を供給するステップを含むこと
を特徴とする特許請求の範囲第82項に記載の方法。
85. The method of claim 82, wherein providing a flowing stream comprises providing a flowing stream of silicon-germanium compound.
(86)流動流を供給するステップが更に、該流動流に
付加的多価金属を添加するステップを含むことを特徴と
する特許請求の範囲第82項に記載の方法。
86. The method of claim 82, wherein the step of providing a flowing stream further comprises adding an additional polyvalent metal to the flowing stream.
(87)更に、実質的にハロゲン、多価金属、窒素及び
アルカリ金属から成るグループから選択された1種類以
上の元素を含む励起第3成分を流動流に作用させるステ
ップを含むことを特徴とする特許請求の範囲第82項に
記載の方法。
(87) The method further comprises the step of applying an excited third component containing one or more elements selected from the group consisting essentially of halogens, polyvalent metals, nitrogen, and alkali metals to the flowing stream. 83. The method of claim 82.
(88)移動表面で第1成分と第2成分とを反応させる
合成処理された固体材料の製造方法であって、該方法が
、移動表面を配備し、移動表面の少なくとも一部分と材
料の流動性第1成分とを接触させ、移動表面の第1成分
部分と材料の流動性第2成分とを接触させ、実質的に(
1)第1成分、(2)第2成分、(3)第1及び第2成
分から成るグループから選択された成分中に拡散し得る
励起された材料の第3成分を触媒的に導入するステップ
と、選択成分の少なくとも一部分に第3成分を拡散させ
、各前記成分の特性とは異なる特性範囲を示す合成処理
された固体材料を形成すべく第3成分を選択成分と触媒
的に相互作用させるステップとを含むことを特徴とする
方法。
(88) A method for producing a synthetically processed solid material by reacting a first component and a second component at a moving surface, the method comprising: contacting a first component, contacting a portion of the moving surface with a flowable second component of the material, substantially (
Catalytically introducing a third component of the excited material that is capable of diffusing into a component selected from the group consisting of: 1) the first component, (2) the second component, and (3) the first and second components. and diffusing a third component into at least a portion of the selected component, and causing the third component to catalytically interact with the selected component to form a synthetically processed solid material exhibiting a range of properties distinct from those of each said component. A method comprising the steps of:
(89)移動表面を配備するステップが更に、回転移動
する表面を配備するステップを含むことを特徴とする特
許請求の範囲第88項に記載の方法。
(89) The method of claim 88, wherein the step of deploying a moving surface further comprises the step of deploying a rotationally moving surface.
(90)移動表面の少なくとも一部分を流動性第1成分
と接触させるステップが更に、第1成分をルツボ内で液
化するステップと、第1成分を流動流としてルツボから
射出するステップとを含むことを特徴とする特許請求の
範囲第88項に記載の方法。
(90) contacting at least a portion of the moving surface with the flowable first component further comprises liquefying the first component within the crucible; and ejecting the first component from the crucible as a flowing stream. 89. The method of claim 88.
(91)移動表面の少なくとも一部分を流動性第1成分
と接触させるステップが更に、浸漬浴に流動性第1成分
を供給するステップを含むことを特徴とする特許請求の
範囲第88項に記載の方法。
(91) The step of contacting at least a portion of the moving surface with the flowable first component further comprises the step of providing the flowable first component to the immersion bath. Method.
(92)移動表面の第1成分部分を流動性第2成分と接
触させるステップが更に、第2成分をルツボ内で溶融す
るステップと、第2成分を流動流としてルツボから射出
するステップとを含むことを特徴とする特許請求の範囲
第88項に記載の方法。
(92) Contacting the first component portion of the moving surface with the flowable second component further includes melting the second component within the crucible and injecting the second component from the crucible as a flowing stream. 89. A method according to claim 88, characterized in that:
(93)移動表面の第1成分部分を流動性第2成分と接
触させるステップが更に、浸漬浴に流動性第2成分を供
給するステップを含むことを特徴とする特許請求の範囲
第88項に記載の方法。
(93) Claim 88, wherein the step of contacting the first component portion of the moving surface with the flowable second component further comprises the step of providing the flowable second component to the immersion bath. Method described.
