JP2000212733A - 蒸発材料の加熱蒸発方法及びその装置 - Google Patents
蒸発材料の加熱蒸発方法及びその装置Info
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Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 熱損失の少ない効率的な蒸発材料の加熱によ
り、蒸発量を増加させることのできる蒸発材料の加熱蒸
発方法及びその装置を提供すること。 【解決手段】 ピ−ク出力は小さいが照射時間（パルス
幅）が長いレーザービームＬ1 によって蒸発材料１３を
融点近くまで昇温させた後、このレーザービームＬ1 に
重ね合わせて高ピ−ク出力のレーザービームＬ2 を短時
間照射し、材料表面のみを急加熱溶融し、蒸発させる。
これにより、レーザーからの供給エネルギーを材料の蒸
発に有効に利用することができる。
り、蒸発量を増加させることのできる蒸発材料の加熱蒸
発方法及びその装置を提供すること。 【解決手段】 ピ−ク出力は小さいが照射時間（パルス
幅）が長いレーザービームＬ1 によって蒸発材料１３を
融点近くまで昇温させた後、このレーザービームＬ1 に
重ね合わせて高ピ−ク出力のレーザービームＬ2 を短時
間照射し、材料表面のみを急加熱溶融し、蒸発させる。
これにより、レーザーからの供給エネルギーを材料の蒸
発に有効に利用することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、加熱手段にレーザ
ービームを用いた蒸発材料の加熱蒸発方法及びその装置
に関する。
ービームを用いた蒸発材料の加熱蒸発方法及びその装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】Ａｒ（アルゴン）やＨｅ（ヘリウム）等
の不活性ガス中で蒸発材料を加熱し、蒸発させ超微粒子
を生成する方法はガス中蒸発法とよばれ、その加熱方法
として種々の加熱源が使用されている。
の不活性ガス中で蒸発材料を加熱し、蒸発させ超微粒子
を生成する方法はガス中蒸発法とよばれ、その加熱方法
として種々の加熱源が使用されている。
【０００３】レーザービームもその一つで、図４に代表
的なレーザービーム加熱による超微粒子の生成装置１を
示す。同装置１では、Ｈｅ又はＡｒガスで満たされた加
熱蒸発室（超微粒子生成室）４内に設置した水冷銅ルツ
ボ２内に蒸発材料３を置き、加熱蒸発室４の外部に設置
された連続発振又はパルス発振方式のレーザー発振器か
らのレーザービームＬを斜め上方から加熱蒸発室４内に
導入している。途中、集光レンズ５でレーザービームＬ
を蒸発材料３面上で望ましいサイズに集光してエネルギ
ー密度を大きくしている。なお、図示しないが集光レン
ズ５の手前（加熱蒸発室４側）には、水冷されているレ
ーザービーム導入窓が取り付けられている。
的なレーザービーム加熱による超微粒子の生成装置１を
示す。同装置１では、Ｈｅ又はＡｒガスで満たされた加
熱蒸発室（超微粒子生成室）４内に設置した水冷銅ルツ
ボ２内に蒸発材料３を置き、加熱蒸発室４の外部に設置
された連続発振又はパルス発振方式のレーザー発振器か
らのレーザービームＬを斜め上方から加熱蒸発室４内に
導入している。途中、集光レンズ５でレーザービームＬ
を蒸発材料３面上で望ましいサイズに集光してエネルギ
ー密度を大きくしている。なお、図示しないが集光レン
ズ５の手前（加熱蒸発室４側）には、水冷されているレ
ーザービーム導入窓が取り付けられている。
【０００４】このレーザービームＬの照射で蒸発材料３
は水冷銅ルツボ２内で溶融し、ＡｒやＨｅガスの充満し
た加熱蒸発室４内の空間にそのレーザー照射面から蒸発
し、蒸発材料３の超微粒子が生成する。
は水冷銅ルツボ２内で溶融し、ＡｒやＨｅガスの充満し
た加熱蒸発室４内の空間にそのレーザー照射面から蒸発
し、蒸発材料３の超微粒子が生成する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来のレーザービーム
による加熱では、蒸発材料３全体を溶融温度近くの高温
に保持し溶融させているため、比較的低融点金属材料の
Ａｌ（アルミニウム）やＣｕ（銅）では、それらの蒸発
材料全体が溶融して水冷銅ルツボ２の表面に接触し、熱
伝導による損失が大きくなり、蒸発に使われる加熱エネ
ルギーの効率が低下する。また、高融点金属材料では、
蒸発材料全体を溶融点近くまで加熱しその高温を保持す
ることは、水冷銅ルツボ２からの熱損失に加えて材料自
身からの輻射による熱損失とが大きくなり、超微粒子生