(94)移動表面の少なくとも一部分を流動性第1成分
と接触させるステップが更に、流動性第1成分を噴霧浴
に供給するステップを含むことを特徴とする特許請求の
範囲第88項に記載の方法。
(94) The step of contacting at least a portion of the moving surface with the flowable first component further comprises the step of providing the flowable first component to the spray bath. Method.
(95)移動表面の第1成分部分を流動性第2成分と接
触させるステップが更に、流動性第2成分を噴霧浴に供
給するステップを含むことを特徴とする特許請求の範囲
第88項に記載の方法。
(95) Claim 88, wherein the step of contacting the first component portion of the moving surface with the flowable second component further comprises the step of providing the flowable second component to the spray bath. Method described.
(96)励起第3成分を触媒的に導入するステップが更
に、第1成分を選択するステップを含むことを特徴とす
る特許請求の範囲第88項に記載の方法。
(96) The method of claim 88, wherein the step of catalytically introducing the excited third component further comprises the step of selecting the first component.
(97)励起第3成分を触媒的に導入するステップが更
に、第2成分を選択するステップを含むことを特徴とす
る特許請求の範囲第88項に記載の方法。
(97) The method of claim 88, wherein the step of catalytically introducing an excited third component further comprises the step of selecting a second component.
(98)励起第3成分を触媒的に導入するステップが更
に、第1及び第2の成分を選択するステップを含むこと
を特徴とする特許請求の範囲第88項に記載の方法。
(98) The method of claim 88, wherein the step of catalytically introducing the excited third component further comprises the step of selecting the first and second components.
(99)移動表面を配備するステップが更に、励起され
た拡散可能な移動表面を配備するステップを含むことを
特徴とする特許請求の範囲第88項に記載の方法。
(99) The method of claim 88, wherein the step of deploying a moving surface further comprises the step of deploying an excited diffusible moving surface.
(100)更に、実質的に(1)第1成分、(2)第2
成分、(3)第3成分、(4)その組み合わせから成る
グループから選択された成分中に拡散し得る材料の励起
された第4成分を触媒的に導入するステップと、選択成
分の少なくとも一部分に第4成分を拡散させ、各個の成
分の特性とは異なる特性範囲を示す合成処理された固体
材料を形成すべく第4成分を選択成分と触媒的に相互作
用させるステップとを含むことを特徴とする特許請求の
範囲第88項に記載の方法。
(100) Further, substantially (1) the first component, (2) the second component
(3) a third component, and (4) combinations thereof; diffusing the fourth component and catalytically interacting the fourth component with the selected components to form a synthetically processed solid material exhibiting a range of properties distinct from those of each individual component. 89. The method of claim 88.
(101)更に、複数の移動表面を配備するステップを
含んでおり、複数の移動表面のうちの少なくとも1つの
表面の一部分が、実質的に(1)第1成分、(2)第2
成分、(3)第3成分及び(4)その組み合わせから成
るグループから選択された成分と接触することを特徴と
する特許請求の範囲第88項に記載の方法。
(101) further comprising providing a plurality of moving surfaces, wherein a portion of the surface of at least one of the plurality of moving surfaces substantially comprises (1) a first component; (2) a second component;
89. The method of claim 88, further comprising contacting a component selected from the group consisting of: (3) a third component; and (4) combinations thereof.
(102)更に、前記第1成分の流動流中に前記拡散を
促進する渦電流を生起せしむべく磁気エネルギ場を利用
するステップを含むことを特徴とする特許請求の範囲第
88項に記載の方法。
102. The method of claim 88, further comprising utilizing a magnetic energy field to create eddy currents in the flow stream of the first component to promote the diffusion. Method.
(103)前記第2成分がイオン化され、前記方法が更
に、第1材料中での前記イオンの拡散を促進するために
電磁場を利用するステップを含むことを特徴とする特許
請求の範囲第88項に記載の方法。
103. Claim 88, wherein the second component is ionized and the method further comprises utilizing an electromagnetic field to promote diffusion of the ions in the first material. The method described in.
(104)更に、流動流に材料の非励起成分を作用させ
るステップを含むことを特徴とする特許請求の範囲第2
項に記載の方法。
(104) Claim 2 further comprising the step of causing an unexcited component of the material to act on the flowing stream.