成に必要なエネルギーを与えることができない。
による加熱では、蒸発材料３全体を溶融温度近くの高温
に保持し溶融させているため、比較的低融点金属材料の
Ａｌ（アルミニウム）やＣｕ（銅）では、それらの蒸発
材料全体が溶融して水冷銅ルツボ２の表面に接触し、熱
伝導による損失が大きくなり、蒸発に使われる加熱エネ
ルギーの効率が低下する。また、高融点金属材料では、
蒸発材料全体を溶融点近くまで加熱しその高温を保持す
ることは、水冷銅ルツボ２からの熱損失に加えて材料自
身からの輻射による熱損失とが大きくなり、超微粒子生
成に必要なエネルギーを与えることができない。
【０００６】一般に蒸発量は、その蒸発材料の融点近く
では１５０〜２００℃の温度上昇で１桁（１０倍）上昇
する。そのため、蒸発材料の表面温度を融点より８００
℃上昇させれば、蒸発量は４〜５桁（×１０4 〜１０
5 ）の増加となるのであるが、高融点金属のタングステ
ンＷ（融点：３４１０℃）やモリブデンＭｏ（融点：２
６１０℃）では、蒸発材料全体をそれぞれの材料の融点
より数１００℃高い温度に保持することは、極めて大き
い加熱エネルギーの投入が必要であり、更にそのような
状態では、上述の熱伝導や輻射による熱損失が極めて大
きくなる。
では１５０〜２００℃の温度上昇で１桁（１０倍）上昇
する。そのため、蒸発材料の表面温度を融点より８００
℃上昇させれば、蒸発量は４〜５桁（×１０4 〜１０
5 ）の増加となるのであるが、高融点金属のタングステ
ンＷ（融点：３４１０℃）やモリブデンＭｏ（融点：２
６１０℃）では、蒸発材料全体をそれぞれの材料の融点
より数１００℃高い温度に保持することは、極めて大き
い加熱エネルギーの投入が必要であり、更にそのような
状態では、上述の熱伝導や輻射による熱損失が極めて大
きくなる。
【０００７】一般に高出力レ−ザ−を用いることができ
れば大抵の物質が蒸発してしまうのであるが、しかしこ
の場合には装置が大型化し、値段も高価になる。
れば大抵の物質が蒸発してしまうのであるが、しかしこ
の場合には装置が大型化し、値段も高価になる。
【０００８】本発明は上述の問題に鑑みてなされ、熱損
失の少ない効率的な蒸発材料の加熱により、蒸発量を増
加させることのできる蒸発材料の加熱蒸発方法及びその
装置を提供することを課題とする。
失の少ない効率的な蒸発材料の加熱により、蒸発量を増
加させることのできる蒸発材料の加熱蒸発方法及びその
装置を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】以上の課題は、加熱蒸発
室内に配設された蒸発材料にレーザービームを照射し、
該蒸発材料を加熱して蒸発させる蒸発材料の加熱蒸発方
法において、前記レーザービームは少なくとも２つ以
上、前記蒸発材料にパルス状に照射され、かつこれらレ
ーザービームのうちピ−ク出力の最も低いレーザービー
ムのパルス持続中に、該パルスに、順次ピ−ク出力の高
いレーザービームのパルスを重ね合わせて、所定のパル
ス繰返し周波数で前記蒸発材料に照射するようにしたこ
とを特徴とする蒸発材料の加熱蒸発方法、によって解決
される。
室内に配設された蒸発材料にレーザービームを照射し、
該蒸発材料を加熱して蒸発させる蒸発材料の加熱蒸発方
法において、前記レーザービームは少なくとも２つ以
上、前記蒸発材料にパルス状に照射され、かつこれらレ
ーザービームのうちピ−ク出力の最も低いレーザービー
ムのパルス持続中に、該パルスに、順次ピ−ク出力の高
いレーザービームのパルスを重ね合わせて、所定のパル
ス繰返し周波数で前記蒸発材料に照射するようにしたこ
とを特徴とする蒸発材料の加熱蒸発方法、によって解決
される。
【００１０】又は、以上の課題は、加熱蒸発室と、該加
熱蒸発室内に配設される蒸発材料と、前記加熱蒸発室の
外部に設けられ、前記蒸発材料を加熱して蒸発させるた
めのレーザービームを発振するレーザー発振器とを備え
た蒸発材料の加熱蒸発装置において、前記レーザー発振
器を少なくとも２つ以上設けて、それぞれのレーザー発
振器からはパルス状のレーザービームが発振され、これ
らレーザービームのうちピ−ク出力の最も低いレーザー
ビームのパルス持続中に、該パルスに、順次ピ−ク出力
の高いレーザービームのパルスを重ね合わせて、所定の
パルス繰返し周波数で前記蒸発材料に照射するようにし
たことを特徴とする蒸発材料の加熱蒸発装置、によって
解決される。
熱蒸発室内に配設される蒸発材料と、前記加熱蒸発室の
外部に設けられ、前記蒸発材料を加熱して蒸発させるた
めのレーザービームを発振するレーザー発振器とを備え
た蒸発材料の加熱蒸発装置において、前記レーザー発振
器を少なくとも２つ以上設けて、それぞれのレーザー発
振器からはパルス状のレーザービームが発振され、これ
らレーザービームのうちピ−ク出力の最も低いレーザー
ビームのパルス持続中に、該パルスに、順次ピ−ク出力
の高いレーザービームのパルスを重ね合わせて、所定の
パルス繰返し周波数で前記蒸発材料に照射するようにし
たことを特徴とする蒸発材料の加熱蒸発装置、によって
解決される。
【００１１】このような方法又は構成により、ピ−ク出
力は小さいが照射時間（パルス幅）が長いレーザービー
ムによって蒸発材料を融点近くまで昇温させた後、この
レーザービームに重ね合わせて高ピ−ク出力のレーザー
ビームを短時間照射し、材料表面のみを急加熱溶融し、
蒸発させることができる。
力は小さいが照射時間（パルス幅）が長いレーザービー
ムによって蒸発材料を融点近くまで昇温させた後、この
レーザービームに重ね合わせて高ピ−ク出力のレーザー
ビームを短時間照射し、材料表面のみを急加熱溶融し、
蒸発させることができる。
【００１２】不活性ガス雰囲気下の前記加熱蒸発室内の
圧力が数Ｔｏｒｒ〜５００Ｔｏｒｒであれば、熱損が少
ないので、市販の小型で比較的安価な最大定格出力の小
さいレ−ザ−発振装置でも、多重化すれば容易に高融点
金属を蒸発できる。
圧力が数Ｔｏｒｒ〜５００Ｔｏｒｒであれば、熱損が少
ないので、市販の小型で比較的安価な最大定格出力の小
さいレ−ザ−発振装置でも、多重化すれば容易に高融点
金属を蒸発できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
て図面を参照して説明する。
【００１４】図１に、超微粒子生成装置１１を示す。蒸
発材料の加熱蒸発室としての超微粒子生成室１４内の下
部には水冷銅ルツボ１２が設置され、蒸発材料と同材料
のホルダ−１３’を介して蒸発材料１３を保持してい
る。蒸発材料１３は、金属の中でも最も融点が高く、そ
のため超微粒子としての生成が最も難しいとされている
タングステンＷであり、その形状は直径６ｍｍ、厚さ３
ｍｍのディスク状である。
発材料の加熱蒸発室としての超微粒子生成室１４内の下
部には水冷銅ルツボ１２が設置され、蒸発材料と同材料
のホルダ−１３’を介して蒸発材料１３を保持してい
る。蒸発材料１３は、金属の中でも最も融点が高く、そ
のため超微粒子としての生成が最も難しいとされている
タングステンＷであり、その形状は直径６ｍｍ、厚さ３
ｍｍのディスク状である。
【００１５】超微粒子生成室１４の外部には、２基のＹ
ＡＧレーザー発振器２４、２５が配設されている。レー
ザー発振器２４はパルス発振方式であり、レーザー出力
（１パルス当たりのエネルギー）は１５０Ｊ／Ｐ、パル
ス幅１ｍｓ〜２０ｍｓである。レーザー発振器２５は、
同じくパルス発振方式であり、レーザー出力は１０Ｊ／
Ｐ、パルス幅は０．１ｍｓ〜０．２ｍｓである。それぞ
れのレーザー発振器２４、２５から発振されたレーザー
ビームＬ1 、Ｌ2 は、偏光ミラー２８、２９、レーザー
ビーム導入窓２６、２７を通過後、集光レンズ１５、１
６により、蒸発材料１３の被照射面上で必要とする直径
スポットを形成する。また、窓２６、２７は水冷されて
おり、この窓のコーティングガラスがレーザービームに
よって加熱されるのを防ぐとともに、生成した超微粒子
がガラスに付着しこれがレーザービームで加熱されてガ
ラスを破損させるのを抑えるようにしている。レーザー
ビームの入射は垂直方向が望ましいが、複数のレーザー
ビームの入射ではそれが不可能であるので、できる限り
の小さい角度での入射として、レーザービームＬ1、Ｌ2
はそれぞれ垂直に対して４５°の角度で導入される。
ＡＧレーザー発振器２４、２５が配設されている。レー
ザー発振器２４はパルス発振方式であり、レーザー出力
（１パルス当たりのエネルギー）は１５０Ｊ／Ｐ、パル
ス幅１ｍｓ〜２０ｍｓである。レーザー発振器２５は、
同じくパルス発振方式であり、レーザー出力は１０Ｊ／
Ｐ、パルス幅は０．１ｍｓ〜０．２ｍｓである。それぞ
れのレーザー発振器２４、２５から発振されたレーザー
ビームＬ1 、Ｌ2 は、偏光ミラー２８、２９、レーザー
ビーム導入窓２６、２７を通過後、集光レンズ１５、１
６により、蒸発材料１３の被照射面上で必要とする直径
スポットを形成する。また、窓２６、２７は水冷されて
おり、この窓のコーティングガラスがレーザービームに
よって加熱されるのを防ぐとともに、生成した超微粒子
がガラスに付着しこれがレーザービームで加熱されてガ
ラスを破損させるのを抑えるようにしている。レーザー
ビームの入射は垂直方向が望ましいが、複数のレーザー
ビームの入射ではそれが不可能であるので、できる限り