The method described in section.
(105)サブミクロンからミクロンのスケールのセラ
ミックゾーンと、異なる組成の内部ゾーンと、セラミッ
クゾーンとを順次に有する合成処理された複合材料を形
成する方法であって、該方法が、(a)比較的反応性の
第1材料と比較的非反応性の第2材料とを含む異なる2
種類以上の材料を含むボディを形成するステップと、 (b)該ボディを高度に励起された反応体と接触させ、
比較的反応性の第1材料を反応体と反応させてサブミク
ロンからミクロンのスケールのセラミックゾーンを形成
し、同時に比較的非反応性の材料が濃縮された内部ゾー
ンを維持するステップとを含むことを特徴とする方法。
(105) A method of forming a synthetically processed composite material having sequentially a submicron to micron scale ceramic zone, an internal zone of different composition, and a ceramic zone, the method comprising: (a) a comparative 2 different materials comprising a relatively reactive first material and a relatively non-reactive second material.
(b) contacting the body with a highly excited reactant;
reacting a relatively reactive first material with a reactant to form a submicron to micron scale ceramic zone while maintaining an internal zone enriched with relatively non-reactive material; A method characterized by:
(106)複数ゾーンの組成が、ボディの表面からの深
さの関数であることを特徴とする特許請求の範囲第10
5項に記載の方法。
(106) Claim 10, wherein the composition of the plurality of zones is a function of depth from the surface of the body.
The method described in Section 5.
(107)ゾーンがアイランドであることを特徴とする
特許請求の範囲第105項に記載の方法。
(107) The method according to claim 105, wherein the zone is an island.
(108)ゾーンが層であることを特徴とする特許請求
の範囲第105項に記載の方法。
(108) A method according to claim 105, characterized in that the zone is a layer.
(109)ボディが更に、気孔率を増加させる成分を含
むことを特徴とする特許請求の範囲第105項に記載の
方法。
(109) The method of claim 105, wherein the body further comprises a component that increases porosity.
(110)イオンビーム励起、熱励起及び電気励起から
成るグループから選択された方法によって高度に励起さ
れた酸化剤を励起することを特徴とする特許請求の範囲
第105項に記載の方法。
110. The method of claim 105, characterized in that the highly excited oxidant is excited by a method selected from the group consisting of ion beam excitation, thermal excitation, and electrical excitation.
(111)マイクロ波輻射によって高度に励起された酸
化剤を励起することを特徴とする特許請求の範囲第6項
に記載の方法。
(111) The method according to claim 6, characterized in that the highly excited oxidant is excited by microwave radiation.
(112)合成処理された複合材料がサブミクロンから
ミクロンのスケールのセラミックゾーンと金属ゾーンと
を含む合成処理されたサーメットタイプの材料であり、 (a)比較的反応性の第1材料と比較的非反応性の金属
性第2材料とを含む2種類以上の材料を含むボディを形
成するステップと、 (b)該ボディを高度に励起された酸化剤と接触させ、
比較的反応性の第1材料を酸化剤と反応させてサブミク
ロンからミクロンのスケールのセラミックゾーンを形成
し、同時に比較的非反応性の金属材料が濃縮された内部
ゾーンを維持するステップとを含むことを特徴とする特
許請求の範囲第105項に記載の方法。
(112) the synthetically processed composite material is a synthetically processed cermet-type material comprising submicron to micron scale ceramic zones and metallic zones; (a) a relatively reactive first material; (b) contacting the body with a highly excited oxidizing agent;
reacting a relatively reactive first material with an oxidizing agent to form a submicron to micron scale ceramic zone while maintaining an interior zone enriched with relatively unreactive metallic material; 106. The method of claim 105.
(113)同じ温度及び窒素活性では、比較的非反応性
の金属材料は比較的反応性の材料よりも低い窒化物形成
反応速度をもつことを特徴とする特許請求の範囲第11
2項に記載の方法。
(113) At the same temperature and nitrogen activity, a relatively unreactive metallic material has a lower nitride formation reaction rate than a relatively reactive material.
The method described in Section 2.