の小さい角度での入射として、レーザービームＬ1、Ｌ2
はそれぞれ垂直に対して４５°の角度で導入される。
【００１６】超微粒子生成室１４には、真空バルブ２３
を介して真空ポンプ２２が接続している。また、ガス導
入弁２１、流量調節弁２０を介してＨｅガスボンベ１８
に接続している。この超微粒子生成室１４内に導入され
るガスはＨｅに限らず、例えばＡｒ等の他の不活性ガス
でも良い。更に、超微粒子生成室１４には内部観察用と
しての覗き窓１７と真空計１９が取り付けられている。
を介して真空ポンプ２２が接続している。また、ガス導
入弁２１、流量調節弁２０を介してＨｅガスボンベ１８
に接続している。この超微粒子生成室１４内に導入され
るガスはＨｅに限らず、例えばＡｒ等の他の不活性ガス
でも良い。更に、超微粒子生成室１４には内部観察用と
しての覗き窓１７と真空計１９が取り付けられている。
【００１７】本実施の形態による超微粒子生成装置１１
は以上のように構成されるが、次にこの作用について説
明する。
は以上のように構成されるが、次にこの作用について説
明する。
【００１８】蒸発材料１３としてのＷを同材料のホルダ
−１３’を介して水冷銅ルツボ１２上にセットし、真空
ポンプ２２により超微粒子生成室１４内を真空排気す
る。同室１４の圧力が０．１Ｐａ以下に到達すると真空
バルブ２３を閉じる。次に、Ｈｅガスボンベ１８から流
量調節弁２０、ガス導入弁２１を介して、超微粒子生成
室１４内にＨｅガスを６ｋＰａ（４５Ｔｏｒｒ）の圧力
まで導入しガス導入弁２１を閉じる。
−１３’を介して水冷銅ルツボ１２上にセットし、真空
ポンプ２２により超微粒子生成室１４内を真空排気す
る。同室１４の圧力が０．１Ｐａ以下に到達すると真空
バルブ２３を閉じる。次に、Ｈｅガスボンベ１８から流
量調節弁２０、ガス導入弁２１を介して、超微粒子生成
室１４内にＨｅガスを６ｋＰａ（４５Ｔｏｒｒ）の圧力
まで導入しガス導入弁２１を閉じる。
【００１９】次に、先ずレーザー発振器２４からレーザ
ービームＬ1 を発振させ、図２Ａで示されるような矩形
状のパルスで、パルス幅１０ｍｓ、パルス繰り返し周波
数２Ｈｚ、パルスのピーク出力１５ｋＷに調節し、偏光
ミラー２８、窓２６、集光レンズ１５を経由してディス
ク状のＷ１３の中央部にスポット径約２ｍｍに集束し、
スポットのエネルギー密度を極めて大きくして照射す
る。次に、レーザー発振器２５から、図２Ｂで示される
ノズル形状のパルスを、パルス幅０．２ｍｓ、ピーク出
力５０ｋＷ、パルス繰り返し周波数はレーザービームＬ
1 と同じ２Ｈｚで発振する。このレーザービームＬ2 は
レーザービームＬ1 の発振時刻ｔ1 から９ｍｓ経過後の
時刻ｔ2 で、即ちレーザービームＬ1 のパルスの終了直
前に発振し、図２Ｃで示されるようにレーザービームＬ
1 のパルス波形上に重畳させ（重ね合わせ）て、照射部
のスポットエネルギー密度を更に上昇させる。
ービームＬ1 を発振させ、図２Ａで示されるような矩形
状のパルスで、パルス幅１０ｍｓ、パルス繰り返し周波
数２Ｈｚ、パルスのピーク出力１５ｋＷに調節し、偏光
ミラー２８、窓２６、集光レンズ１５を経由してディス
ク状のＷ１３の中央部にスポット径約２ｍｍに集束し、
スポットのエネルギー密度を極めて大きくして照射す
る。次に、レーザー発振器２５から、図２Ｂで示される
ノズル形状のパルスを、パルス幅０．２ｍｓ、ピーク出
力５０ｋＷ、パルス繰り返し周波数はレーザービームＬ
1 と同じ２Ｈｚで発振する。このレーザービームＬ2 は
レーザービームＬ1 の発振時刻ｔ1 から９ｍｓ経過後の
時刻ｔ2 で、即ちレーザービームＬ1 のパルスの終了直
前に発振し、図２Ｃで示されるようにレーザービームＬ
1 のパルス波形上に重畳させ（重ね合わせ）て、照射部
のスポットエネルギー密度を更に上昇させる。
【００２０】図３は、このときの蒸発材料１３の表面の
温度変化を示す。時刻ｔ1 でレーザービームＬ1 が発振
されると、蒸発材料１３は図３に示されるように昇温す
るが溶融には至らない。つまりピ−ク出力の小さくパル
ス幅の長いレーザービームＬ 1 は蒸発材料１３の融点近
くまでの昇温のために使われる。このレーザービームＬ
1 の発振から９ｍｓ後の時刻ｔ2 で、高ピ−ク出力でパ
ルス幅の短いレーザービームＬ2 が発振され重ね合わせ
られると、蒸発材料１３表面（照射部）は急激に温度上
昇し融点を越え溶融蒸発する。そして、時刻ｔ2 から
０．２ｍｓ経過した時刻ｔ3 でレーザービームＬ2 のパ
ルスが終了し、更に時刻ｔ4 でレーザービームＬ1 のパ
ルスが終了すると、蒸発材料１３の温度は低下してい
く。図３は、重ね合わされたパルス１個を示すが、これ
が周波数２Ｈｚで繰り返して蒸発材料１３に照射され
る。
温度変化を示す。時刻ｔ1 でレーザービームＬ1 が発振
されると、蒸発材料１３は図３に示されるように昇温す
るが溶融には至らない。つまりピ−ク出力の小さくパル
ス幅の長いレーザービームＬ 1 は蒸発材料１３の融点近
くまでの昇温のために使われる。このレーザービームＬ
1 の発振から９ｍｓ後の時刻ｔ2 で、高ピ−ク出力でパ
ルス幅の短いレーザービームＬ2 が発振され重ね合わせ
られると、蒸発材料１３表面（照射部）は急激に温度上
昇し融点を越え溶融蒸発する。そして、時刻ｔ2 から
０．２ｍｓ経過した時刻ｔ3 でレーザービームＬ2 のパ
ルスが終了し、更に時刻ｔ4 でレーザービームＬ1 のパ
ルスが終了すると、蒸発材料１３の温度は低下してい
く。図３は、重ね合わされたパルス１個を示すが、これ
が周波数２Ｈｚで繰り返して蒸発材料１３に照射され
る。
【００２１】レーザー発振器２４からのレーザービーム
Ｌ1 の照射により蒸発材料１３の中心部は赤熱される
が、Ｗの超微粒子の生成は全く認められない。しかし、
レーザー発振器２５からのレーザービームＬ2 の照射
で、覗き窓１７を通した観察（目視）では、瞬時に細
く、薄黒い煙がＷ１３のほぼ中心当たりから立ち上が
り、Ｗの超微粒子の生成が観察される。生成したＷ超微
粒子は平均粒径が約５ｎｍで高融点金属の超微粒子とし
て良好である。この本実施の形態による条件でのＷ超微
粒子の生成率は１パルス当たり２０μｇ／Ｐであり、こ
の量は蒸発材料１３と水冷銅ルツボ１２との間にセラミ
ック基板を挟むなどして数１００μｇ／Ｐまで増加でき
る。また、この生成率は超微粒子生成室１４内の圧力と
レーザー発振器２４、２５からの投入エネルギーにより
制御ができる。例えば、パルス間隔をパルス幅の１×１
０3 としても蒸発量は１〜２桁（×１０1 〜１０2 ）の
増加となる。従来のレーザー加熱方法では、Ｗと同様に
超微粒子の生成が困難とされるＭｏの超微粒子生成率は
１０μｇ／Ｐ程度であり、本発明の方が優れている。
Ｌ1 の照射により蒸発材料１３の中心部は赤熱される
が、Ｗの超微粒子の生成は全く認められない。しかし、
レーザー発振器２５からのレーザービームＬ2 の照射
で、覗き窓１７を通した観察（目視）では、瞬時に細
く、薄黒い煙がＷ１３のほぼ中心当たりから立ち上が
り、Ｗの超微粒子の生成が観察される。生成したＷ超微
粒子は平均粒径が約５ｎｍで高融点金属の超微粒子とし
て良好である。この本実施の形態による条件でのＷ超微
粒子の生成率は１パルス当たり２０μｇ／Ｐであり、こ
の量は蒸発材料１３と水冷銅ルツボ１２との間にセラミ
ック基板を挟むなどして数１００μｇ／Ｐまで増加でき
る。また、この生成率は超微粒子生成室１４内の圧力と
レーザー発振器２４、２５からの投入エネルギーにより
制御ができる。例えば、パルス間隔をパルス幅の１×１
０3 としても蒸発量は１〜２桁（×１０1 〜１０2 ）の
増加となる。従来のレーザー加熱方法では、Ｗと同様に
超微粒子の生成が困難とされるＭｏの超微粒子生成率は
１０μｇ／Ｐ程度であり、本発明の方が優れている。
【００２２】このように、蒸発材料１３を短時間かつ局
所的に、極めて高温の加熱の繰り返しは、熱損失を少な
くして蒸発量の増加に有効であり、特にＷやＭｏなどの
高融点金属の場合、その効果は顕著である。また、材料
全体を溶融状態としないので、材料を保持することがで
きるものであれば、ルツボを用いなくとも良い。
所的に、極めて高温の加熱の繰り返しは、熱損失を少な
くして蒸発量の増加に有効であり、特にＷやＭｏなどの
高融点金属の場合、その効果は顕著である。また、材料
全体を溶融状態としないので、材料を保持することがで
きるものであれば、ルツボを用いなくとも良い。
【００２３】また、超微粒子生成室１４内の雰囲気圧力
が低圧（数Ｔｏｒｒから５００Ｔｏｒｒ）であることに
よっても熱損失を少なくできる。すなわち、低圧である
ことによって雰囲気ガス（Ｈｅガス）によって、蒸発材
料１３から運び出される熱量が少ない。よって、レーザ
ーの照射熱量と超微粒子生成室１４内のガス圧とを適正
にバランスをとることで、効率良く、特に高融点のＷや
Ｍｏの超微粒子を生成することができる。
が低圧（数Ｔｏｒｒから５００Ｔｏｒｒ）であることに
よっても熱損失を少なくできる。すなわち、低圧である
ことによって雰囲気ガス（Ｈｅガス）によって、蒸発材
料１３から運び出される熱量が少ない。よって、レーザ
ーの照射熱量と超微粒子生成室１４内のガス圧とを適正
にバランスをとることで、効率良く、特に高融点のＷや
Ｍｏの超微粒子を生成することができる。