(114)同じ温度及び酸素活性では、比較的非反応性
の金属材料は比較的反応性の材料よりも低い酸化物形成
反応速度をもつことを特徴とする特許請求の範囲第11
2項に記載の方法。
(114) At the same temperature and oxygen activity, a relatively unreactive metallic material has a lower oxide formation reaction rate than a relatively reactive material.
The method described in Section 2.
(115)同じ温度及び炭素活性では、比較的非反応性
の金属材料は比較的反応性の材料よりも低い炭化物形成
反応速度をもつことを特徴とする特許請求の範囲第11
2項に記載の方法。
(115) At the same temperature and carbon activity, a relatively unreactive metallic material has a lower carbide formation reaction rate than a relatively reactive material.
The method described in Section 2.
(116)比較的反応性の材料が、Mg、Ti、V、C
r、Zr、Y、Nb、Hf、Ta、Al及びSiの少な
くとも1つから成るグループから選択され、比較的非反
応性の金属材料がHo、W、Fe、Co及びNiから成
るグループから選択されることを特徴とする特許請求の
範囲第112項に記載の方法。
(116) Relatively reactive materials include Mg, Ti, V, C
r, Zr, Y, Nb, Hf, Ta, Al and Si, and the relatively non-reactive metallic material is selected from the group consisting of Ho, W, Fe, Co and Ni. 113. The method of claim 112, wherein:
(117)比較的反応性の材料が、Ti、V、Zr、H
f及びNbの少なくとも1つから成るグループから選択
された第1金属であり、比較的非反応性の金属が、Fe
、Co及びNiの少なくとも1つから成るグループから
選択されており、酸化剤が窒素であり、方法が、 (a)比較的反応性の第1金属と比較的非反応性の第2
金属とを含むボディを形成し、 (b)ボディをマイクロ波励起窒素と接触させ、比較的
反応性の第1金属をボディの表面に移行させ窒素と反応
させて1〜20μ厚の窒化物層を形成し、同時に比較的
非反応性の金属が濃縮された下層を維持することを特徴
とする特許請求の範囲第116項に記載の方法。
(117) Relatively reactive materials include Ti, V, Zr, H
a relatively non-reactive first metal selected from the group consisting of at least one of Fe and Nb;
, Co, and Ni, the oxidizing agent is nitrogen, and the method comprises: (a) a relatively reactive first metal and a relatively unreactive second metal;
(b) contacting the body with microwave-excited nitrogen to transfer the relatively reactive first metal to the surface of the body and react with the nitrogen to form a 1-20 micron thick nitride layer; 117. The method of claim 116, wherein the method comprises forming a relatively unreactive metal-enriched underlayer while maintaining a relatively unreactive metal-enriched underlayer.
(118)比較的反応性の第1金属と比較的非反応性の
第2金属とを含み微粒状顕微鏡組織をもつボディを形成
することを特徴とする特許請求の範囲第112項に記載
の方法。
(118) The method of claim 112, comprising forming a body having a fine-grained microstructure comprising a relatively reactive first metal and a relatively unreactive second metal. .
(119)ボディがアモルファス、微晶質及び多結晶質
の少なくとも1つから成るグループから選択された微粒
状顕微鏡組織をもつことを特徴とする特許請求の範囲第
14項に記載の方法。
(119) The method of claim 14, wherein the body has a fine-grained microstructure selected from the group consisting of at least one of amorphous, microcrystalline, and polycrystalline.
(120)急速凝固によって微粒状顕微鏡組織を形成す
ることを特徴とする特許請求の範囲第118項に記載の
方法。
(120) The method according to claim 118, characterized in that a fine-grained microscopic structure is formed by rapid solidification.
(121)微粒化、メルトスピニング、スパッタリング
、CVD、プラズマCVD及びマイクロ波励起プラズマ
CVDから成るグループから選択された急速凝固方法に
よって微粒状顕微鏡組織を形成することを特徴とする特
許請求の範囲第120項に記載の方法。
(121) Claim 120, characterized in that the fine-grained microstructure is formed by a rapid solidification method selected from the group consisting of atomization, melt spinning, sputtering, CVD, plasma CVD, and microwave-excited plasma CVD. The method described in section.
(122)メルトスピニングによって微粒状顕微鏡組織
を形成することを特徴とする特許請求の範囲第121項
に記載の方法。
(122) The method according to claim 121, characterized in that a fine-grained microscopic structure is formed by melt spinning.