【００２４】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、勿論、本発明はこれに限定されることなく、本発
明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
たが、勿論、本発明はこれに限定されることなく、本発
明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
【００２５】以上の実施の形態では、２つのレーザービ
ームを重ね合わせているが、これに限らず、３つ以上の
レーザービームを重ね合わせるようにしてもよい。
ームを重ね合わせているが、これに限らず、３つ以上の
レーザービームを重ね合わせるようにしてもよい。
【００２６】また、上記実施の形態では、先に発振され
た低ピ−ク出力のレーザービームＬ 1 のパルスの終了直
前（９ｍｓ）で、ピ−ク出力の高いレーザービームＬ2
のパルスを重ね合わせているが、先のレーザービームＬ
1 の照射で蒸発材料が融点近くまで十分加熱されたので
あるならば、その時点、つまり先のパルスの終了直前よ
り前（９ｍｓより前）で重ね合わせるようにしてもよ
い。しかし、この場合２つのパルスが重ね合わされて蒸
発が発生すれば、これ以降の、蒸発材料の昇温のために
使われる低ピ−ク出力のレーザービームＬ1 の必要性は
ないので、上記実施の形態のように先のパルス終了直前
に重ね合わせた方がより無駄なくレーザーのエネルギー
を使用できる。
た低ピ−ク出力のレーザービームＬ 1 のパルスの終了直
前（９ｍｓ）で、ピ−ク出力の高いレーザービームＬ2
のパルスを重ね合わせているが、先のレーザービームＬ
1 の照射で蒸発材料が融点近くまで十分加熱されたので
あるならば、その時点、つまり先のパルスの終了直前よ
り前（９ｍｓより前）で重ね合わせるようにしてもよ
い。しかし、この場合２つのパルスが重ね合わされて蒸
発が発生すれば、これ以降の、蒸発材料の昇温のために
使われる低ピ−ク出力のレーザービームＬ1 の必要性は
ないので、上記実施の形態のように先のパルス終了直前
に重ね合わせた方がより無駄なくレーザーのエネルギー
を使用できる。
【００２７】また、上記実施の形態では、不活性ガス雰
囲気中におけるレーザービームでの加熱蒸発による超微
粒子の生成について述べたが、これに限らず、例えば真
空蒸着やイオンプレーティングなどの真空中での薄膜形
成の蒸発の加熱方法としても利用が可能である。
囲気中におけるレーザービームでの加熱蒸発による超微
粒子の生成について述べたが、これに限らず、例えば真
空蒸着やイオンプレーティングなどの真空中での薄膜形
成の蒸発の加熱方法としても利用が可能である。
【００２８】また、上記実施の形態では蒸発材料として
Ｗを用いているが、これに限らず他の金属や合金、金属
間化合物、セラミックスなどの無機化合物でもよい。セ
ラミックスの場合、比較的融点の低い酸化物系セラミッ
クス（Ａｌ2 Ｏ3 ，ＭｇＯ，ＺｒＯ2 など）に限らず、
高融点の窒化物系セラミックス（ＢＮ，ＳｉＮなど）や
炭化物系セラミックス（ＳｉＣなど）にもその対象を拡
げることができる。
Ｗを用いているが、これに限らず他の金属や合金、金属
間化合物、セラミックスなどの無機化合物でもよい。セ
ラミックスの場合、比較的融点の低い酸化物系セラミッ
クス（Ａｌ2 Ｏ3 ，ＭｇＯ，ＺｒＯ2 など）に限らず、
高融点の窒化物系セラミックス（ＢＮ，ＳｉＮなど）や
炭化物系セラミックス（ＳｉＣなど）にもその対象を拡
げることができる。
【００２９】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、レー
ザーによる加熱エネルギーの熱損失を少なくして、蒸発
材料の蒸発を効率的に行える。
ザーによる加熱エネルギーの熱損失を少なくして、蒸発
材料の蒸発を効率的に行える。
【図１】本発明の実施の形態によるレーザービーム加熱
による超微粒子生成装置の概略図である。
による超微粒子生成装置の概略図である。
【図２】本発明の実施の形態によるレーザービームの発
振形態を示す図である。
振形態を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態によるレーザービーム加熱
による蒸発材料の表面温度の変化を示すグラフである。
による蒸発材料の表面温度の変化を示すグラフである。
【図４】従来例のレーザービーム加熱による超微粒子生
成装置の概略図である。
成装置の概略図である。