(123)サブミクロンスケールの外側窒化物層と内部
金属層とをもつ層状窒化物サーメットタイプの合成処理
複合材料を形成するために、 (a)Ti、V、Zr、Hf及びNbの少なくとも1つ
から成るグループから選択された比較的反応性の第1金
属と、Fe、Co及びNiの少なくとも1つから成るグ
ループから選択された比較的非反応性の第2金属とを含
む溶融合金を形成し、 (b)合金を急速凝固して、アモルファス、微晶質及び
多結晶質から成るグループから選択された微粒状顕微鏡
組織をもつ固体合金ボディを形成し、(c)ボディをマ
イクロ波励起窒素と接触させ、比較的反応性の第1金属
をボディの表面に移行させ窒素と反応させて1〜20μ
厚の窒化物層を形成し、同時に比較的反応性の金属が除
去された比較的非反応性の金属の下層を維持することを
特徴とする特許請求の範囲第112項に記載の方法。
(123) To form a layered nitride cermet-type synthetically processed composite material with a submicron-scale outer nitride layer and an inner metal layer: (a) at least one of Ti, V, Zr, Hf, and Nb; forming a molten alloy comprising a relatively reactive first metal selected from the group consisting of; and a relatively unreactive second metal selected from the group consisting of at least one of Fe, Co and Ni; (b) rapidly solidifying the alloy to form a solid alloy body with a fine-grained microstructure selected from the group consisting of amorphous, microcrystalline and polycrystalline; (c) subjecting the body to microwave-excited nitrogen; The relatively reactive first metal is transferred to the surface of the body and reacted with nitrogen to form a 1 to 20μ
113. The method of claim 112, comprising forming a thick nitride layer while maintaining an underlying layer of relatively unreactive metal from which relatively reactive metal has been removed.
(124)固体合金に分散微粒炭素を添加し、炭素含有
合金をペレット化して固体炭化物−窒化物サーメットを
形成することを特徴とする特許請求の範囲第123項に
記載の方法。
124. The method of claim 123, comprising adding dispersed particulate carbon to the solid alloy and pelletizing the carbon-containing alloy to form a solid carbide-nitride cermet.
(125)サブミクロンスケールの外側酸化物層と内部
金属層とをもつ層状酸化物サーメットタイプの合成処理
複合材料を形成するために、 (a)Ti、V、Zr及びNbの少なくとも1つから成
るグループから選択された比較的反応性の第1金属と、
Fe、Co及びNiの少なくとも1つから成るグループ
から選択された比較的非反応性の第2金属とを含む溶融
合金を形成し、 (b)合金を急速凝固して、アモルファス、微晶質及び
多結晶質から成るグループから選択された微粒状顕微鏡
組織をもつ固体合金ボディを形成し、(c)ボディをマ
イクロ波励起酸素と接触させ、比較的反応性の第1金属
をボディの表面に移行させ酸素と反応させて1〜20μ
厚の酸化物層を形成し、同時に比較的反応性の金属が除
去された比較的非反応性の金属の下層を維持することを
特徴とする特許請求の範囲第112項に記載の方法。
(125) To form a layered oxide cermet-type synthetically processed composite material with a submicron-scale outer oxide layer and an inner metal layer, consisting of (a) at least one of Ti, V, Zr, and Nb; a relatively reactive first metal selected from the group;
(b) rapidly solidifying the alloy to form an amorphous, microcrystalline and a relatively non-reactive second metal selected from the group consisting of at least one of Fe, Co and Ni; (c) contacting the body with microwave-excited oxygen to transfer a relatively reactive first metal to the surface of the body; 1 to 20μ by reacting with oxygen
113. The method of claim 112, comprising forming a thick oxide layer while maintaining an underlying layer of relatively unreactive metal from which relatively reactive metal has been removed.
(126)比較的反応性の第1材料と比較的非反応性の
第2材料とを含む異なる2種類以上の材料がミクロンス
ケールのフレークを含むことを特徴とする特許請求の範
囲第105項に記載の方法。
(126) Claim 105, characterized in that two or more different materials including a relatively reactive first material and a relatively non-reactive second material include micron-scale flakes. Method described.