１１ 超微粒子生成装置 １３ 蒸発材料 １４ 加熱蒸発室（超微粒子生成室） ２４ レーザー発振器 ２５ レーザー発振器 Ｌ1 レーザービーム Ｌ2 レーザービーム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4E068 AA00 CA02 CA03 CD02 CJ01 CJ09 DB02 4K017 AA02 BA01 BA04 BA05 CA08 EF05 EG01 4K029 CA01 DB20 EA03
Claims (10)
- 【請求項１】 加熱蒸発室内に配設された蒸発材料にレ
ーザービームを照射し、該蒸発材料を加熱して蒸発させ
る蒸発材料の加熱蒸発方法において、前記レーザービー
ムは少なくとも２つ以上、前記蒸発材料にパルス状に照
射され、かつこれらレーザービームのうちピ−ク出力の
最も低いレーザービームのパルス持続中に、該パルス
に、順次ピ−ク出力の高いレーザービームのパルスを重
ね合わせて、所定のパルス繰返し周波数で前記蒸発材料
に照射するようにしたことを特徴とする蒸発材料の加熱
蒸発方法。 - 【請求項２】 前記ピ−ク出力の高いレーザービームの
パルスは、前記ピ−ク出力の最も低いレーザービームの
パルスの終了する直前に重ね合わせられることを特徴と
する請求項１に記載の蒸発材料の加熱蒸発方法。 - 【請求項３】 前記加熱蒸発室内に不活性ガスを導入
し、該不活性ガス雰囲気中で前記蒸発材料を加熱蒸発さ
せるようにしたことを特徴とする請求項１又は請求項２
に記載の蒸発材料の加熱蒸発方法。 - 【請求項４】 前記不活性ガス雰囲気下の前記加熱蒸発
室内の圧力が数Ｔｏｒｒから５００Ｔｏｒｒであること
を特徴とする請求項３に記載の蒸発材料の加熱蒸発方
法。 - 【請求項５】 前記加熱蒸発室内は真空であることを特
徴とする請求項１又は請求項２に記載の蒸発材料の加熱
蒸発方法。 - 【請求項６】 加熱蒸発室と、該加熱蒸発室内に配設さ
れる蒸発材料と、前記加熱蒸発室の外部に設けられ、前
記蒸発材料を加熱して蒸発させるためのレーザービーム
を発振するレーザー発振器とを備えた蒸発材料の加熱蒸
発装置において、前記レーザー発振器を少なくとも２つ
以上設けて、それぞれのレーザー発振器からはパルス状
のレーザービームが発振され、これらレーザービームの
うちピ−ク出力の最も低いレーザービームのパルス持続
中に、該パルスに、順次ピ−ク出力の高いレーザービー
ムのパルスを重ね合わせて、所定のパルス繰返し周波数
で前記蒸発材料に照射するようにしたことを特徴とする
蒸発材料の加熱蒸発装置。 - 【請求項７】 前記ピ−ク出力の高いレーザービームの
パルスは、前記ピ−ク出力の最も低いレーザービームの
パルスの終了する直前に重ね合わせられることを特徴と
する請求項６に記載の蒸発材料の加熱蒸発装置。 - 【請求項８】 前記加熱蒸発室内に不活性ガスを導入
し、該不活性ガス雰囲気中で前記蒸発材料を加熱蒸発さ
せるようにしたことを特徴とする請求項６又は請求項７
に記載の蒸発材料の加熱蒸発装置。 - 【請求項９】 前記不活性ガス雰囲気下の前記加熱蒸発
室内の圧力が数Ｔｏｒｒから５００Ｔｏｒｒであること
を特徴とする請求項８に記載の蒸発材料の加熱蒸発装
置。 - 【請求項１０】 前記加熱蒸発室内は真空であることを
特徴とする請求項６又は請求項７に記載の蒸発材料の加
熱蒸発装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11016021A JP2000212733A (ja) | 1999-01-25 | 1999-01-25 | 蒸発材料の加熱蒸発方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11016021A JP2000212733A (ja) | 1999-01-25 | 1999-01-25 | 蒸発材料の加熱蒸発方法及びその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000212733A true JP2000212733A (ja) | 2000-08-02 |
Family
ID=11904925
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11016021A Pending JP2000212733A (ja) | 1999-01-25 | 1999-01-25 | 蒸発材料の加熱蒸発方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000212733A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008053665A (ja) * | 2006-08-28 | 2008-03-06 | Kanagawa Acad Of Sci & Technol | 半導体基板の製造方法、半導体基板の製造装置及び半導体基板 |