(127)(a)先ず、ボディと高度に励起された反応
体とを接触させ、比較的反応性の第1材料と反応体とを
反応させてミクロンスケールのセラミックゾーンを形成
し同時に比較的非反応性の材料が濃縮されたゾーンを維
持し、 (b)次に、ミクロンスケールのフレークを結合させる
ことを特徴とする特許請求の範囲第126項に記載の方
法。
(127) (a) First, contacting the body with a highly excited reactant causes the relatively reactive first material to react with the reactant to form a micron-scale ceramic zone while at the same time being relatively non-active. 127. The method of claim 126, comprising: maintaining a zone of concentrated reactive material; and (b) then bonding the micron scale flakes.
(128)ミクロンスケールのフレークをプラズマ焼結
によって結合することを特徴とする特許請求の範囲第1
27項に記載の方法。
(128) Claim 1 characterized in that micron scale flakes are bonded by plasma sintering.
The method described in Section 27.
(129)比較的反応性の第1材料と比較的非反応性の
第2材料とを含む異なる2種類以上のボディが実質的に
フィラメント状材料を含むことを特徴とする特許請求の
範囲第105項に記載の方法。
(129) Claim 105, wherein the two or more different bodies comprising a relatively reactive first material and a relatively non-reactive second material include substantially filamentary materials. The method described in section.
(130)(a)実質的にフィラメント状材料のウェブ
を形成し、 (b)ウェブを結合剤と結合させて結合ボディを形成す
ることを特徴とする特許請求の範囲第129項に記載の
方法。
130. The method of claim 129, comprising: (a) forming a web of substantially filamentary material; and (b) combining the web with a binder to form a bonded body. .
(131)結合剤が溶融金属であることを特徴とする特
許請求の範囲第130項に記載の方法。
(131) The method according to claim 130, wherein the binder is a molten metal.
(132)(a)比較的反応性の第1材料と比較的非反
応性の第2材料とを含む異なる2種類以上の材料を含む
実質的にフィラメント状の材料ウェブを形成し、 (b)フィラメント状材料と高度に励起された酸化剤と
を接触させ、比較的反応性の第1材料を酸化剤と反応さ
せてサブミクロンスケールのセラミックゾーンを形成し
同時にその他のゾーンを比較的非反応性の材料が濃縮さ
れたフィラメント内部に維持し、 (c)フィラメント状材料のウェブを形成し、(d)ウ
ェブを溶融金属結合剤と接触させ、(e)ウェブを冷却
して結合複合材料を形成するステップを含むことを特徴
とする特許請求の範囲第131項に記載の方法。
(132) (a) forming a substantially filamentary material web comprising two or more different materials, including a relatively reactive first material and a relatively non-reactive second material; (b) Contacting the filamentary material with a highly excited oxidizing agent causes the relatively reactive first material to react with the oxidizing agent to form submicron-scale ceramic zones while leaving other zones relatively unreactive. (c) forming a web of filamentary material; (d) contacting the web with a molten metal binder; and (e) cooling the web to form a bonded composite material. 132. The method of claim 131, comprising the step of:
(133)結合剤が有機ポリマーであることを特徴とす
る特許請求の範囲第132項に記載の方法。
(133) The method according to claim 132, wherein the binder is an organic polymer.
(134)比較的反応性の材料と比較的非反応性の材料
とを含む異なる2種類以上の材料を含むボディが粉末で
あることを特徴とする特許請求の範囲第105項に記載
の方法。
134. The method of claim 105, wherein the body comprising two or more different materials, including a relatively reactive material and a relatively non-reactive material, is a powder.
JP62012190A 1986-01-21 1987-01-21 Production of synthetic material finely divided and alloyed Pending JPS62197141A (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003514986A (en) * 1999-10-15 2003-04-22 アプリカツイオ−ンス− ウント・テヒニックツエントルーム・フユール・エネルギーフエルフアーレンス− ウムウエルト− ウント・シユトレームングステヒニック Powder manufacturing method

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2003514986A (en) * 1999-10-15 2003-04-22 アプリカツイオ−ンス− ウント・テヒニックツエントルーム・フユール・エネルギーフエルフアーレンス− ウムウエルト− ウント・シユトレームングステヒニック Powder manufacturing method

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