| JP2011214059A (ja) * | 2010-03-31 | 2011-10-27 | Tama Tlo Ltd | 物理蒸着装置及び物理蒸着方法 |
| CN102962466A (zh) * | 2012-11-29 | 2013-03-13 | 哈尔滨工业大学 | 一种利用激光制备纳米金属颗粒的方法 |
| CN102985882A (zh) * | 2010-05-05 | 2013-03-20 | 格林斯里弗斯有限公司 | 能量底盘及能量交换装置 |
| US10387581B2 (en) | 2013-09-05 | 2019-08-20 | Greensleeves, LLC | System for optimization of building heating and cooling systems |
| JP2023534894A (ja) * | 2020-06-30 | 2023-08-15 | マツクス－プランク－ゲゼルシヤフト ツール フエルデルング デル ヴイツセンシヤフテン エー フアウ | 蒸発したソース材料のフラックス分布を制御するための方法、ソース表面で反射された電磁放射を測定するための検出器、及び、電磁放射を用いた熱蒸発のためのシステム |
-
1999
- 1999-01-25 JP JP11016021A patent/JP2000212733A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008053665A (ja) * | 2006-08-28 | 2008-03-06 | Kanagawa Acad Of Sci & Technol | 半導体基板の製造方法、半導体基板の製造装置及び半導体基板 |
| JP2011214059A (ja) * | 2010-03-31 | 2011-10-27 | Tama Tlo Ltd | 物理蒸着装置及び物理蒸着方法 |
| CN102985882A (zh) * | 2010-05-05 | 2013-03-20 | 格林斯里弗斯有限公司 | 能量底盘及能量交换装置 |
| CN102985882B (zh) * | 2010-05-05 | 2016-10-05 | 格林斯里弗斯有限公司 | 用于确定加热与制冷系统中多个热源热沉的最佳使用方法 |
| US10180268B2 (en) | 2010-05-05 | 2019-01-15 | Greensleeves, LLC | Energy chassis and energy exchange device |
| CN102962466A (zh) * | 2012-11-29 | 2013-03-13 | 哈尔滨工业大学 | 一种利用激光制备纳米金属颗粒的方法 |
| US10387581B2 (en) | 2013-09-05 | 2019-08-20 | Greensleeves, LLC | System for optimization of building heating and cooling systems |
| US11092353B2 (en) | 2013-09-05 | 2021-08-17 | Greensleeves Technologies Corp. | System for optimization of building heating and cooling systems |
| JP2023534894A (ja) * | 2020-06-30 | 2023-08-15 | マツクス－プランク－ゲゼルシヤフト ツール フエルデルング デル ヴイツセンシヤフテン エー フアウ | 蒸発したソース材料のフラックス分布を制御するための方法、ソース表面で反射された電磁放射を測定するための検出器、及び、電磁放射を用いた熱蒸発のためのシステム |
| JP7810662B2 (ja) | 2020-06-30 | 2026-02-03 | マツクス－プランク－ゲゼルシヤフト ツール フエルデルング デル ヴイツセンシヤフテン エー フアウ | 蒸発したソース材料のフラックス分布を制御するための方法、ソース表面で反射された電磁放射を測定するための検出器、及び、電磁放射を用いた熱蒸発のためのシステム |
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